Un modelo predictivo que estima la reserva energética del Sol a largo plazo demuestra la relación directa entre datos climáticos -como radiación, temperatura ambiente, velocidad del viento- y la generación eléctrica de una instalación a base de este recurso.

Para estimar dicha generación, Édgar Darío Obando Paredes, magíster en Ingeniería Eléctrica de la Universidad Nacional (UNAL) Sede Manizales, desarrolló un modelo predictivo del recurso, con el fin de estimar la reserva energética a largo plazo, la cual está relacionada con las condiciones climáticas de la región donde se implemente el sistema.

Según el investigador, “las fluctuaciones e intermitencias en los datos climáticos tienen una consecuencia directa en la producción de energía y en el índice de desempeño de los sistemas fotovoltaicos, de ahí la importancia de desarrollar un modelo que ayude a establecer soluciones que prevean y estimen estos cambios”.

El modelo predictivo, que forma parte del estudio del Grupo Environmental, Energy and Education Policy (E3P), se centra en buscar relaciones y patrones de tendencia por medio del análisis y el tratamiento de datos.

Para desarrollar modelos predictivos se utilizan elementos estocásticos, es decir que son objeto de análisis estadístico y que derivan sus conceptos de la inteligencia artificial. Primero se emplean técnicas que encuentren tendencias y agrupen patrones, y el resultado de esta etapa se envía al predictor, que se encarga de estimar valores numéricos, para finalmente compararlos con los valores medidos.

El proceso de investigación se desarrolló en dos momentos: en la primera parte se analizó el efecto del clima en la región geográfica donde se pretende dimensionar el sistema, y en la segunda se propuso un modelo de solución en el cual está representado el clima local y donde se prevén los cambios en el recurso primario, que es el Sol.

Estos pasos permitieron desarrollar documentos maestros y hojas de ruta para clasificar los datos de estudio en diversos climas según la condición, los cuales se utilizan para la planeación del sistema de energía solar.

Para el proceso de planeación de un sistema de energía solar existen cuatro estados que se deben evaluar: la planeación de generación a largo plazo, con un periodo de 10 a 40 años; la planeación geoespacial para transmisión, en un lapso de 5 a 20 años; la simulación de despacho o distribución de energía en un tiempo no mayor a semanas o meses, y por último los estudios técnicos de red, no mayores a 5 años.

Según el magíster, “el modelo propuesto para la predicción y estimación de radiación solar está enfocado en el primer estado. Así, este se convierte en una herramienta de decisión para generar un documento maestro que brinde una hoja de ruta en la regulación, estabilidad y confianza de los sistemas de energía solar”.

La cuantificación del recurso primario les permite a entidades nacionales, empresas o institutos académicos desarrollar escenarios a largo plazo para evaluar cuantitativa y cualitativamente la dirección que debe seguir el futuro energético renovable y las implicaciones de tomar una vía de desarrollo en el sector de las fuentes energéticas ambientalmente sostenibles, en vez de otras alternativas.

Retos para Colombia

Colombia presenta retos de carácter técnico y regulatorio para el despliegue de sistemas de energía solar. El primer problema tiene que ver con cuantificar el potencial de energía solar necesario para planear un sistema de potencia renovable.

“Esto se debe a que las ciudades colombianas están ubicadas en diferentes climas, por lo que la radiación incidente no es la misma, y por ende la planeación de un sistema y los parámetros técnicos cambia. Al poder cuantificar y predecir la radiación es posible determinar la capacidad del sistema a fin de dimensionar un procedimiento que considere elementos geográficos propios”, detalla el investigador.

En cuanto a la regulación, considera necesario tener en cuenta datos históricos, con el fin de generar elementos de decisión y evaluación que determinen la variación dependiente del clima; así se podrá desarrollar una política que permita integrar sistemas de energía solar al Sistema Interconectado Nacional, subraya.

En este sentido, el modelo de predicción propuesto es una herramienta de planeación y dimensionamiento de sistemas de energía solar que ayudará a reducir la incertidumbre en generación derivada de la ubicación geográfica y permitirá estimar la reserva energética a largo plazo, con el fin de que el sistema eléctrico convencional esté preparado para integrar una nueva fuente de electricidad a su matriz de generación.

En los últimos años, la utilización del Sol como fuente para la producción de electricidad ha pasado de tener menos del 1 % de generación en 2010 a cerca del 5 % de producción eléctrica mundial en 2017.