El desarrollo de fuentes alternativas de energía que puedan remplazar a los combustibles fósiles aún enfrenta serias limitantes, como los altos costos de los equipos generadores, que se elevan a medida que aumenta su tamaño.

Ante ello, científicos del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) Unidad Guadalajara aplicaron un algoritmo de optimización para determinar cuál es el tamaño más adecuado que debe tener un generador híbrido (que funciona con celdas solares y una turbina de viento) antes de construirlo.

Con dicha herramienta matemática, Juan Manuel Ramírez, adscrito al área de Sistemas Eléctricos de Potencia en dicha unidad del Cinvestav, pudo crear una configuración óptima para el generador tomando en cuenta aspectos como su costo anual de operación o las probabilidades de fallas en el suministro de energía eléctrica.

El algoritmo aplicado para este desarrollo se denomina optimización por enjambre de partículas (particle swarm optimization, PSO), el cual comprende una serie de métodos que evocan el movimiento de enjambres en la naturaleza –sean aves, abejas o partículas– para analizar problemas y encontrar las mejores soluciones conforme a un conjunto de reglas matemáticas.

Este modelo resulta eficiente porque al buscar polen, las abejas se dirigen a las zonas con mayor densidad de flores, donde es más probable que abunde. Cada insecto se desplaza con cierto grado de libertad, pero sin alejarse del sitio donde la experiencia colectiva indica que es mejor explorar.

En su sobrevuelo aleatorio, eventualmente cada abeja puede encontrar un sitio mejor que el indicado por su propia experiencia (óptimo local) e incluso mejor que el que sirve de referente a todo el enjambre (óptimo global). En ese supuesto, todas orientarán la búsqueda en la nueva dirección, que más adelante será cambiada si se descubre otro sitio mejor.

El algoritmo sigue un proceso similar, por lo cual el académico del Cinvestav lo utilizó para definir el tamaño más adecuado de las celdas, los paneles y la turbina del generador y así lograr el suministro de energía a la población al costo más reducido dentro de un horizonte de 20 años.

A partir de los resultados obtenidos se comenzó la construcción del generador que se pretende instalar en un poblado en Chetumal, Quintana Roo, aislado de la red eléctrica –una pequeña localidad rural de 2 mil habitantes–. Conforme a la configuración prevista con el algoritmo, se espera reducir hasta en 10 por ciento el costo total de instalación y operación, que alcanzará 3 mil 600 dólares. El consumo global del poblado oscila entre 5 y 10 kilovatios al día.