19 · Noviembre · 2018

Innovador proyecto USM permitirá realizar evaluaciones más precisas del potencial eólico sobre terreno complejo

Proyecto Conicyt Fondef ID16I10105, dirigido por el profesor Alex Flores, consiste en el desarrollo de un sistema aerotransportado de monitoreo del viento (SAMVI) que permite la medición continua de las principales variables meteorológicas para obtener una mejor evaluación de la dinámica atmosférica y potencial eólico, entre otras aplicaciones tales como la difusión de contaminantes, monitoreo aéreo para uso de suelo, prospección meteorológica, control de heladas en la agricultura, etc.

En la finalización de su primera etapa se encuentra el proyecto Conicyt Fondef IdeA en dos etapas ID 16I10105, que lidera el profesor Alex Flores, del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Técnica Federico Santa María y jefe del Laboratorio de Energías Renovables (LER), emplazado en la sede de esta Casa de Estudios en Viña del Mar.

Se trata de un revolucionario método de medición meteorológica que, en palabras del académico, “el SAMVI distribuye una red neuronal multisensorial sobre el terreno complejo, utilizando sondas cautivas con globos aerostáticos de alta estabilidad que transportan tres plataformas para el monitoreo del viento con sensores ultrasónicos de alta precisión. La información es recopilada, retransmitida por radiofrecuencia, almacenada y procesada en un servidor, y desplegada a través de una plataforma virtual en tiempo real. A partir de las bases de datos se hace un análisis del potencial energético del viento en un sitio determinado para el desarrollo de un proyecto eólico. Esa caracterización del recurso viento permite definir la micro-localización de turbinas eólicas de gran envergadura”.

El proyecto Fondef ID16I10105 busca introducir un método más eficiente que el de torres meteorológicas convencionales, que implican instalaciones de alto costo y una logística compleja, pues su emplazamiento requiere una fijación con obra civil reforzada que es aparatosa, pesada y poco dinámica.

Respecto al funcionamiento del equipo, el profesor explicó que “hemos dispuesto en cada sonda cautiva tres plataformas de sensores, que se comunican de forma inteligente en una disposición neuronal y recopilan los datos inalámbricamente en bases terrestres de comunicación, que coordinan la información y la reenvían a un servidor a través de la red celular. Esa información luego es ordenada y procesada usando un método físico-estadístico para que esté a disposición de los clientes que la requiere”.

El profesor Alex Flores, explicó que “el método SAMVI es mucho más dinámico en el sentido que la red de globos aerostáticos puede ser desplegada y replegada fácilmente, utilizarse en múltiples sitios, y realizarse con ésta campañas de distintas duraciones para contrastar información que ya está provista por herramientas numéricas como el evaluador eólico de Chile. Este método sirve para validar ese tipo de información, con la gran ventaja que recoge información mucho más abundante y de mejor calidad que la de las torres meteorológicas. No solamente el costo del sistema propuesto es más bajo, sino que también despliega múltiples puntos de medición en lugar de uno sólo como las torres meteorológicas. Por ejemplo, se pueden desplegar en un sitio determinado entre 20 y 50 sondas cautivas, en lugar de una o dos torres meteorológicas que es lo que convencionalmente se hace, para maximizar la captura de data del viento”.

El investigador de la USM, sostuvo además que “el método del SAMVI pretende revolucionar la medición experimental de recursos energéticos renovables como el viento y también el monitoreo de variables atmosféricas que pueden dar mejor evaluación de difusión de contaminantes, monitoreo aéreo para uso de suelo, monitoreo y prospección meteorológica, entre otras aplicaciones”.

Todo el desarrollo tecnológico que ha implicado este sistema, se ha realizado desde 2017 y recientemente concluyó la etapa técnica, lo que posibilita la postulación a una segunda etapa del proyecto, que consiste en darle continuidad a la optimización del diseño, al empaquetamiento, salida comercial y patentamiento del método.

Equipamiento empresarial

El profesor Alex Flores, expresó que la idea ahora es poder dar a conocer comercialmente el producto para que empresas de diversos ámbitos puedan adquirirlas por los múltiples beneficios que aporta su utilización.

“Estos equipos por lo general son adquiridos por empresas que hacen ingeniería de proyectos energéticos; sin embargo, no solamente está restringido a este ámbito, sino que también pueden ser muy útiles para entidades que monitorean el medio ambiente, los cultivos vitivinícolas, minería de polvos, y muchas otras aplicaciones”, profundizó Flores.

El académico del Departamento de Ingeniería Mecánica, destacó el rol que cumple la Universidad en cuanto a proyectos de esta envergadura. “Históricamente, la USM ha estado entre las instituciones de vanguardia en lo que es evaluación de recursos energéticos renovables en general. En el Laboratorio de Energías Renovables (LER) hemos desarrollado métodos experimentales y numéricos para evaluar los recursos solar y eólico que son de gran utilidad para la industria energética actual. Con estos métodos e información se desarrollan sistemas solares fotovoltaicos, solares térmicos e instalaciones eólicas. Además se ha avanzado con la evaluación del potencial de energía marina, energía geotérmica, etc.”.

El equipo además integra a los académicos de la USM, Pedro Serrano, del Departamento de Arquitectura, y Manuel Olivares, del Departamento de Electrónica, que contribuyen con sus conocimientos y amplia experiencia en un esfuerzo multidisciplinario de proyección internacional. Asimismo involucra a estudiantes de pre y post grado de los Departamentos de Mecánica, Arquitectura y Electrónica de la Casa de Estudios; entre ellos 3 tesistas del Magíster en Ciencias de Ing. Mecánica, 3 memoristas de Ing. Civil Mecánica, 2 memoristas de Ing. Civil Electrónica, 2 investigadores de Arquitectura y 3 estudiantes de intercambio (España y Francia). Para el desarrollo del hardware y software de la red inalámbrica de comunicación se trabaja con la empresa NETOS S.A., también incubada en la USM.

Este proyecto Fondef ha financiado la compra de un servidor con dedicación exclusiva para la mejora de códigos computacionales de investigación para la modelación numérica avanzada del viento estratificado sobre terreno complejo en base a los métodos LES y SIDDES (modelos multiescala); un método para el diseño paramétrico de aerostatos de alta estabilidad basado en simulación FSI (fluid-solid interaction) y la creación de un sistema de almacenamiento, postprocesamiento y administración remota en base a un cubo de datos.

Para más información por favor contactar al profesor Alex Flores, director del proyecto FONDEF ID16I10105: alex.floresm@usm.cl y consultar el sitio web windmaps.usm.cl

Ver Folleto del proyecto