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Etiqueta: radiación

Ingenieros uniandinos diseñan herramienta de libre acceso que permitirá saber la capacidad real de Colombia para producir energía solar.

¿PODEMOS SER POTENCIA EN ENERGÍA SOLAR?

LÍDER DEL PROYECTO

Luis Felipe Giraldo | Profesor Asistente del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Universidad de los Andes. |  Ph.D. en Ingeniería Eléctrica de la Universidad Estatal de Ohio | [email protected]

¿Sabías que la energía del sol que llega a Colombia es, en promedio, mayor que en otros países de la región? Esta realidad, con aparentemente poca trascendencia hasta hace un tiempo, hoy permite a ingenieros uniandinos concebir al país como un gran productor de energía renovable en cada uno de sus rincones.

Septiembre de 2021
En tiempos en los que es imperativo transitar de combustibles fósiles a fuentes de energía renovables, un nuevo enfoque que aborda tres elementos clave se proyecta como una respuesta innovadora y de gran alcance para impulsar al país en este camino. Una iniciativa en la que se combinan la recolección de datos, la Inteligencia Artificial (IA), y el acceso abierto a una plataforma que permite ver con claridad la capacidad de Colombia para producir energía fotovoltaica.

Este proyecto –liderado por Luis Felipe Giraldo, profesor asistente del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, como parte de su asesoría a Gabriel Narváez, estudiante del doctorado en Ingeniería– empezó con la idea de abordar las energías renovables y los sistemas fotovoltaicos a través de IA para diseñar soluciones a diferentes escalas.

“Nos interesa, por ejemplo, poder apoyar a un campesino en un territorio apartado para que sepa cuánta energía podría producir en su finca con paneles solares, pero también queremos brindar información que incentive la generación de parques solares abriendo las posibilidades para que grandes industrias se sumen a la transición energética”. ”Gabriel Narváez, estudiante de Doctorado en Ingeniería’.

El poder de los datos y los mapas

Al igual que los participantes en el proyecto de cooperación triangular –también liderado por ingenieros uniandinos–, estos investigadores se inspiraron en los avances de Chile en la materia para madurar la idea. No obstante, como puntualiza el profesor Giraldo, “en una labor como ésta, contar con datos suficientes es clave, pero acceder a ellos en Colombia es retador”.

A pesar del desafío, el equipo –conformado también por estudiantes de maestría y pregrado de la Facultad de Ingeniería– se dio a la tarea de recopilar información de diferentes fuentes. Uno de los principales aportantes es el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL, por sus siglas en inglés). Este laboratorio, ubicado en Estados Unidos, cuenta con información meteorológica para toda Colombia. En total, fue posible acceder a datos recopilados durante las últimas tres décadas que incluyen variables importantes para el análisis del potencial energético en todas las regiones del país, en 65.000 puntos específicos a lo largo y ancho del territorio nacional.

Acceso libre: el valor agregado

Una vez recopilada la información y gestionado un espacio considerable para su almacenamiento y procesamiento, el equipo identificó los pasos a seguir.

“Nos preguntamos ¿cómo podemos hacer que esta información esté disponible para que quien la necesite pueda consultarla, ver los datos históricos, pero también acceder a una predicción futura de variables como la temperatura, velocidad de tiempo y radiación solar para estimar el potencial energético de su lugar de interés?”.
Luis Felipe Giraldo, Profesor Asistente de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

La respuesta fue contundente: el equipo plasmaría la información en un mapa interactivo, alojado en una página web amigable con sus usuarios. Un mapa con convenciones claras y sencillas, de fácil acceso, visualización y análisis, con instructivos de uso simples y, lo más importante: de acceso abierto. “Nos interesa motivar una cultura de intercambio libre de información en Colombia para que crezca la investigación, pero también para superar las restricciones en torno al acceso a los datos” enfatiza el investigador de doctorado.

Un vistazo al futuro

De acuerdo con el grupo de investigadores –entre los que sobresalen también los profesores Guillermo Jiménez, Fernando Jiménez y Michael Bressan, del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica; y Catalina Gonzalez, profesora del Departamento de Ciencias Biológicas–, el proyecto tiene cabida para todo tipo de usuarios, por ejemplo, tomadores de decisión con interés técnico en la información, o profesionales de distintas disciplinas en búsqueda de datos para robustecer sus investigaciones y modelos.

