La generación de energía es una de las actividades humanas clave para el progreso y también una de las que ha provocado grandes efectos negativos en el medioambiente, en particular por el enorme uso de fuentes no renovables y contaminantes, por lo que uno de los mayores retos de la sociedad contemporánea, para el logro del desarrollo sostenible, es transformar la matriz energética en una verde, limpia o renovable, mejorar la eficiencia y reducir impactos. Fenómeno en torno a la generación de energía que se denomina “Problema del Despacho Económico Ambiental (DEA)”.
Un desafío científico es crear soluciones que minimicen consecuencias y contribuyan a la sostenibilidad energética, a lo que han buscado aportar investigadores de la Universidad de Concepción (UdeC) con un estudio que generó un artículo presente en la última edición de la prestigiosa revista especializada en ingeniería energética Applied Energy. Este se realizó en el marco de la tesis doctoral de Adrián Carrillo, quien enero obtuvo el grado de doctor del Programa de Doctorado en Ciencias Aplicadas mención en Ingeniería Matemática de la UdeC, albergado en el Centro de Investigación en Ingeniería Matemática (CI²MA), y bajo la guía del doctor Fabián Flores. Ambos son autores del paper, junto con el doctor Enrique López, académico del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería UdeC.
El estudio
“El objetivo que se perseguía con la tesis era analizar de manera más rigurosa el DEA, un problema en ingeniería eléctrica bien conocido e importante, porque mediante su solución se logra establecer programas de generación eléctrica que sean económicamente favorables y tengan un menor impacto medioambiental”, explica el doctor Carrillo, aclarando que surgió desde la inquietud de resolver preguntas aparecidas en trabajos previos.
Para el desarrollo de la investigación, posible gracias a diversas fuentes de financiamiento público y aportes de la Dirección de Postgrado UdeC, se analizaron datos provenientes de dos centrales termoeléctricas del complejo Bocamina y una de la instalación Santa María, todas en Coronel en la Región del Biobío, además de otra de la Región de Valparaíso.
El trabajo interdisciplinario partió con el abordaje de la obtención de los modelos matemáticos que caracterizan el funcionamiento real de las plantas generadoras eléctricas. “Esto nos llevó a indagar acerca del tema, comprender que dicho proceso mayormente se realiza de manera aproximada y que, evidentemente, estas aproximaciones tienen asociadas incertidumbres que pueden influir negativamente en la calidad de las soluciones encontradas una vez resuelto el DEA, que matemáticamente es un problema de optimización”, sostiene Carrillo.
Como resultado, hallaron y proponen una formulación matemática del problema distinta a las usuales. “En dicha formulación consideramos, de cierta manera, estas incertidumbres asociadas a la operación real de las unidades de generación eléctrica y además observamos el efecto ambiental negativo que puede acarrear el no considerar las incertidumbres”.
Impacto y futuro
Abordar estos problemas es cada vez más relevante ante el escenario de cambio climático, sequía y escasez hídrica, fenómenos patentes en parte del territorio chileno, incluyendo la Región del Biobío, para contribuir a la eficiencia energética y sostenibilidad.
Y desde el estudio se plantean nuevos retos, como profundizar.
Uno se relaciona con la escalabilidad del modelo, pues Adrián Carrillo asegura que queda bastante por hacer en cuanto a la implementación computacional, pues explica que “en este trabajo el problema resuelto era pequeño, dado que sólo consideramos cuatro unidades generadoras a carbón operando en Chile. Pero consideramos que para grandes redes de energía eléctrica la eficiencia computacional será determinante en la real aplicabilidad de nuestros resultados. Por ello, algoritmos de optimización eficiente deben ser analizados y propuestos”.
Al respecto, plantea que nuevas líneas de investigación pueden abrirse, como estudiar otros modelos de funcionamiento más complejos disponibles en la literatura y que aumentan la exactitud de la caracterización de la operación real de las unidades generadoras. En lo concreto, de la mano de una beca de investigación otorgada por el Centro de Modelamiento Matemático de la Universidad de Chile, el grupo profundiza el acercamiento computacional al problema abordado, en miras a desarrollar una herramienta de código abierto que integre todos los subprocesos necesarios para obtener soluciones al DEA.
