Un equipo de investigación de la Universidad de Sevilla, la Universidad Politécnica de Cataluña y la Universidad de los Andes de Colombia ha validado en la Plataforma Solar de Almería una nueva metodología que mejora el tiempo de cálculo en la resolución de problemas de los colectores solares. En concreto, ha aplicado un modelo basado en coaliciones que reduce el tiempo de cómputo en la resolución de problemas de un tipo de colectores solares.
El método propuesto por los investigadores permite minorar los fallos y predecir con mayor precisión las necesidades de configuración para obtener un mayor rendimiento de los sistemas. De esta manera, se logran reducir los recursos necesarios para su correcto funcionamiento.
Para maximizar la producción de energía eléctrica y minimizar el coste, las plantas termosolares utilizan modelos de control predictivo (MPC) en el manejo de los colectores. Con este sistema se predice el comportamiento que deben tener y se genera la configuración óptima para cada situación ajustando los ángulos de inclinación, la orientación, la potencia o la temperatura.
La investigación se ha financiado mediante el proyecto ‘Ocontsolar’ del programa Horizonte 2020 del Consejo Europeo de Investigación.
Modelo de control
El modelo de control que proponen los investigadores se basa en la descentralización del campo incluyendo una técnica matemática y estadística llamada asistencia de dinámica de población, basada en la idea de que las máquinas pueden funcionar como entidades individuales que interaccionan entre sí y con su entorno, de manera similar a los seres vivos.
En el artículo ‘Coalitional model predictive control of parabolic-trough solar collector fields with population-dynamics assistance’ publicado en la revista Applied Energy, los expertos analizan y optimizan la interacción de los controladores en los sistemas mejorando su eficiencia, reduciendo los tiempos de espera y ampliando la capacidad de respuesta.
Frente a los habituales sistemas de predicción que agrupan a todos los colectores de una misma planta, los expertos proponen que cada uno funcione de manera independiente, aunque conectados y comunicados con los demás. De esta forma, cada problema que se pueda plantear se reduce en pequeños subproblemas que se resuelven de una manera más rápida. Y esto hace que no sean necesarios grandes sistemas de computación, reduciendo, al mismo tiempo, los costes de producción.
Simulación de escenarios de juego
Los expertos incluyen los juegos evolutivos en la metodología. Se trata de una técnica de optimización, basada en la teoría de juegos, que afina los parámetros de un MPC en la planta solar mediante la simulación de escenarios de juego con diferentes configuraciones que compiten entre sí. La que ‘gana la partida’ genera nuevas configuraciones en la siguiente ‘mano’. Este proceso se repite varias veces hasta que el sistema encuentra la configuración más óptima.
Esta técnica permite considerar las variaciones diarias y estacionales de la radiación solar, la temperatura o humedad, que afectan a la producción de energía eléctrica. De esta manera, se mejora considerablemente la eficiencia y rentabilidad de las plantas.
Los expertos proponen probar la metodología en plantas solares mayores, ya que las ventajas de este enfoque coalicional con respecto al método centralizado se hacen más evidentes a medida que la central es más grande.