En medio de la actual crisis energética y la amenaza del cambio climático, la explotación de fuentes de energía renovables se ha convertido rápidamente en un imperativo global. Si bien nuestras opciones son variadas, la energía solar parece ser nuestra mejor opción: los expertos predicen que podría convertirse en nuestra principal fuente de energía antes del cambio de siglo.
A pesar de sus obvias ventajas, la generación de energía solar tiene algunas limitaciones. Al igual que el viento, la radiación solar en una región determinada puede cambiar rápidamente dependiendo de las condiciones climáticas, provocando fluctuaciones en la producción de electricidad. Estas fluctuaciones no sólo plantean un problema para las redes eléctricas, sino que también implican que satisfacer la demanda de energía no siempre sea una garantía. Por lo tanto, tener una comprensión clara de las posibles variaciones de la radiación solar en el tiempo y el espacio es crucial para determinar las ubicaciones óptimas para las plantas de energía solar.
En este contexto, un equipo de investigación dirigido por el profesor asistente Hideaki Takenaka del Centro de Teledetección Ambiental de la Universidad de Chiba se propuso ampliar nuestro conocimiento sobre la radiación solar en la región de Asia Pacífico. Su último estudio, disponible en línea el 13 de junio de 2024 y publicado en el volumen 276 energía solar En julio de 2024, realizaron un análisis en profundidad de los datos de radiación solar recopilados por satélites geoestacionarios. Otros miembros del equipo incluyen a Kalinga Taiton Nur Ihsan, de la Escuela de Graduados en Ciencias e Ingeniería, y Atsushi Higuchi de la Universidad de Chiba, del Centro de Teledetección Ambiental, así como a Anjar Dimara Shakti y Ketut Wikantika del Centro de Teledetección del Instituto de Tecnología de Bandung. .
Los datos para el análisis provinieron de Himawari-8 y Himawari-9, dos satélites japoneses que recopilan imágenes con alta resolución temporal y espacial sobre la región de Asia Pacífico. Los investigadores utilizaron datos de radiación solar de AMATERASS obtenidos a partir de análisis en tiempo semireal de la radiación solar sincronizados con observaciones de satélites geoestacionarios. El Dr. Takenaka y sus colegas los desarrollaron para estimar con precisión la irradiancia solar calculando la transferencia radiativa de alta velocidad utilizando redes neuronales. Las operaciones de AMATERASS comenzaron en julio de 2007 y los datos de análisis se han archivado continuamente durante más de 16 años. Estos datos han sido puestos a disposición del público por la Universidad de Chiba, CERES DAAC (Centro de Archivo Activo Distribuido), descargados 186.465.724 veces y utilizados en diversas investigaciones y proyectos nacionales japoneses. Utilizando esta técnica, el equipo estimó la variabilidad de la irradiancia solar en términos de variaciones espaciales y temporales. En pocas palabras, calcularon cuánto varía la radiación solar en el espacio y el tiempo analizando datos de radiación solar en una cuadrícula de 20 km por 20 km cada diez minutos.
Su análisis reveló información interesante sobre la radiación solar en la región. Por ejemplo, el equipo descubrió que los lugares más cercanos al ecuador experimentaban menos fluctuaciones en la radiación solar a lo largo del tiempo que las regiones de latitudes más altas debido a los efectos de la lluvia y la actividad de las nubes. Además, las regiones de mayor altitud exhibieron una mayor variabilidad debido a una mayor actividad de las nubes. El área alrededor de la meseta tibetana ha mostrado una gran variación estacional en la magnitud del “efecto paraguas”, que mide cuánta energía solar se refleja de regreso al espacio. “Nuestras evaluaciones basadas en datos espaciotemporales revelaron características que habrían sido imposibles de lograr utilizando un método tradicional que se basa en un promedio simple a largo plazo o TMY (Año Meteorológico Típico) como un simple dato de radiación solar”, destacó el Dr. Takenaka.
Además de estos conocimientos, el equipo de investigación evaluó el rendimiento de más de 1.900 plantas de energía solar existentes utilizando datos anuales y estacionales. Descubrieron que una gran proporción de estas plantas no producen de forma óptima entre junio y agosto debido al efecto paraguas provocado por las nubes. Esto implica que las zonas más afectadas no deberían depender exclusivamente de la energía solar para cubrir el aumento de la demanda durante estos meses.
Finalmente, los investigadores también estudiaron el diseño óptimo para futuras plantas de energía solar y concluyeron que una generación de energía solar más ampliamente distribuida es superior a esfuerzos más localizados. “Basándonos en las características espaciales y temporales de la radiación solar, sugerimos que sería posible suprimir las rápidas fluctuaciones en la producción de energía solar distribuyendo pequeños sistemas fotovoltaicos en un área amplia sin depender de grandes plantas de energía solar”, explicó el Dr. Takenaka “Tenga en cuenta que estas conclusiones provienen de investigaciones meteorológicas y climáticas, no de una perspectiva de ingeniería”. Una forma de lograr esta visión podría ser mediante el uso de paneles solares en los tejados, una tendencia creciente en muchos países.
En general, los resultados de esta investigación nos ayudarán a planificar el futuro a corto y largo plazo de la generación de energía solar en la región de Asia Pacífico, fortalecer las tecnologías energéticas sostenibles y ayudarnos a luchar contra el cambio climático.