El intercambio de baterías nos aproxima a la sustentabildiad

Desde hace dos años he estado proponiendo que el intercambio de baterías es una opción que permite sobrepasar algunos de los inconvenientes de la electromovilidad. El sustituir los autos de combustión interna por vehículos eléctricos no resuelve el problema de la movilidad sustentable. Sin embargo, la promoción de la electrificación del transporte público es de lo más importante para acercarnos a esa movilidad sustentable. En esta ocasión regresaré al tema y presento un muy breve resumen de un reporte que publicamos recientemente en libros abiertos de la UNAM. Este reporte fue motivado por LINGO (Leave fossil fuels in the ground), una organización que comparte lo que he dicho muchas veces dejemos el petróleo en la tierra o al menos no lo quememos.

Recordemos que el sector transporte es responsable del 24 % de las emisiones globales de CO2 y en México representa el 33 %. Este sector enfrenta el desafío de descarbonizarse, siendo la electromovilidad una solución clave. Los vehículos eléctricos (VE), que utilizan electricidad de fuentes renovables, ofrecen una opción competitiva y limpia, pero es crucial reducir los costos de las baterías, mejorar su densidad de energía y expandir la red de recarga. A medida que los costos de las baterías disminuyen, los VE serán más viables y económicos.

Para un transporte sustentable, es esencial reducir la cantidad de automóviles y promover el transporte público. Se sugiere el modelo de intercambio de baterías para mantener el transporte público en movimiento, permitiendo a los vehículos intercambiar baterías descargadas por cargadas en estaciones de servicio.

Imagen generada con inteligencia artificial mediante la frase "A stylistic rendering with a single-color background using a gradient of warm, sun-kissed tones. Bold lines capture the essence of a vibrant Latin American city, bustling with activity. In the foreground, a sleek electric bus with a futuristic design stands prominently, plugged into a public transport charging station adorned with photovoltaic panels. The panels gleam in contrasting silver tones, highlighting the integration of sustainable technology. The overall composition celebrates the seamless connection between modern electric public transport, the city's energy, and the surrounding natural world." en leonardo.ai

En otras palabras, en los vehículos de pequeños, medianos o gran tamaño, como los de transporte urbano o comercial rutas urbanas o distribución en distancias cortas, la electrificación del sector puede realizarse con la opción de intercambio de baterías. Efectivamente, en lugar de cargar las baterías de un vehículo y mantenerlo inmóvil durante la carga, se puede llegar a una estación de intercambio y sacar la baterías descargada del vehículo y sustituirla por una con carga completa. Por supuesto, este sistema es fácil y se puede hacer manualmente en vehículos de dos o tres ruedas; pero en autobuses se requiere de maquinaria especial. Se pueden encontrar en YouTube algunos videos para ver cómo funciona en autobuses[3] y similarmente en camiones de carga.

Algunos de los aspectos clave para la implementación y aceptación social de los proyectos de electromovilidad en México incluyen la promoción de normativas, la cooperación y las alianzas, así como programas atractivos para la inversión tanto nacional como privada, y para las entidades usuarias. Es decir, al separar la batería del vehículo se puede administrar adecuadamente la carga y con ello ampliar la vida útil de la batería. Adicionalmente, el espacio destinado para la carga se reduce, pues no se requiere espacio para todo el vehículo, sino se pueden cargar dos o más baterías en el mismo espacio. Al adoptar el modelo de estaciones de intercambio de baterías, estas acciones pueden ser mejor recibidas por la comunidad, ya que eliminan las barreras del modelo tradicional de carga de vehículos y al mismo tiempo pueden ofrecer la opción de almacenamiento de fuentes renovables de energía variables. Estas estaciones de intercambio también pueden ser vistas como fuentes distribuidas de energía en caso de emergencia. Por supuesto, que en cada estación de intercambio sus techos en conjunción con los techos del vecindario podrían ser utilizados para generar parte de la energía en el sitio descentralizando la generación.

El modelo de intercambio de baterías no debe considerarse un reemplazo de los métodos tradicionales de carga, sino una tecnología complementaria que diversifica las opciones disponibles para empresas y usuarios. Asimismo, es crucial recordar que la colaboración y asociación entre diferentes empresas en un negocio de intercambio de baterías ayuda a distribuir los costos de inversión y las ganancias del proyecto, proporcionando resiliencia financiera. El compromiso del gobierno mediante normativas y subsidios que apoyen la electromovilidad aumenta las posibilidades de éxito y adopción de esta tecnología.

