La Universidad de Jaén desarrolla un modelo meteorológico para pronosticar con precisión la cantidad de energía que producirán las plantas de renovables en el horizonte de minutos a días; también analiza cómo debería ser un sistema eléctrico 100% renovable en España.
El conjunto del continente europeo cuenta con potencial para que la mayor parte de la energía consumida sea de origen renovable. Sin embargo, todavía no se ha llegado a ese nivel debido, en parte, a la incertidumbre de este tipo de energías, dependientes de las condiciones de sol y viento.
Predicción meteorológica más precisa para las renovables
De ahí la importancia de contar con un sistema de predicción meteorológica muy preciso, para evaluar con un margen de error mínimo la cantidad de radiación que recibirán las placas solares o el viento que dispondrán los modernos aerogeneradores y, por tanto, poder calcular la cantidad de electricidad que verterán sobre la red.
El grupo de investigación Modelización de la Atmósfera y Radiación Solar (MATRAS) de la Universidad de Jaén trabaja en el desarrollo de modelos y metodologías para la predicción de la radiación y el viento, que facilitan el aumento de la participación de la energía renovable en el sistema eléctrico del país.
Cámaras de nubes e imágenes por satélite
Para ello, los investigadores de la Universidad de Jaén se valen de una moderna red de cámaras de nubes, con la que pronostican con mayor fiabilidad la radiación solar en escalas de minutos; un sistema automático de reconociento de nubes; imágenes de satélite; modelos meteorológicos y sistemas de inteligencia artificial, con los que realizan estimaciones muy precisas con un horizonte de minutos a días.
David Pozo es el investigador principal de este grupo y explica que uno de los lastres de la energía solar es la intermitencia de la radiación, que introduce incertidumbre en la producción de electricidad. Algo parecido le ocurre a la eólica, pero con el viento.
Esta característica hace que sean energías difíciles de incorporar al sistema de manera masiva, a no ser que se disponga de un pronóstico altamente fiable del recurso disponible en las próximas horas o días.
Peso de las renovables en el sistema energético
Hace unos años, el peso de las renovables en el mix energético de este país era menor y, por tanto, resultaba menos importante contar con una predicción tan precisa. Sin embargo, a medida que se incrementa la capacidad de producción de energía renovable, se hace más necesario un sistema de predicción meteorológica con un margen de error mínimo y un nivel de precisión muy elevado, explica David Pozo.
En el mix energético que maneja Red Eléctrica Española tiene en cuenta todas las fuentes energéticas, renovables o no. Y tiene un orden de entrada de electricidad muy estricto.
En primer lugar, se toma la energía de las plantas nucleares, debido a que éstas no se pueden desconectar. Luego, las renovables, cuya producción depende de las condiciones meteorológicas, especialmente de sol y viento.
Un estimación precisa de la producción eléctrica
Esta fase es crítica, porque Red Eléctrica debe tener una estimación muy precisa de la cantidad de energía disponible de fuentes renovables y calcular los recursos que debe incorporar a la red desde fuentes energéticas tradicionales, para que el sistema no se vea desabastecido, así como aprovechar toda la energía que le venga de fuentes limpias. También los propietarios de las plantas solares y parques eólicos deben contar con estas predicciones para poder vender su energía en el mercado.
Las renovables, principalmente la solar y la eólica, tienen que complementarse con estas energías tradicionales, ya que por el momento no hay sistemas para almacenar la energía eléctrica de forma masiva. Y tienen que asegurarse de que no se desperdicia absolutamente nada.
Los modelos de predicción desarrollados por el grupo MATRAS se basan en fuentes de información diversas, que emplean la tecnología más avanzada disponible.
Modelo meteorológico con varias fuentes de información
Trabajan con estaciones radiométricas instaladas en Lisboa, Madrid, Sevilla, Jaén y Almería, y con distintas plantas eléctricas, para ayudar a predecir los recursos de viento y sol con un día de antelación.
Esta información se combina con datos sobre la ubicación de la planta de energías renovables, la estación del año, la temperatura, la cantidad de nubes y la dirección del viento, entre otros más. Porque cuantos más datos manejen más parámetros podrán calcular y sus predicciones estarán más ajustadas a la realidad.
Este grupo de investigación de la Universidad de Jaén ha diseñado cuatro modelos de predicción, que permiten obtener predicciones con horizontes de seis horas. Unos modelos que se están mostrando bastante efectivos, al bajar el margen de error de la predicción de la energía solar disponible en un 25% con respecto a otros sistemas anteriores. La mejora del error de predicción hace que la energía solar sea más barata, al reducir los sistemas de respaldo necesarios. Otro de los logros más destacados de este grupo es el sistema de reconocimiento automático de nubes, a partir de imágenes del cielo tomadas por una cámara especial, que les ha permitido mejorar la predicción del recurso solar en horizontes de media hora.
Predicciones meteorológicas cada quince minutos
Los diferentes modelos desarrollados por el grupo MATRAS están pensados para ofrecer la predicción más fiable para cada horizonte temporal. Por ejemplo, utilizando un modelo meteorológico para predicciones en un horizonte de 4-5 horas.
Otro modelo esta basado en imágenes de satélite y está optimizado para horizontes de 1 a 4 horas.Finalmente, han desarrollado otro sistema de predicción a corto plazo, no más de una hora, para el que emplean cámaras de nubes y calculan la radiación que recibirán los paneles solares.
Todas estas predicciones se realizan cada quince minutos de manera automatizada.
Sus trabajos también se emplean para la planificación de las plantas de energías renovables. Estas plantas requieren una inversión muy importante y, por tanto, deben calcularse todos los parámetros posibles, para asegurar su viabilidad.
Es por ello que se realizan estudios de las zonas geográficas candidatas a albergar una planta, de las que se analiza su potencial solar o eólico, los fenómenos meteorológicos que se producen en ese entorno, así como cuestiones que se salen del ámbito de la meteorología y que resultan de una importancia vital para el éxito de la instalación, como la proximidad a líneas eléctricas para la evacuación de la energía producida.
Antes de la construcción de una planta de energía renovable se instala una torre de medición en el enclave elegido, con la que se registran durante un periodo de tiempo que suele estar entre uno y dos años, los niveles de radiación solar y viento. Si los resultados son positivos y los números aseguran la viabilidad de la planta, se procede a su construcción.
Recursos suficientes para abastecer a Europa con renovables
David Pozo considera que en Europa hay recursos renovables disponibles para hacer frente a la mayor parte de la demanda energética, que solamente tendría que recurrir a las otras tecnologías tradicionales en momentos de picos de demanda o cuando las renovables no tienen las condiciones meteorológicas idóneas para producir energía.
Y también recuerda que resulta imprescindible llevar las redes eléctricas a las zonas donde hay mayor disponibilidad de recursos renovables, para que toda la energía limpia producida pueda ser distribuida por todo el continente europeo.
Estamos en un momento de transición energética, en el que sistemas como los modelos meteorológicos desarrollados por este equipo de investigación de la Universidad de Jaén vienen a reducir la incertidumbre y ayuda a la . Actualmente el grupo de investigación trabaja en el diseño de un sistema eléctrico óptimo 100% renovable para España. En concreto, el grupo está analizando cual debería ser la potencia eólica y solar a instalar en los próximos años y en qué zonas de España para cubrir un porcentaje cercano al 100% de la demanda eléctrica en España. Este estudio se lleva a cabo dentro de un contexto Europeo de fuerte desarrollo de las energías renovables.
