- Investigadores de la BUAP trabajan en dispositivos electrónicos para mejorar el aprovechamiento de una energía poco conocida: la biomasa
De acuerdo con la Prospectiva de Energías Renovables 2016-2030, de la Secretaría de Energía, en muchos países se ha dado un sustancial incremento de la capacidad instalada con fuentes renovables, derivado de una mayor rentabilidad de este tipo de tecnologías. Para contribuir a hacer esto una realidad en México, la BUAP lleva a cabo esfuerzos en materia de investigación para trabajar con nuevas fuentes de energía, que además de cubrir las necesidades de la población, cuenten con sistemas de interconexión para su control y gestión, así como promover una consciencia social para un entorno sustentable.
En el citado documento se informa que a finales de 2015, la capacidad instalada en México de generación mediante energías renovables se incrementó 6.6 por ciento con respecto a 2014, llegando a los 17,140.4 megavatios, lo que representó el 25.2 por ciento de la capacidad de generación total. Para 2030, los pronósticos apuntan que las energías renovables adicionarán 24,296.5 megavatios a la capacidad total del Sistema Eléctrico Nacional.
Ante la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, en 2015 México se comprometió a reducir de manera no condicionada el 25 por ciento de sus emisiones de Gases de Efecto Invernadero al año 2030 y el 50 por ciento al 2050. Lo anterior, con el objetivo de transitar hacia una economía competitiva, sustentable y de bajas emisiones de carbono, recordaron académicos de Ingeniería en Energías Renovables, de la Facultad de Ciencias de la Electrónica (FCE) de la BUAP
“Es por ello que las universidades y centros de investigación del país se han planteado el objetivo de desarrollar tecnología propia para el aprovechamiento de las energías renovables, lo cual a su vez representa un nicho de oportunidad, debido a que hoy el país adquiere gran parte de esa tecnología a extranjeros, en vez de fabricarla, como los paneles fotovoltaicos, los generadores eólicos y sus máquinas eléctricas, sus estructuras, los motogeneradores, entre otros”, señaló Fermi Guerrero Castellanos, profesor investigador de la FCE.
En su opinión, los sistemas energéticos es una prioridad que debe establecer cualquier gobierno, ya que una nación debe ser sustentable y autónoma energéticamente, por lo que en nuestro país se trabaja en el aprovechamiento de las energías solar y eólica. Sin embargo, hasta ahora la energía biomasa es una alternativa poco conocida y aprovechada, un área de oportunidad en la que se están enfocando algunos grupos de investigación.
“La biomasa es toda la energía que se puede obtener a partir de los desechos orgánicos, como excrementos de los animales, de modo que pueden ser transformados en gas para utilizarse como combustible, para calentar agua o directamente para mover motogeneradores a partir del biogás”.
Para trabajar con esta materia orgánica se requiere de una gran fosa, o tinaco, en la que se viertan los residuos y así el gas se genere de forma natural. “Es ahí donde se necesitará del desarrollo de una red de sensores que permitan monitorear, transmitir y vigilar el proceso, y este es uno de los nichos de oportunidad que tenemos en cuanto a la creación de dispositivos electrónicos para el aprovechamiento de este tipo de energía”, precisó.
Según Guerrero Castellanos, doctor en Control y Producción por la Universidad Joseph Fouirier, en Grenoble, Francia, otro de los retos como país es buscar alternativas que posibiliten la integración de diferentes fuentes de generación de energía, que incluyan de una forma armónica, por ejemplo, a los sistemas eólicos, solares y de biomasa, lo que se conoce como “Smart Grid” o Redes inteligentes.
“Este tipo de redes permitiría fusionar las fuentes de energía para utilizarlas cuando sea necesario; es decir, si hoy no hace sol pero hay aire entonces puedo hacer uso del sistema eólico, o si no hay ninguno de los dos utilizo la biomasa, así como también almacenar la energía para utilizarla en su momento”, detalló.
El investigador informó que en la FCE existe una línea de desarrollo llamada “Sistemas Colaborativos y Redes Inteligentes”, en la cual se ha comenzado a realizar diversos experimentos con paneles solares de diferentes tecnologías, sobre el aprovechamiento de tecnologías de hidrógeno y sistemas fotovoltaicos, entre otros”.
Todos estos esfuerzos –dijo- tendrán que verse reflejados en la conformación de ciudades inteligentes, que sean energéticamente sustentables y permitan impulsar el desarrollo del país. Para lograr se requiere que los estudiantes y expertos en estas áreas sean capaces de evaluar y aprovechar los recursos energéticos, a través de las tecnologías existentes, así como de instrumentar, controlar y monitorizar la generación y distribución de la energía.