Aspectos que son importantes resaltar: a) La administración de la batería aumenta su vida media y posibilita grandemente sus opciones para segundo uso en almacenamiento de energía para usos menos demandantes que los vehículos eléctricos; b) con este manejo adecuado también se posibilita el reciclado de las baterías cuando termine su vida útil y fomenta la creación de negocios con este fin; c) finalmente, al posibilitar un reciclado disminuye la demanda de los materiales que se obtienen de minería disminuyendo sus impactos ambientales.

La propuesta de intercambio de baterías es muy adecuada para las flotillas de transporte urbano, flotillas de empresas que reparten sus productos o grupos personas prestadoras de servicio de transporte de personas o de mercancías, ya que pueden adquirir vehículos que estarán moviéndose en todo momento y sistemas de baterías que se cargarán cuando sea necesario.

Para tener una visión completa de esta opción, les invito a leer el reporte completo sobre “Intercambio de baterías: elemento clave para una electromovilidad sustentable”.

Una versión previa de este artículo fue publicada el día 25 de junio en el periódico La Unión de Morelos.

La evolución y los ODS

Esta semana me sorprendí de leer el título de un artículo: “Liga entre la evolución y sociedad promoviendo los objetivos del desarrollo sustentable de la ONU” (A link between evolution and society fostering the UN sustainable development goals). En mis adentros la liga entre la evolución y la sustentabilidad era algo obvio, pero al leerlo me convencí de que hay aspectos que no estaba considerando a cabalidad. Especialmente tenemos esta situación cuando hacemos referencia a un concepto de otra disciplina, como la teoría de la evolución que no fue acuñada en mi área de especialidad. En este caso la teoría de la evolución que es parte sustancial de los fundamentos teóricos de la biología da elementos cruciales para definir estrategias hacia la sustentabilidad. Con la lectura de este artículo entendí que este marco conceptual es la base de la biodiversidad que fomenta la resiliencia de los ecosistemas ante los cambios que pueden sufrir en su desarrollo.

En este artículo discuten a profundidad los procesos evolutivos como una herramienta para adaptarse a los cambios, en particular, al cambio climático antropogénico. En él se señala que las consecuencias de las capacidades evolutivas no se han considerado en la investigación sobre la sustentabilidad.

Uno de los aspectos más relevantes radica en la argumentación sobre que los conceptos, herramientas metodológicas y los datos colectados mediante las investigaciones de la evolución pueden contribuir a diseñar estrategias que conduzcan a lograr los ODS. Enfáticamente, señalan que la diversidad biológica en los ecosistemas es necesaria para que las poblaciones, humanas o de otras especies, puedan responder adecuadamente a los cambios. En particular, al referirse a la especie humana señalan que la información analizada desde la teoría de la evolución conduce a tomar decisiones sobre aspectos económicos, sociales y por supuesto ambientales que construyan un bienestar sustentable.

Para mí, de lo más interesante fue la tabla donde se plantean las contribuciones evolutivas a los ODS, considero que este ejercicio tiene las bondades de la comunicación hacia sectores amplios de la población humana. 

Imagen generada con inteligencia artificial mediante la frase "abstract image of the interconnectedness between evolution and sustainable development goals. Representing Good Health and Well-being with A stylized medical symbol or a human figure. Also include Affordable and Clean Energy by A stylized solar panel or wind turbine." en leonardo.ai

Por supuesto, en este pequeño espacio no me será posible comentar todos los ejemplos desarrollados en el artículo, pero indicaré algunos a continuación:

Por ejemplo, para lograr el ODS 2: hambre cero; consideran que la diversidad filogenética y genética aumenta la resiliencia al cambio global de los ecosistemas de producción de alimentos. Con esto resaltan que no estamos preparándonos para este cambio climático con los actuales monocultivos y que es imperioso promover esta diversidad genética en los sistemas de producción de alimentos.

En lo referente al ODS 3: salud y bienestar; proponen el uso de la teoría de la evolución para mejorar las predicciones sobre enfermedades emergentes. Los actuales modelos epidemiológicos no usan los mecanismos evolutivos de los agentes infecciosos al mismo tiempo que los mecanismos evolutivos de la población enferma. Esto fue claro en la epidemia del COVID-19, pero puede ser aplicable a las enfermedades de cualquier otra especie que usemos para nuestra alimentación.

Me llamó mucho la atención una de las contribuciones evolutivas para el ODS 10: disminución de las desigualdades; proponen el uso de algoritmos evolutivos para planificar el transporte urbano. Efectivamente, las estrategias que desaliente el transporte individual motorizado pueden ser concebidas mediante el uso de algoritmos genéticos u otras herramientas de inteligencia artificial que construyan sistemas de transporte público limpio y de calidad.

