Um gémeo digital é uma réplica virtual viva de um ativo físico, ligada aos seus dados em tempo real. Ao combinar sensores, modelos e contexto operativo, permite observar e prever o comportamento do ativo como se fosse um simulador permanente. Desde os modelos primitivos associados à investigação espacial até ao seu papel na indústria 4.0 em constante evolução, a tecnologia do gémeo digital representa uma revolução na distribuição eléctrica.
Dentro do vocabulário em constante mudança associado à transformação digital, o termo gémeo digital (digital twin ou DT em inglês) ganhou força desde que a consultora tecnológica Gartner o definiu, em 2016, como uma das 10 principais tendências tecnológicas para a década seguinte, prevendo que “num prazo de três a cinco anos, milhares de milhões de objectos estarão representados por gémeos digitais, um modelo de software dinâmico de um objecto ou sistema físico”.¹
A origem desta tecnologia encontra-se numa das missões mais famosas da corrida espacial das décadas de 60 e 70 do século passado. Hoje, a tecnologia de gémeos digitais transforma a gestão de um ativo num processo proactivo: diagnostica antes de falhar, optimiza manutenção e energia, documenta a sua vida útil e testa cenários sem risco.
No âmbito da digitalização da rede eléctrica, os gémeos digitais (DT) actuam como a camada operacional que liga dados em tempo real a modelos de rede (fluxo de carga, dinâmica, ativos) para planear, operar e manter a smart grid de forma mais segura, flexível e eficiente.²
O que é um gémeo digital?
A norma internacional ISO/IEC 30173:2023 (Digital twin — Concepts and terminology) define o gémeo digital como “a representação digital de uma entidade-alvo, com ligações de dados que permitem a convergência entre os estados físico e digital a um ritmo de sincronização adequado”.³
Trata-se, portanto, da representação virtual de um sistema que existe no plano físico, alimentada com dados do próprio sistema e com capacidade preditiva. Este fluxo de dados permite a existência de um ciclo bidireccional entre o digital e o físico para a tomada de decisões, dado que não se trata apenas de um modelo ou simulação isolada.
Na gestão de ativos, um gémeo digital oferece vantagens claras: reduz custos e paragens, antecipa falhas com manutenção preditiva, optimiza desempenho e consumo energético, prolonga a vida útil, melhora a segurança e o cumprimento normativo, acelera a entrada em funcionamento e a formação, e permite testar cenários para planear investimentos com menor risco.
Gémeos digitais: dos modelos primitivos à popularização do termo
Como acontece com qualquer termo tecnológico, a origem do gémeo digital bebe de várias fontes ao longo do tempo — antepassados unidos por um conceito semelhante que pode ser rastreado desde a segunda metade do século XX, durante a corrida espacial em plena Guerra Fria, no âmbito do programa Apollo da NASA.
A missão Apollo 13 ficou para a história por ser considerada, nas palavras de um dos seus membros, um “sucesso falhado”, dado que a tripulação não conseguiu completar a alunagem prevista devido à explosão de um tanque de oxigénio, mas conseguiu regressar sã e salva à Terra. Hoje, esta missão constitui uma peça essencial da cultura popular graças à frase “Muito bem, Houston… tivemos aqui um problema”, mas também serviu para alterar o modo como a agência espacial testava os seus módulos para futuras missões.
Em resposta a este incidente, a NASA utilizou múltiplos simuladores para avaliar a falha e expandiu um modelo físico da cápsula para incluir componentes digitais. Este gémeo digital primitivo foi o primeiro do seu género, permitindo uma ingestão contínua de dados para modelar os acontecimentos que conduziram ao acidente, com fins de análise forense e exploração dos passos seguintes.⁴
Mais tarde, em 1991, o informático teórico norte-americano David Gelernter introduziu o termo mirror worlds (mundos espelho), como software que reflecte fielmente o mundo real, antecipando o funcionamento desta tecnologia tal como ocorre hoje.⁵ Não seria, no entanto, até 1997 que o termo gémeo digital surgiria como é usado actualmente, num artigo urbanístico espanhol que descrevia um modelo 3D que acompanhava o projecto físico de um edifício, embora sem o sentido actual de ciclo vivo de transferência de informação.⁶
O início do século XXI traz consigo a consolidação do gémeo digital tal como o conhecemos hoje, ligado ao campo da gestão do ciclo de vida de produto (Product Lifecycle Management, PLM). O conceito foi apresentado em 2002, numa conferência da Universidade de Michigan ministrada por Michael Grieves. Contudo, essa apresentação já continha todos os elementos pelos quais identificamos actualmente um gémeo digital: espaço real, espaço virtual, o elo para o fluxo de dados do espaço real para o espaço virtual, o elo para o fluxo de informação do espaço virtual para o espaço real e subespaços virtuais.⁷
Gémeos digitais na Aplicaciones Tecnológicas S.A. – A melhorar a eficiência da smart grid na distribuição eléctrica
As smart grids representam uma revolução no sector energético, oferecendo uma solução inovadora e sustentável para os desafios energéticos actuais. A sua implementação em larga escala permitirá construir um sistema energético mais eficiente, flexível e resiliente, contribuindo para a transição para um futuro mais sustentável.
Um gémeo digital permite melhorar as operações ao proporcionar supervisão em tempo real, informação preditiva, capacidades de simulação, controlo remoto, oportunidades de formação, integração de dados e apoio à tomada de decisões. Esta tecnologia permite aos Operadores de Sistemas de Distribuição (DSO) gerir eficazmente a rede, optimizar o desempenho e garantir uma distribuição de energia fiável e eficiente.
Os gémeos digitais da Aplicaciones Tecnológicas S.A. facilitam uma manutenção adequada, aumentam a eficiência, minimizam custos e avaliam vulnerabilidades da rede.
Referências
[1] https://www.gartner.com/smarterwithgartner/gartners-top-10-technology-trends-2017
[2] International Electrotechnical Commission. (2024). Virtualizing power systems: how digital twins will revolutionize the energy sector (https://www.iec.ch/basecamp/virtualizing-power-systems-how-digital-twins-will-revolutionize-energy-sector).
[3] International Electrotechnical Commission. (2010). Digital twin — Concepts and terminology (ISO/IEC 30173). (https://www.iso.org/standard/81442.html).
[4] https://www.nasa.gov/missions/apollo/apollo-13-the-successful-failure/
[5] Gelernter, David. (1991) Mirror Worlds: Or: The Day Software Puts the Universe in a Shoebox… How It Will Happen and What It Will Mean. Oxford University Press.
[6] Hernandez-Ibañez, Luis & Hernández, Santiago. (1997). Application of Digital 3D Models on Urban Planning and Highway Design.
[7] Grieves, Michael. (2016). Origins of the Digital Twin Concept. 10.13140/RG.2.2.26367.61609. (https://www.researchgate.net/publication/307509727_Origins_of_the_Digital_Twin_Concept).
