Científicos investigan las fluctuaciones de la irradiancia solar en tiempo y espacio en la región Asia-Pacífico para orientar mejor la planificación de las plantas de energía solar
Científicos investigan las fluctuaciones de la irradiancia solar en tiempo y espacio en la región Asia-Pacífico para orientar mejor la planificación de las plantas de energía solar renovable.
En medio de la crisis energética y la amenaza del cambio climático, aprovechar las fuentes de energía renovable se ha vuelto una necesidad global. Aunque hay diversas opciones, la energía solar parece ser la apuesta más prometedora: los expertos estiman que podría convertirse en nuestra principal fuente de energía mucho antes de que termine el siglo.
A pesar de sus claras ventajas, la generación de energía solar tiene algunas limitaciones. Al igual que el viento, la irradiancia solar en una región determinada puede variar rápidamente según las condiciones climáticas, lo que provoca fluctuaciones en la producción de energía. Estas variaciones no solo representan un problema para las redes eléctricas, sino que también significan que no siempre se puede garantizar el cumplimiento de la demanda energética. Por lo tanto, es fundamental comprender las posibles variaciones de la irradiancia solar en tiempo y espacio para determinar los lugares óptimos para instalar plantas de energía solar.
Análisis de datos de irradiancia en Asia-Pacífico
En este contexto, un equipo de investigación liderado por el Profesor Asistente Especial Hideaki Takenaka, del Centro de Sensores Remotos Ambientales de la Universidad de Chiba, se propuso ampliar nuestro conocimiento sobre la irradiancia solar en la región Asia-Pacífico. En su estudio más reciente, disponible en línea desde el 13 de junio de 2024 y publicado en el Volumen 276 de la revista Solar Energy en julio de 2024, realizaron un análisis exhaustivo de los datos de irradiancia solar recopilados por satélites geoestacionarios. Entre los miembros del equipo se encuentran Kalingga Titon Nur Ihsan, de la Escuela de Ciencia e Ingeniería, y Atsushi Higuchi, del Centro de Sensores Remotos Ambientales, ambos de la Universidad de Chiba, así como Anjar Dimara Sakti y Ketut Wikantika, del Centro de Sensores Remotos del Instituto Tecnológico de Bandung.
Los datos utilizados en el análisis provienen de Himawari-8 y Himawari-9, dos satélites japoneses que capturan imágenes con alta resolución temporal y espacial en la región Asia-Pacífico. Los investigadores utilizaron los datos de radiación solar AMATERASS, obtenidos de un análisis cuasi en tiempo real sincronizado con la observación satelital geoestacionaria. Este sistema, desarrollado por el Dr. Takenaka y sus colegas, permite estimar con precisión la irradiancia solar a través de cálculos rápidos de transferencia radiativa utilizando redes neuronales. La operación de AMATERASS comenzó en julio de 2007, y los datos de análisis se archivaron continuamente durante más de 16 años. Esta información se hizo públicamente disponible a través del CEReS DAAC (Centro de Archivo Activo Distribuido) de la Universidad de Chiba, con un total de 186.465.724 descargas, y se ha utilizado en diversos proyectos de investigación y proyectos nacionales en Japón. Aprovechando esta tecnología, el equipo estimó la variabilidad de la irradiancia solar en términos de heterogeneidad espacial y temporal. En pocas palabras, calcularon cómo varía la radiación solar en espacio y tiempo, analizando datos de irradiancia solar en una cuadrícula de 20 km por 20 km cada diez minutos.
Su análisis reveló datos interesantes sobre la irradiancia solar en la región. Por ejemplo, encontraron que las ubicaciones cercanas al ecuador experimentan menores fluctuaciones en la irradiancia solar a lo largo del tiempo en comparación con las regiones de mayor latitud, debido a los efectos de la lluvia y la actividad de nubes. Además, las regiones de mayor altitud mostraron mayor heterogeneidad debido a la mayor actividad nubosa. La zona alrededor de la meseta tibetana mostró grandes cambios estacionales en la magnitud del «efecto paraguas», que cuantifica cuánta energía solar es reflejada de vuelta al espacio. «Nuestras evaluaciones basadas en datos espacio-temporales revelaron características que hubiera sido imposible identificar utilizando un enfoque tradicional que depende de promedios simples a largo plazo o TMY (Año Meteorológico Típico) como dato típico de irradiancia solar», destaca el Dr. Takenaka.
Optimización de plantas solares y futuras estrategias
Además de estos hallazgos, el equipo de investigación evaluó el rendimiento de más de 1.900 plantas de energía solar existentes utilizando datos anuales y estacionales. Descubrieron que, debido a los efectos paraguas causados por las nubes, la producción de una gran parte de estas plantas no es óptima de junio a agosto. Esto implica que las zonas más afectadas no deberían depender exclusivamente de la energía solar para satisfacer el aumento de la demanda durante estos meses.
Finalmente, los investigadores también analizaron el formato óptimo para futuras plantas de energía solar, concluyendo que una generación de energía solar más distribuida es superior a los esfuerzos más centralizados. «Basándonos en las características espaciales y temporales de la irradiancia solar, sugerimos que debería ser posible suprimir las fluctuaciones rápidas en la generación de energía solar distribuyendo pequeños sistemas fotovoltaicos en una amplia área, en lugar de depender de grandes plantas de energía solar», explica el Dr. Takenaka. «Vale la pena destacar que estas conclusiones provienen de la investigación sobre el clima y el tiempo, no desde una perspectiva de ingeniería.» Una forma de lograr esta visión podría ser mediante el uso de paneles solares en los techos, una tendencia en crecimiento en muchos países.
Los hallazgos de este estudio nos ayudarán a planificar el futuro a corto y largo plazo de la generación de energía solar en la región Asia-Pacífico, fortaleciendo las tecnologías de energía sustentable y contribuyendo a la lucha contra el cambio climático.