No voy a mencionar aquí todos los ODS, pero considero que si debo abordar el OSD 7: energía asequible y no contaminante; en esta parte le dedican algunas líneas a la biodiversidad en la producción de biocombustibles, aspecto muy relevante. En mi opinión, la biometización para mejorar la eficiencia de las celdas solar es algo ingenuo, ya que la eficiencia fotosintética es menor al 11 % y las eficiencias de las actuales celdas solares son mayores al 30 %. Sin embargo, a lo largo de todo el artículo enfatizan la diversidad como una característica que fomenta la resiliencia y este aspecto, la diversidad, se puede aplicar directamente al sector energético; el fomento de la diversidad de las fuentes renovables de energía dependiendo de las capacidades de las poblaciones en cada entorno es una estrategia fundamental para cumplir el OSD 7.

También indican las barreras que han estado presentes para evitar que los conceptos evolutivos impactan mayormente en la definición de estrategias para conseguir los ODS. En particular, señalan: que la falsa percepción que la teoría de la evolución tiene un horizonte de tiempo muy grande, de varias generaciones; pero muchos organismos tienen períodos de vida mucho menores que la escala de vida humana, por ejemplo las bacterias y los virus. Otra de las barreras mencionadas son los conflictos entre beneficios individuales y colectivos. Por ejemplo, la prevención del desarrollo de resistencia a los antibióticos requiere una reducción en el uso de antibióticos, aunque segmentos poblacionales pueden beneficiarse con un uso más liberal. Estas barreras pueden ser evidenciadas y con ello sobrepasadas en futuros análisis.

Al final hacen un llamado a una mayor colaboración entre la ciencia de la sustentabilidad y la biología evolutiva y, de mi parte añadiría, con todas las disciplinas de las ciencias básicas para poder lograr los ODS.

Desde mi perspectiva, podemos analizar desde un punto de vista termodinámico las estrategias para asegurar cumplir los ODS y ya entrados en el tema, podemos empezar con una simple pregunta: ¿qué dirá al segunda ley de la termodinámica sobre las posibilidades de la sustentabilidad?  Me parece que puedo anticipar que debemos analizar desde la formulación local de esta ley, en contraposición con una visión de la termodinámica clásica que es limitante.

Les invito a leer este artículo, que nos abre una serie de perspectivas encaminadas a decidir con base en el conocimiento.

Este artículo fue publicado el día 19 de junio en el periódico La Unión de Morelos

Dialogar para deconstruir y construir

¿Qué esperamos para nuestro futuro cercano y que impacte positivamente en nuestro futuro a largo plazo? Este tipo de pregunta es de las que más ha estado rondado por nuestras cabezas en estos tiempos de elecciones. Esta situación no solo está sucediendo en México, sino en muchos lugares del mundo, ya que estamos en plenas elecciones en una buena porción del planeta. Por ejemplo en El Salvador la mayoría ha decidido reelegir al Nayib Bukele como presidente, en México el triunfo de Claudia Sheinbaum como la primera presidenta. En Morelos, el estado donde vivo, Margarita González Saravia será la primera gobernadora. Esta semana, en las elecciones para el parlamento europeo, los grupos de derecha obtuvieron el respaldo de la población.

Aunque no parezca, estos resultados tienen que ver con la desilusión que la mayoría de la población está percibiendo de la situación actual (estatus quo) y parece que se apunta hacia las transformaciones y ruptura con las instituciones actuales o al menos de como las conocemos.

Observamos que no son elecciones tradicionales, al menos como las que viví en el siglo pasado, en el sentido de izquierdas o derechas. Los colores de la opción ciudadana no son unívocos, sino que parece ser que se intenta explorar por otras vías diferentes a las institucionales. Estos hechos nos invitan a la reflexión. En el contexto mexicano, en los últimos siglos, no se ha podido disminuir la situación de pobreza de una porción cercana al 50 % de la población. En el mundo cerca del 40 % de la población vive con menos cinco dólares al día, que claramente no alcanza para salir de la pobreza. La situación actual, en regiones donde la población puede elegir a quien gobierne, la selección de propuestas de ruptura se aprecia como la que más promete. Parece ser que esta situación indica que estamos pensando en el futuro cercano y no en el largo plazo que se vislumbra incierto.