El IoT en el desarrollo de los sistemas de generación de energía
Al contar con diversas fuentes de energía es importante coordinar la generación de la misma con respecto a la demanda, valorar en qué momento se debe producir y a partir de qué tipo (eólica, solar, etcétera) conviene, para lo cual es necesario trabajar en una infraestructura basada en el Internet de las Cosas (IoT por sus siglas en inglés) para este tipo de sistemas.
“Los sistemas de generación de energía deben contar, a su vez, con sistemas de sensores para cuantificar lo que producen y la conectividad para enviar esta información a la nube, para que así los dispositivos puedan tomar mejores decisiones con respecto al manejo de la energía”, así lo dio a conocer Nicolás Quiroz Hernández, coordinador del Laboratorio de Innovación BUAP-Intel.
Esto significa un reto para lograr una automatización de este tipo de sistemas, junto con los equipos que demandan el uso de la energía para su funcionamiento, además de la integración de técnicas de ´Machine Learning´ (aprendizaje de máquinas) para dotarlos de inteligencia artificial.
Si bien esto generará una gran cantidad de datos, con el concepto de Big Data se podrá obtener información útil, tanto para los sistemas de generación como de consumo de energía.
El maestro en Electrónica con especialidad en Instrumentación por el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica subrayó que otro de los mayores retos será visualizar los servicios que se puedan suministrar a partir de la implementación de la infraestructura del IoT.
“Como ejemplo mencionemos el siguiente caso: la empresa Philips/Cofely vende el servicio de iluminación (no energía eléctrica) al aeropuerto Schiphol en Ámsterdam, uno de los más importantes en Europa. Se cuenta con supervisión remota, regulación inteligente por configuración de escenas y medición inteligente de la energía. Por lo tanto, dicha empresa debe hacer eficiente este sistema de iluminación para tener la menor cantidad de pérdidas. Este es el desafío para los próximos años, determinar qué servicios se pueden crear a través del IoT en sistemas de energía para hacerlos inteligentes (Smart Energy)”.
Manejo de recursos energéticos y sustentabilidad
“La energía representa el mecanismo que permite realizar todas las actividades sociales como la alimentación, transporte, salud, educación, abastecimiento del agua y, por supuesto, combustibles, por lo que un país debe tener una perspectiva en política nacional del buen manejo de sus recursos energéticos, o bien, de cómo proveerse de la energía si no cuenta con esos recursos”, aseveró Ricardo Vázquez Perales, investigador de la FCE de la BUAP.
El especialista en Economía de la Energía por el Instituto de Energías Renovables de la UNAM señaló que una política energética bien planteada debe tener un balance en las fuentes de donde se abastece la energía, normas de cuidado al medio ambiente, principios de equidad y un enfoque basado en una economía de la sustentabilidad, por lo que deben efectuarse cambios en la legislación actual.
Comentó que la sustentabilidad “plantea el cuidado del mundo dentro de los límites que nos puede ofrecer, lo que significa que debemos usar nuestros mejores recursos de inteligencia, tecnología y organización para vivir en paz, satisfacer nuestras necesidades básicas, así como crecer espiritual, artísticamente y en integración social”.
Sin embargo, hablar de sustentabilidad es algo que va más allá de buscar nuevas alternativas para el uso adecuado de los recursos y el abastecimiento de nuestras necesidades como sociedad, es un tema que implica un cambio de conciencia para la conservación del medio ambiente.
“Dicho cambio implica reconocer que debemos vivir dentro de los límites de la naturaleza para respetarla, y esto será posible si moderamos nuestro estilo de vida, a uno en el que no busquemos un crecimiento cuantitativo material infinito, sino uno cualitativo, y así las energías renovables podrían abastecernos de una forma sustentable”, recalcó.
Un ejemplo de la importancia y necesidad de esta transformación de la conciencia es el hecho de que el 25 por ciento del CO2 presente en la atmósfera es resultado del acelerado consumo de energía y materiales que ha tenido la humanidad desde 1970 a la fecha, lo cual genera un forzamiento radiativo en el planeta que provoca cambios climáticos.
El investigador opinó que esa transformación, tanto a nivel social, como tecnológico y político, se dará partir de la educación, de los esfuerzos de las universidades para formar profesionistas que puedan influir en estos temas y generen una cultura de la sustentabilidad.
Finalmente, subrayó que México tiene que ser un ejemplo de cómo transitar a una economía de baja intensidad de carbono: “que cada dólar de Producto Interno Bruto se genere con una menor cantidad de emisiones de CO2 y una menor cantidad de kilowatts, para lo cual se requiere de una estrategia bien planteada y fundamentada en los recursos naturales, sus dinámicas y cambios, así como de los recursos intelectuales y humanos para aprovechar la energía”.