Con esto en mente, el equipo de investigadores contempla una visión a futuro de la energía solar en Colombia y cómo sería afectada por el cambio climático. Usando los modelos de cambio climático de la base de datos CORDEX (Coordinated Regional Downscaling Experiment), el equipo evalúa diferentes escenarios –optimistas y pesimistas– que tienen en cuenta la emisión de gases de efecto invernadero y aspectos socioeconómicos. De esta manera, se espera generar mayor conciencia sobre la importancia de la transición energética para alcanzar la sostenibilidad de los municipios y ciudades y procurar mejores condiciones de vida para sus habitantes.

 

El sol en la línea del Ecuador

Parte del éxito de la iniciativa radica en el potencial energético del país en términos de energías no renovables. Según explican los investigadores la ventaja de Colombia en esta materia es su heterogeneidad, pues cuenta con diferentes condiciones meteorológicas, de altitud, temperatura, velocidad de viento y radiación solar, entre otras, que lo hacen un terreno fértil para generar energía. En gran medida se debe a su posición privilegiada respecto a la línea del Ecuador, pues al no tener estaciones climáticas no padece las limitaciones de otros países que –según la estación– tienen más o menos horas de sol al día.

Conoce un método para predecir la radiación solar creado por investigadores del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica.

ENERGÍA ALTERNATIVA: ¿CÓMO PREDECIR LA RADIACIÓN DEL SOL?

Ahora que la investigación se esfuerza por encontrar soluciones para impulsar el uso de energías alternativas, un profesor y un estudiante del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica propusieron un método para predecir la radiación solar en lugares donde no se dispone de la información necesaria para ello. La predicción ayuda a reducir problemas de seguridad y estabilidad propios de la generación de energía en sistemas fotovoltaicos.

Agosto de 2019
¿Cómo saber qué va a pasar en el futuro si ni siquiera se tienen datos de lo que ha sucedido en el pasado? Esa era la incógnita que el estudiante Andrés Felipe Zambrano intentó responder junto al profesor Luis Felipe Giraldo, del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, pensando en los sistemas de generación de energía a partir del sol.

La importancia de conocer por anticipado la radiación del sol en los lugares donde se colecta su energía, radica en la necesidad de evitar situaciones de inestabilidad, dada su naturaleza intermitente. “Si sé que no va a haber suficiente radiación solar puedo captar energía de otra fuente y garantizar que el sistema no tenga interrupciones o que se acabe la energía”, explica el profesor Giraldo.

El problema de predecir la radiación ya se había resuelto para casos en los que se dispone de la información previa del lugar. Lo que ellos consiguieron fue un mecanismo para predecir esa radiación en lugares en los que no existen esos datos.

Entonces, utilizando información del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) sobre temperatura y humedad relativa; así como información satelital sobre velocidad del viento, presión atmosférica y precipitaciones, obtenidas de bases de datos de la NASA, construyeron una métrica para descubrir información de otros lugares que puede ser utilizada para predecir radiación solar en otro sitio.

 

El campo de aplicación fue el territorio colombiano, y lo que hicieron fue comparar los resultados de su predicción con los datos reales de radiación en los lugares donde sí se dispone de esa información. Al observar que las coincidencias entre la predicción y la realidad fueron altas, el siguiente paso fue sugerir una métrica de distancia –no geográfica– que permite extrapolar las predicciones a lugares donde no hay información.

Esa distancia se refiere más bien a la similitud de las variables que pueden aportar en la predicción de la radiación solar. “Es una métrica que me dice cuáles son los puntos más similares al sitio donde quiero hacer la predicción –y para el cual no tengo datos-, de modo que si tomo la información de esos sitios cercanos, el modelo me pueda dar una predicción suficientemente precisa”, explica el profesor Giraldo.

La creación de la métrica es un paso importante en la implementación de sistemas de energía solar en ubicaciones de difícil acceso.

 

Evaluación de la calidad del agua

Otro proyecto en el que participa el profesor Giraldo, busca monitorear las condiciones del agua en Colombia. Bajo el liderazgo de la profesora Alba Ávila y la participación de Giraldo, el trabajo de la estudiante Ana Leonor Acevedo consistía en predecir la temperatura del agua del río San Francisco, en el centro de Bogotá, a partir de sensores instalados en cuatro puntos del canal del Eje Ambiental.

Luis Felipe Giraldo

Ph.D. en Ingeniería Eléctrica de Ohio State University.
[email protected]