También en estos días, nos hemos percatado de los cambios globales que hemos producido en el clima del planeta y lo que se veía improbable, ahora es lo cotidiano. Las olas de calor y sequías están afectando nuestras poblaciones y los eventos meteorológicos extremos están presentándose con mayor frecuencia e intensidad. Para mí, las acciones que debemos adoptar para mitigar, adaptarnos y combatir este cambio climático son de carrera larga, es decir, nuestras acciones no tienen impacto inmediato y hasta parecieran que no sirven, que no disminuyen las desigualdades. Por esta razón, es necesario alertar a la población en general de estos hechos, con datos e información para buscar las estrategias a largo plazo que consideren el día a día.

Imagen generada con inteligencia artificial mediante la frase: "Image of a scene alive with vibrant colors and infectious joy as the sun casts its golden glow over a picturesque Latin American city. The cobblestone streets hum with energy as happy people stroll leisurely, their laughter mingling with the melodic rhythms of street musicians." en leonardo.ai.

Dentro de las acciones de ruptura están las propuestas de cambio de la estructura de nuestras ciudades y pensar en ciudades o vecindarios pequeños, donde la población pueda realizar la mayoría de sus actividades económicas, sociales, culturales, educativas y de esparcimiento en distancias caminables o de movilidad no motorizada. Esto implica la ruptura con el actual modo basado en el transporte individual con vehículos de combustión interna. En este sentido, el cambio hacia un transporte público eléctrico no solo implica el cambio de combustible, sino la transformación de la infraestructura urbana para acoplar eficientemente el transporte público con la movilidad no motorizada. 

A pesar de muchas personas u organizaciones la población parece caminar hacia la sustitución de los combustibles fósiles, parece evidente que en unos 20 años estaremos presenciando la electrificación de nuestras actividades productivas y cotidianas y esta transformación implica el uso de energías renovables o al menos limpias.

No me queda duda que en México, las acciones de Claudia Sheinbaum van en la dirección de instrumentar acciones hacia las fuentes renovables de energía, pero también se requiere de mensajes claros en esta dirección. En Morelos, he sido testigo de la construcción de estrategias sustentables para Cuernavaca; pero se requiere nuevamente de la actualización y adecuación a la situación actual y de todo Morelos. He visto las estrategias planeadas hace unos 15 años por Margarita González Saravia y considero pueden ser las bases para la construcción de un Morelos que responda a sus entornos sociales y ambientales, en plural por la diversidad de hoy.

Entendamos la ciudadanía mexicana habló y eligió, sean las razones que sean, me parece que debemos caminar colaborando.

Como lo decía al principio, son tiempos de cambios, la población en todos lados está cuestionando la forma en la que se trazaron las instituciones, ya que no han funcionado, tenemos porciones grandes de la población en pobreza. Como parte de una generación que luchó por configurar estas instituciones que pretendía responder a la población en general, me doy cuenta de que necesitamos replantear lo hecho. Para ello considero, ahora que hemos construido más conocimiento, social, ambiental y técnico, tenemos la oportunidad de construir estrategias basadas en este conocimiento y vislumbrar un futuro más lejano.

Desde mi punto de vista, la disposición para dialogar con la diversidad implica la apertura para, con argumentos, flexibilizar y en su caso modificar las posiciones. Lo he mencionado muchas veces, el diálogo con miras en el futuro lejano ayuda a encontrar las coincidencias y construir estrategias de consenso.

Redoblemos esfuerzos por dialogar y deconstruir para construir con base en el conocimiento.

Una versión previa de este artículo fue publicada el día 12 de junio en el periódico la Unión de Morelos.

Diversidad de baterías para la electrificación

La electrificación de las actividades productivas y cotidianas es una estrategia crucial para mitigar los impactos del cambio climático, ya que puede reducir significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar el uso de combustibles fósiles con fuentes renovables de energía. Desde mi perspectiva, el evitar la quema de los combustibles fósiles en actividades cotidianas como la preparación de nuestros alimentos en los hogares conlleva a una mejora en la salud de las personas y así la sustitución de los combustibles por electricidad inmediatamente impacta positivamente en la salud de las personas. Sin embargo, la electrificación de nuestras actividades tiene algunos retos. La infraestructura eléctrica existente en México y en América Latina debe ser ampliada y modernizada para manejar la mayor demanda de electricidad que implica la electrificación. Esto incluye la actualización de redes de transmisión y distribución, así como la incorporación de tecnologías inteligentes para mejorar la eficiencia y la resiliencia. Esta es una tarea que deben atender los gobiernos y más si se desea actuar para mitigar y adaptarnos al cambio climático.

Adicionalmente a la necesidad de proveer a estas redes con sistemas automáticos y de respuesta inteligente es necesario contar con almacenamiento de energía. Reconozcamos que las fuentes renovables de energía, como la solar y la eólica, son variables; por ende es crucial desarrollar y desplegar tecnologías de almacenamiento de energía, como baterías avanzadas, para garantizar un suministro constante. Aunque existen otros retos, en este texto pondré especial atención a las diferentes opciones de almacenamiento de energía en baterías.

