Las energías renovables son aquellas que se obtienen de fuentes naturales como el sol y el viento, y que se consideran energías “inagotables”. En la actualidad, más del 47,6% de la energía producida en España proviene de energías renovables.
Las energías renovables y la integración de estas en el balance energético permiten reducir la explotación de otras energías más limitadas y contaminantes, como las de origen fósil y nuclear. Para facilitar este cambio, se trabaja desde hace dos décadas en la predicción de generación de energía no renovable, que en los últimos años ha ido incorporando las ventajas que ofrece la Inteligencia Artificial en cuanto a precisión.
Las energías renovables y el medio ambiente en la UE
La mejora ambiental fruto del uso de la energía renovable también es significativa, pues facilita la reducción de gases de efecto invernadero (GEI) que se generan al explotar fuentes no renovables. De hecho, la adopción de las fuentes de origen renovable es fundamental para poder catalizar el proceso de descarbonización, contribuyendo concretamente a la reducción del CO2.
De igual manera, un menor consumo de combustibles fósiles y de energía nuclear se traduce en una mejora económica, ya que permite disminuir su importación y riesgo en la fluctuación de precios, además del pago de los derechos de emisión de CO2 asociados a su consumo. Al mismo tiempo, las energías renovables ofrecen un marco de trabajo para la generación de empleo y recuperación económica.
Producción de energías e España-2021. Fuente: REE.
Por todo esto, las energías renovables constituyen uno de los pilares clave en la política nacional e internacional, a través de diferentes acuerdos que fomentan su uso. Por ejemplo, con la entrada en vigor de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (UNFCCC) en 1994, 197 países ratifican anualmente su compromiso para prevenir, reducir y paliar los efectos del cambio climático.
En 1997 el “Protocolo de Kyoto” estableció un objetivo vinculante para la Unión Europea y 36 países industrializados: una reducción de 5% de GEI, que los 15 miembros de la UE ampliaron al 8% respecto a los valores de 1990. El “Protocolo de Kyoto” entró en vigor en 2005 y se mantuvo hasta 2020. Durante este periodo, la UE se comprometió a mejorar su porcentaje de reducción al 20%. Para que este proceso fuese posible, la Comisión Europea activó un paquete de objetivos entre los que se establecía que el 20% de la energía de la UE procediera de una fuente renovable.
Después, con la adopción del “Acuerdo de París”, primer acuerdo jurídicamente vinculante, y dando continuidad a las medidas ya adoptadas, la Comisión Europea ha ampliado y adoptado un paquete legislativo de medidas para lograr en el 2030 una reducción de emisiones de GEI del 40% con respecto al 1990.
Como apuntábamos, el papel de las energías renovables es fundamental para cumplir este objetivo. A través de la evaluación conjunta del Plan Nacional de Energía y Clima (PNEC) presentado por los estados miembros, la cuota de energías renovables podría superar el 32% para 2030 (objetivo mínimo establecido por la UE), otorgando a las energías renovables un papel destacado para alcanzar los objetivos de descarbonización.
También en España, el actual Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC) establece las medidas para la descarbonización del país, adjudicando un papel clave a la adopción y consumo final de energías renovables.
Así pues, el plan prevé una potencia eléctrica instalada de 161 GW de los cuales 50 GW serán de energía eólica, 39 GW serán de energía fotovoltaica, 27 GW de ciclos combinados de gas; 16 GW de hidráulica; 9,5 GW de bombeo; 7 GW de solar termoeléctrica; y 3 GW de nuclear. Además, se contempla un aumento de las renovables sobre el uso final de la energía, que pasaría del 20% en el año 2020 al 42% en 2030, y se estima que la generación eléctrica renovable en 2030 será el 74% del total, sentando las bases para tener un sector eléctrico 100% renovable en 2050.
Porcentajes de la estructura de la generación por tecnologías del sistema eléctrico español. Fuente: REE.
Características de la producción de energías renovables
La explotación y consumo de fuentes de energía renovable, requiere tener en cuenta una serie de características de las mismas, y que también son importantes para la predicción de su generación. En primer lugar, las fuentes para la producción de energía renovable (sol, aire y agua) son fuentes dispersas en la geografía y, por tanto, no son gestionables.
Además, las fuentes de energía renovables tienen una baja intensidad de energía. El viento sopla, pero hace falta una granja de aerogeneradores para conseguir una cantidad de energía adecuada para suplir la demanda de la sociedad. El sol proporciona energía luminosa y en forma de calor, pero hace falta una gran superficie para conseguir producir energía eléctrica en cantidades viables para su consumo. De hecho, cuando se produce una gran concentración de energía, como en el caso de un tornado o un huracán, esta energía no sólo no es aprovechable, sino que es capaz de producir daños importantes.
Por último, la energía renovable depende de fenómenos que escapan al control humano, como el día y la noche, la temperatura, la nubosidad, etc. Sin embargo, la sociedad necesita un flujo previsible de energía, para que puedan funcionar sus procesos y para que la energía impulse los flujos económicos de la ciudadanía. Por eso, desde sus comienzos, la generación renovable ha ido acompañada de un estudio muy vigoroso de los fenómenos atmosféricos para mejorar su predicción.
Predicción de generación de energía renovable
Hoy en día, la predicción de generación de energía renovable es una disciplina en constante avance y crecimiento. Aunque se lleva a cabo de forma sistemática desde hace más de 20 años, cada vez se demanda una mayor precisión, así como horizontes temporales diversos (desde los más cercanos, en los próximos minutos, hasta los más lejanos, en los próximos meses o incluso llegando al año). Por ello, las nuevas tecnologías y, en concreto, la Inteligencia Artificial, tienen mucho que aportar a este campo.
El Instituto de Ingeniería del Conocimiento (IIC) lleva investigando todo este tiempo en la predicción de energías renovables con el apoyo de la Cátedra UAM-IIC de Ciencia de Datos y Aprendizaje Automático. Con su experiencia en el uso de técnicas Machine Learning en todas sus modalidades, ha podido crear modelos y algoritmos con ese objetivo, abordando la predicción de las principales energías renovables: la energía eólica y la energía solar fotovoltaica.
Además, fruto de esas investigaciones, el equipo de matemáticos, informáticos y científicos de datos del IIC ha desarrollado EA3, un sistema de predicción de producción de energía renovable. El sistema EA3 es capaz de hacer una predicción horaria de parques individuales, de pequeñas agrupaciones o áreas más amplias, como las de una granja, unclúster o incluso toda la península ibérica.
Tanto esta herramienta como los diferentes modelos desarrollados por el IIC pueden adaptarse a las necesidades de las empresas y agentes del sector de la energía. De esta forma, son útiles para hacer esa predicción de la generación de energía renovable, pero también para realizar ofertas, obtener proyecciones y previsiones y planificar tareas de mantenimiento.
