La energía solar ha sido una opción cada vez más popular en la búsqueda de fuentes de energía renovable y sostenible. Sin embargo, su naturaleza intermitente y variable presenta desafíos significativos para su integración efectiva en la red eléctrica. La generación de energía solar está intrínsecamente ligada a factores meteorológicos como la cobertura de nubes y la radiación solar, lo que puede conducir a fluctuaciones impredecibles en la producción de energía. Esta incertidumbre plantea desafíos para los operadores de la red eléctrica al intentar equilibrar la oferta y la demanda de energía.
Una solución prometedora para abordar la problemática de no poder predecir la energía solar de una forma precisa es el uso de nowcasting, una técnica de predicción meteorológica que aprovecha datos en tiempo real de satélites y cámaras nadir. En el IIC, lo aplicamos para proporcionar pronósticos detallados sobre la radiación solar entrante en cada momento, permitiendo a los operadores de la red anticipar las fluctuaciones en la generación de energía solar y tomar medidas proactivas para garantizar un suministro estable de electricidad.
¿Qué es el nowcasting y cómo predecimos la energía solar?
El nowcasting es una técnica avanzada de predicción meteorológica que se centra en proporcionar estimaciones precisas y actualizadas en tiempo real sobre las condiciones meteorológicas locales. A diferencia de los pronósticos a largo plazo, que se centran en prever el tiempo en los próximos días o semanas, el nowcasting se enfoca en el corto plazo, generalmente dentro de las próximas horas, lo cual permite al operador de la planta ajustarse mucho más a los mercados de fluctuación.
Aplicado a la predicción de la radiación y la energía solar, en el IIC nos basamos fundamentalmente en los modelos físico-numéricos que nos ofrecen los distintos agentes meteorológicos y en modelos de machine learning propios. Además, el uso de imágenes de satélite y cámaras nadir nos permite incrementar la precisión de las predicciones de nowcasting.
Datos de satélites y cámaras nadir para la predicción de energía solar
Los satélites y las cámaras nadir o de suelo proporcionan una vista detallada de las condiciones meteorológicas en tiempo real en un lugar, lo que permite a los algoritmos de nowcasting capturar patrones y tendencias con mayor anticipación y precisión.
Imágenes de satélites en nowcasting
Las imágenes de satélite ofrecen una perspectiva global de la atmósfera, permitiendo monitorear la evolución de fenómenos meteorológicos a gran escala, como tormentas, frentes atmosféricos y la cobertura de nubes, el gran hándicap de la energía fotovoltaica. Esto da una visión integral de las condiciones meteorológicas en una región determinada, fundamental para la predicción precisa de la producción renovable a corto plazo.
Cámaras nadir en nowcasting
Las cámaras nadir ofrecen una visión más detallada y localizada de las condiciones meteorológicas desde la superficie terrestre. Estas cámaras pueden capturar imágenes de alta resolución del cielo en áreas específicas, lo que permite observar cambios rápidos en el mismo, como la formación de nubes de tormenta o la dispersión de la neblina. Esta información detallada aporta valor de cara a la mejora de la precisión de los modelos de nowcasting, ya que proporciona datos más específicos sobre las condiciones locales que pueden influir en el tiempo a corto plazo.
Al integrar datos de imágenes de satélite y cámaras nadir en los modelos de machine learning, se puede mejorar significativamente su capacidad para prever cambios en el tiempo. Esto hace que el nowcasting sea una de las técnicas más efectivas para la toma de decisiones en la gestión de la energía solar.
En el IIC utilizamos para ello nuestro sistema de predicción de energías renovables EA3, capaz de modelar procesos de series temporales y específicamente los asociados con fenómenos meteorológicos. Sus predicciones no sólo se enfocan en el corto plazo, sino que también puede aportar valor en distintos horizontes temporales de medio y largo plazo, dependiendo de las necesidades de los usuarios.
Ventajas del nowcasting en la predicción de energía solar
Como apuntábamos, el nowcasting es extremadamente útil en la predicción de energía solar debido a la naturaleza variable de esta fuente de energía renovable. La generación de energía solar está directamente influenciada por fenómenos atmosféricos como la presencia de nubes, la intensidad de la radiación solar o la aparición de niebla. Estos elementos pueden cambiar rápidamente a lo largo del día, lo que resulta en fluctuaciones impredecibles en la producción de energía solar.
Al utilizar técnicas de nowcasting, los operadores de las redes eléctricas pueden obtener predicciones más precisas y actualizadas sobre las condiciones meteorológicas locales, lo que les permite anticipar y gestionar mejor las variaciones en la generación de energía solar. Por ejemplo, si se pronostica la llegada de nubes densas a una región específica, los operadores pueden prepararse para una disminución temporal en la producción de energía solar y compensar esa pérdida ajustando la generación de otras fuentes de energía o utilizando sistemas de almacenamiento de energía.
Esto facilita una mejor integración de la energía solar en los mercados eléctricos al proporcionar información en tiempo real sobre su disponibilidad. Los operadores de mercado pueden utilizar estos pronósticos para ajustar las estrategias de comercialización y optimizar la asignación de recursos en la red eléctrica. Por ejemplo, pueden anticipar períodos de alta producción solar y ajustar los precios de la electricidad en consecuencia, lo que fomenta un mayor consumo de energía durante esos períodos y ayuda a equilibrar la oferta y la demanda de manera más eficiente.
En el IIC investigamos en nowcasting en el marco del proyecto europeo IA4TES. Nuestra participación en el mismo nos ha permitido obtener conocimiento que aporte a nuestro propio sistema de predicción de energías renovables EA3 en este sentido, convirtiéndolo en una herramienta más integral.
En resumen, el nowcasting desempeña un papel crucial en la predicción y gestión de la energía solar. Esta precisión a corto plazo maximiza la eficiencia y la confiabilidad en este tipo de energía, allanando el camino hacia un futuro energético más sostenible.