Imagen generada con inteligencia artificial mediante la frase "abstract image of artificial intelligence designing a new chemical battery for sustainable energy" en leonardo.ai

Las baterías que reinaron en el siglo pasado fueron las conocidas como de plomo ácido, esas baterías que traían la mayoría de los autos en el siglo XX, fueron las primeras baterías recargables e inventadas en 1859 han sido ampliamente utilizadas como baterías para usos móviles, principalmente en el transporte. La capacidad de almacenamiento de energía es de 33 a 42 Wh/kg

Las baterías que en la actualidad se usan en la mayoría de los vehículos eléctricos son las de iones de litio. Estas baterías tienen una mayor densidad de energía, es decir, almacenan más kWh en cada gramo de masa. Sin embargo, tienen algunos inconvenientes: requieren de litio un material no muy abundante en la corteza terrestre y que es extraído en minas mediante procesos no amigables con el entorno físico y humano de la mina. Aunque se han desarrollado tecnologías para reciclar las baterías todavía es necesario mejorarlas y extender su uso.

La comunidad científica, consciente de la necesidad de la electrificación, está investigando opciones científicas y tecnológicas más adecuadas. Por ejemplo, se han desarrollado baterías que usan iones de sodio en lugar del litio. El sodio es un material muy abundante en la tierra y se puede obtener directamente de la sal de mar, lo que disminuiría grandemente los efectos de la extracción en comparación con el litio. Por esta razón, las baterías de sodio son más baratas. Sin embargo, las baterías de sodio, por el momento, tienen menor densidad energética, las de litio pueden almacenar entre 180 Wh/kg y 250 Wh/kg y las de sodio entre 140 Wh/kg y 160 Wh/kg. Como sabemos la masa atómica de los iones de sodio es mayor a la masa del ion de litio, por esta razón el número de ciclos de vida es menor en la de sodio, ya que causa una mayor tensión en durante su movimiento entre el cátodo y el ánodo de la batería. Mientras que las baterías de litio son ampliamente utilizadas en los vehículos eléctricos, las baterías de sodio son adecuadas para aplicaciones de almacenamiento de energía que disminuyan la variabilidad de las fuentes renovables en instalaciones fijas.

En los años alrededor de 1960, se desarrollaron unas baterías recargables de acero aire (iron-air). Estas baterías usan el acero como ánodo y el oxígeno de la atmósfera como cátodo entre un electrolito salino. Nos queda claro que el acero es un material abundante y el oxígeno también y además que no son tóxicos. Este tipo de baterías son aun más baratas que las de sodio o litio y su capacidad de almacenamiento se disipa con menor velocidad, por ende sirven para almacenar energía por muy largos períodos. Estas propiedades las hacen promisorias para almacenamiento de gran escala y estabilización de la red eléctrica. Los procesos de carga y descarga de estas baterías son más lentos que las de sodio o litio y las baterías son mucho más pesadas y grandes, dificultando su uso en pequeños dispositivos. Ya hay usos comerciales, pero todavía no se extiende su uso.

Por supuesto que hay muchas otras formas de almacenar energía: los supercapacitores, las celdas de combustibles, las baterías de flujo y muchas otras más. Todas estas tecnologías apuntan hacia hacer posible la electrificación de nuestras actividades productivas y cotidianas para sustituir el uso de combustibles fósiles; además del uso directo de la energía solar térmica para ese tipo de aplicaciones redundará en que transitemos hacia un uso de energía limpia y sustentable.

En estos momentos, es crucial informar a la población sobre los beneficios de la electrificación y el uso de las energías renovables para asegurar su participación activa en esta transición. Adicionalmente, debemos analizar las opciones en recursos y capacidades entre las diferentes regiones para asegurar una transición equitativa hacia la electrificación.

Superar los retos que nos plantea la electrificación, después de llevar milenios usando los combustibles como leña, carbón y petróleo, implica un esfuerzo coordinado entre gobiernos, industrias y la sociedad en general. Las políticas innovadoras, las inversiones estratégicas y la cooperación internacional son fundamentales para avanzar hacia una electrificación sustentable y efectiva y para ello requerimos de almacenamiento de energía. La diversidad de baterías son alternativas factibles y seguramente serán mejores en el futuro cercano.

Este artículo fue publicado el día 5 de junio en el periódico La Unión de Morelos.

Herramientas de IA en renovables y sustentabilidad

Estamos en un momento álgido para la población en México, estamos a menos de una semana de participar en las elecciones de nuestras autoridades nacionales, estatales y municipales en la mayoría de las poblaciones. Para quien lee que no esté familiarizado con México, no todos los estados y municipio eligen a sus autoridades en sincronía con las autoridades federales. En estas elecciones la población mexicana está de acuerdo en combatir la inseguridad que estamos sufriendo y en disminuir la desigualdad lacerante, ya que casi la mitad de la población está por debajo de la línea de pobreza.

Como un tercer tema pudiera mencionarse el cambio climático, pero este punto parece lejano y sin posibilidades de actuación en el corto plazo desde nuestros entornos locales. Aunque en esta opiniones hemos mencionado muchas veces acciones que van encaminadas a mitigar y combatir el cambio climático.

Imagen generada con inteligencia artificial mediante la frase "abstract image of artificial intelligence designing a new material for sustainable energy" en leonardo.ai

Por otro lado, el año pasado sorpresivamente el concepto de inteligencia artificial percoló rápidamente la población con acceso a la digitalización y uso cotidiano de la Internet. Hasta parecía que el arribo de esta inteligencia artificial fuera una cosa de magia que de repente emergía de la nada; pero podemos afirmar que surge de una amplia tradición científica que basa sus predicciones en datos y actualmente de muchos datos.

En particular el uso de herramientas de inteligencia artificial han sido utilizadas desde hace muchos años para optimizar, hacer eficiente, adecuar metodologías o procesos relacionados con fuentes renovables de energías. En el IER, parte del personal  académico, hemos realizado estudios y aplicaciones con estos fines.

Con la idea de encontrar en qué se están usando las herramientas de inteligencia artificial en tópicos de energías renovables y sustentabilidad, busqué en los arxiv.org y rápidamente encontré cinco artículos publicados este mes.

Considero importante describirlos brevemente para que conozcamos algunas formas en las que la comunidad científica está preocupada por ofrecer alternativas a la problemática que el cambio climático nos presenta.

Parte de las estrategias para sobrepasar la variabilidad de las fuentes renovables de energía consiste en poderlas predecir con modelos en las diferentes regiones del mundo. Es decir, usar los modelos climáticos globales y regionales para medir patrones futuros de variables climáticas, incluida la radiación solar. En este contexto la predicción de la radiación solar anticipa la producción fotovoltaica (PV), especialmente a medida que la industria fotovoltaica visualiza que la vida útil de las plantas a 50 años. Con estas intenciones podemos encontrar artículos que utilizan modelos de aprendizaje profundo. Sin embargo, estas metodologías tienen la desventaja que requieren una gran cantidad de datos de alta calidad. En mi búsqueda encontré a SolNet, un novedoso pronosticador de energía solar que considera múltiples variables, de uso general, que aborda estos desafíos mediante el uso de un proceso de pronóstico de dos pasos que incorpora el aprendizaje por transferencia a partir de abundantes datos sintéticos generados a partir del Sistema de Información Geográfica Fotovoltaica (PVGIS) de la Unión Europea en conjunto con datos de producción energética reales de cientos de sitios en los Países Bajos, Australia y Bélgica. Este trabajo muestra que SolNet mejora el rendimiento de la previsión en entornos con escasez de datos, así como en modelos de referencia. Con una finalidad similar, fue propuesto un método que se centra en el uso funciones matemáticas que se adaptan para construir superficies finas (thin plate splines, TPS) e interpolar los datos con granularidad de 20 km2 en una dimensión de 8 Km2 y así reducir la escala espacial de los datos. Esta técnica utiliza una función suave que pasa exactamente por un conjunto de puntos dados en el espacio y es construida a pedazos. El nombre proviene de la analogía con una placa metálica delgada que se dobla para ajustarse a los puntos dados, minimizando la energía de flexión. Esta metodología es suficiente para inferir la variabilidad diaria en momentos en que el sol está en el cenit mostrando que métodos más complicados no son necesarios. 

Por otro lado, las compañías de electricidad y más las que están encargadas de la transmisión y distribución requieren de un mapeo preciso de las instalaciones fotovoltaicas y con ello hacer las adecuaciones necesarias en sus equipos para un eficiente transporte de la energía. Para satisfacer esta necesidad, se ha desarrollado una metodología llamada S3Former para segmentar paneles solares a partir de imágenes aéreas y proporcionar información de tamaño y ubicación. La identificación de paneles solares es un desafío debido a factores como las diferentes condiciones climáticas, las características del techo, las variaciones en la distancia de muestreo del suelo y la falta de pesos de inicialización adecuados para un entrenamiento optimizado. Para abordar estas complejidades, S3Former presenta un transformador de máscara que incorpora una columna vertebral de aprendizaje autosupervisado previamente entrenado. Específicamente, el modelo aprovecha características de bajo y alto nivel extraídas de la red troncal e incorpora un mecanismo de consulta de instancia incorporado en la arquitectura Transformer para mejorar la localización de instalaciones solares fotovoltaicas. 

Como hemos observado la creciente demanda de energía eléctrica sigue los aumentos de temperatura, pero también en el futuro cercano seguirá al aumento en el uso de vehículos eléctricos (EV). Sin embargo, esta gran cantidad de energía necesaria, que se almacena en las baterías de los vehículos eléctricos, no siempre se utiliza. Existen diferentes propuestas para que los vehículos eléctricos estén equipados con sistemas bidireccionales que pueden cargar o descargar energía según las necesidades de la población usuaria o de la red. Tanto los vehículos eléctricos como las propias baterías pueden considerarse como dispositivos de almacenamiento móvil pueden agregar resiliencia y beneficios de equilibrio entre oferta y demanda a cargas específicas, en muchos casos como parte de una microrred. Es decir, los vehículos y las baterías son elementos de lo que llamamos recursos energéticos distribuidos que requieren de una adecuada gestión. La implementación de estas ideas requiere del uso de las nuevas técnicas de inteligencia artificial que potencialmente serán el núcleo de gestión de dichos sistemas. Las técnicas de aprendizaje automático pueden modelar el entorno de la red energética de una manera tan flexible que es posible una optimización constante.

Con la misma idea de los sistemas distribuidos y su relación con la red eléctrica podemos contar con los retos que imponen las comunidades energéticos o sistemas distribuidos y descentralizados. El concepto de prosumidor, una persona que consume y genera energía en un mismo lugar, implica el desarrollo de estrategias de gestión energética donde las herramientas de inteligencia artificial son de utilidad. Las comunidades energéticas requieren de plataformas avanzadas que permitan participar activamente en los mercados eléctricos locales tanto fijando y ajustando sus propios precios de energía como actuando para estabilizar la red. Con estas intenciones encontramos otro artículo que aborda los servicios de estacionamiento compartido para vehículos eléctricos y los mecanismos de programación de energía, que facilita la transferencia y comunicación de energía entre diferentes comunidades energéticas. Se centra optimizar tanto los retornos económicos como los beneficios sociales para quien participa en el consumo y generación. Este tipo de sistemas requiere garantizar que todas las transacciones de energía sean transparentes y beneficiosas para la comunidad prosumidora. 

Con estos sencillos ejemplos de artículos que usan las herramientas de inteligencia artificial en el uso, aprovechamiento  de sistemas energéticos distribuidos y en la determinación de los lugares adecuados o de las entregas de energía en el futuro con granularidad pequeña se potencia la posibilidad de contar con energía renovable y asequible para toda la población.

Nuevamente, las desigualdades pueden ser incrementadas, dada las diferentes oportunidades para la población. El uso de software abierto disminuye este conflicto, por ello debemos dar mayor difusión tanto a las posibilidades de los sistemas de energía distribuida y descentralizada como a las herramientas de inteligencia artificial disponible. Enfatizo, estos ejemplos se publicaron en solo el mes de mayo del 2024 en una búsqueda sencilla, en un solo sitio, el conocimiento en el tema es mucho más amplio, pero no es conocido y mucho menos apropiado por la población. Las personas con acceso y posible entendimiento tenemos el compromiso de divulgarlo.

Una versión resumida de este artículo fue publicada el día 29 de mayo en el periódico La Unión de Morelos.

Hablamos en el desierto

A veces pienso que hablamos en el desierto y nadie nos lee o escucha. Cada vez estoy más convencido que efectivamente cada día nos acercamos más a la desertificación de las regiones selváticas de nuestra América Latina, en particular de México, y quizá por eso pronto hablaremos en el desierto y no solo metafóricamente.

Imagen generada con inteligencia artificial mediante la frase: "A strong, indigenous Mexican man stands in the foreground, his body giving the back to the viewer. His body is etched with wisdom and concentration as he speaks. The painting is done in Juan O'gorman's signature style - bold outlines, vibrant colors, and a focus on social realism. The painting should evoke a sense of resilience, strength, and the importance of communication in a harsh environment. The background depicts a vast, arid desert landscape without people." en leonardo.ai.

Estamos sufriendo la tercera ola de calor en este año en México y no estamos atendiendo y actuando para mitigar las causas.

Por supuesto que tenemos muchos años de estar alertando a las diferentes comunidades que nuestra adicción a la energía de los combustibles fósiles y a la forma de promover el desarrollo económico de las regiones provoca que el clima en el planeta Tierra esté cambiando. Decirlo de esta manera suena lejano y despreocupadamente; lo que está cambiando son las diferentes formas en las que hemos vivido tanto las personas como las demás especies en NUESTRO planeta por cientos de miles de años.

Las frases que llaman a la acción para la transición energética resultan ahora trilladas, suelen no ser escuchadas y pasan a ser parte normalizada de nuestra vida cotidiana.

Ya sabemos que cuando no tenemos satisfechas nuestras necesidades primarias, el largo plazo pasa a segundo término y eso es lo que sucede en parte de la población mexicana. Sin embargo, no solo los que no alcanzan a cubrir sus necesidades básicas dejan para el futuro la transición energética. Una buena parte de la población que tiene sus necesidades básicas más que cubiertas, con derroche de egoísmo, evita transitar hacia un consumo responsable tanto en recursos como en energía.

Pero, primero, atendamos lo urgente. Ante estas olas de calor lo primero que tenemos que considerar es hacerle caso a las esporádicas y simples advertencias que recibimos. Tenemos que desarrollar campañas de información y sensibilización sobre los riesgos de las olas de calor y enfocar esta información a los grupos vulnerables: infancias, personas mayores o con enfermedades crónicas. Gestionar adecuadamente el agua y reducir su consumo en actividades no esenciales, especialmente en estas olas de calor. Promover generación de sombra con elementos naturales para generar microclimas frescos. 

Nos hemos percatado que durante estas olas de calor, el consumo de energía se dispara. Parece contradictorio que en estos eventos es cuando más energía solar llega a nuestros entornos y no estemos usando los sistemas fotovoltaicos para acondicionar nuestras edificaciones. 

Si bien las fuentes de energía renovable no tienen un impacto directo en la temperatura ambiente ni en la intensidad de las olas de calor, su uso desempeña un papel crucial en la gestión de las olas de calor y sus efectos en el futuro cercano. Las energías renovables no solo contribuyen a mitigar el cambio climático, una de las principales causas del aumento en la frecuencia e intensidad de las olas de calor, sino que también ofrecen varias ventajas específicas para manejar sus consecuencias. Recordemos que el uso de los combustibles fósiles es la principal causa del cambio climático global. 

Los aspectos que podemos empezar a cambiar en nuestros entornos involucran el cambio de la infraestructura urbana, digamos: techos verdes o paredes verdes, parques y espacios verdes para disfrutar el ambiente citadino en lugar de vialidades para los automóviles, fomento al transporte público eléctrico y a la movilidad no motorizada. Dotar a nuestras edificaciones de estrategias de climatización pasiva. Promover el uso de las fuentes renovables de energía, ya que al ser distribuidas y no depender de un suministro centralizado, pueden aumentar la resiliencia de las redes eléctricas y garantizar el acceso a la energía durante las olas de calor, especialmente en zonas críticas como hospitales, centros de salud y escuelas. Recordemos que la energía eléctrica generada con sistemas fotovoltaicos es más barata que la generada con combustibles fósiles. Los ahorros económicos y la reducción de la dependencia de combustibles fósiles que genera la transición hacia energías renovables pueden ser reinvertidos en medidas de adaptación y preparación para las olas de calor, como la creación de infraestructura verde, la mejora de sistemas de alerta temprana y la implementación de programas de educación y asistencia a poblaciones vulnerables, armando una transición justa. El uso de fuentes renovables de energía no solo ayuda a reducir los factores que contribuyen al cambio climático y, por ende, a las olas de calor, sino que también ofrece soluciones prácticas y sustentables para manejar sus efectos inmediatos y a largo plazo.

Seguramente, usted que lee estas líneas ya concluyó que este tipo de infraestructuras urbanas y de estrategias son las que debemos exigir a quienes quieren ocupar los puestos de gobierno en todos los niveles y así es. 

Recordemos que la transición hacia energías renovables debe ser un proceso participativo que considere aspectos sociales, económicos y ambientales, asegurando el aprovisionamiento de energía justo y equitativo de todos los sectores de la sociedad.

Seguramente, ustedes notaron que usé varias veces el concepto de recordar, lo hemos dichos muchas veces, pero cada vez es más urgente nuestra acción y, lamentablemente, cada vez parece que estos llamados se integran más al baúl de las pasividades. Nuestro actuar puede evitar que hablemos en el desierto.

Este artículo fue publicado el día 22 de mayo en el periódico La Unión de Morelos