Boletín IIE, octubre-diciembre del 2003

134 El Sistema de Información Geográfica para las Energías Renovables (SIGER) en México Ubaldo Miranda M., Ricardo Saldaña F. y M. Flor Morales R. Introducción

Actualmente, los sistemas de información geográfica (SIG) se emplean en una gran variedad de áreas del cono-

cimiento. Por ejemplo, es común ver que la gestión de redes municipales, como son: agua potable, drenaje, etc., se haga mediante estos sistemas. Lo mismo el análisis de cobertura del suelo a partir de información de sensores remotos; o bien, el estudio del comportamiento espacial de las enfermedades.

Conforme avance el tiempo, el SIGER contará con suficiente información para elaborar análisis enfocados a la determinación de sitios para la explotación de las energías renovables.

En realidad los SIG son una tecnología que ha revolucionado al mundo en cuanto al manejo de bases de datos; ya no se puede entender el manejo de una base de datos que contenga el componente espacial sin el uso de un SIG. El área de las energías renovables (ER) no ha sido ajena a esta tendencia y, desde hace varios años, en algunos países del primer mundo, se han desarrollado herramientas basadas en SIG como apoyo para la toma de decisiones en proyectos de ER, tal es el caso de los sistemas REGIS, EPURE, EnTRACK, REPLAN, SOLBIO y SOLARGIS (Domínguez, 2002). En 1997, la Gerencia de Energías No Convencionales (GENC) del Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) dio inicio al proyecto SIGER con el fin de participar en el ámbi-

to internacional de este nuevo esquema de manejo de información. A continuación se muestra un panorama general de lo que representa actualmente al SIGER y de la visión que tiene el IIE a corto y mediano plazo. Antecedentes del SIGER Pese a que anteriormente en la GENC se habían realizado esfuerzos para desarrollar un sistema de información sobre las energías renovables, el SIGER como tal inició su desarrollo en 1997 con el nombre de SIPAERM y contó con el apoyo de la Comisión Nacional para el Ahorro de Energía (Conae). Posteriormente, en 1998, el proyecto continuó y adquirió el nombre de SIGER cuando la Secretaría de Energía se interesó en él. Desde entonces, su desarrollo ha sido constante y se pretende que siga así hasta lograr sus objetivos. El modelo SIGER El SIGER es un sistema compuesto por mapas en formatos raster y vectorial y datos en forma tabular, los cuales contienen información de las ER y de aquellos elementos geográficos que influyen en la determinación de sitios para el aprovechamiento de las ER. El SIGER está diseñado para contener información de todo el territorio nacional. La resolución espacial de los mapas es de 100 metros y en el caso de la división política llega hasta el nivel municipal. La escala base del sistema es 1:250000; pero se cuenta con información proveniente de otras escalas, como son: 1:50000 y 1:1000000. El sistema geográfico empleado es el estándar utilizado por el Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática (INEGI) en la cartografía nacional, cuyos parámetros son los siguientes (INEGI, 1998): Proyección: Cónica Conforme de Lambert

Artículos técnicos

135 Datum: Norteamericano de 1927 (NAD27) Falso Este (m): 2500000 Falso Norte (m) : 0 Origen de latitud (grados): 14 Origen de longitud (grados): -102 Primer paralelo (grados): 17.5 Segundo paralelo (grados): 29.5

Estructura de la información

La base del sistema es el paquete ArcView, que pese a ser un SIG que en sus inicios era netamente vectorial, ahora cuenta con poderosas herramientas para el manejo de información raster. Para activar estas potencialidades se cuenta con la extensión Spatial Analyst. Como ya se mencionó, el SIGER se ha planeado como una herramienta de apoyo para la toma de decisiones en el área del aprovechamiento de las ER. Por ello, la información más importante con la que cuenta son los mapas de la distribución de los potenciales de las ER. También posee información de utilidad para la determinación de estos potenciales y aquella necesaria para la determinación de costos de generación eléctrica o de viabilidad técnica de proyectos. Esta información y la de los potenciales se considera en un primer nivel. Existe un segundo nivel donde los mapas se obtienen a partir del primero, tomando en cuenta los parámetros que influyen en los proyectos. Por ejemplo, en el primer nivel hay un mapa de carreteras y en el segundo nivel un mapa de distancia a carreteras que es un parámetro importante en este tipo de proyectos. Con la información del primero y segundo nivel, más las restricciones que aplican a cada tipo de proyecto, se crean los modelos cartográficos particulares. Lo que implica obtener una serie de mapas, el diagrama de flujo para su operación y la lista de comandos necesarios para su implementación. La aplicación de estos modelos cartográficos se hará de una manera automática en el momento en que se desarrollen las aplicaciones dentro del sistema (ver Figura 1).

Figura 1. Esquema general del SIGER. Energías renovables

Restricciones tecnológicas, económicas y ambientales

Infraestructura

Geografía física

Modelos cartográficos

Geografía socioeconómica

Información derivada

Aplicación manual o automática

Alternativas de aplicación de las energías renovables

La información contenida en el SIGER se encuentra estructurada en tres grandes grupos: energías renovables, cartografía general y cartografía derivada. Dentro del primer grupo se encuentran los mapas del potencial de las ER; en el segundo están los mapas relativos a la geografía física, geografía socioeconómica e infraestructura, y en el tercero se encuentra lo que corresponde a los mapas derivados, obtenidos de los dos primeros. En la Tabla 1 se muestra la estructura de carpetas donde se almacenan los archivos del SIGER. Desarrollo del SIGER El desarrollo del SIGER, al igual que el de cualquier SIG, depende fundamentalmente de la información disponible. En el caso de las ER existe un gran vacío, por ejemplo, si se trata de encontrar algún mapa de energía eólica en México para adaptarlo e incorporarlo al sistema, el resultado será que no existen mapas de este recurso. Lo mismo ocurre con el de biomasa y con el de microhidráulica. En lo referente a la energía solar sí hay mapas, pero su resolución es tan baja que no son de utilidad para las aplicaciones propuestas para el SIGER. En cuanto a la información general, sucede algo semejante. Salvo en casos muy particulares como son la topografía (que es fundamental), las carreteras y algunas otras; pues no hay información detallada accesible y lo mismo pasa con las líneas eléctricas de distribución o la distribución espacial de cultivos. Por esta razón, la principal tarea en el desarrollo del SIGER ha sido la generación de

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136 resultados, pues para poder incorporar información al sistema primero se ha tenido que medir y modelar. En este contexto, las principales acciones que se han realizado para el acopio de información de los potenciales de las ER han sido: • Energía eólica. Se modelaron 15 regiones donde el IIE realizó mediciones de viento. Las regiones están distribuidas en el territorio de la República Mexicana donde se considera que hay potencial para la explotación de este recurso. La modelación se hizo con el programa WAsP (Niels, 1993). Los mapas comprenden regiones de 25 x 25km aproximadamente, con periodicidad mensual y anual y una resolución espacial de 500m. • Energía solar. Para la elaboración de los mapas del recurso solar la Universidad Veracruzana proporcionó los datos fuente. Éstos fueron obtenidos cuando se elaboró el Atlas Solar de la República Mexicana (Hernández, 1992). Los mapas generados corresponden a irradiación solar global, directa y difusa, con periodicidad mensual y anual y una resolución de 25km. • Energía microhidráulica. Para determinar el potencial hidráulico en seis ríos del país, se tuvo que implementar un modelo para obtener el escurrimiento de las cuencas principales a partir de la precipitación y de las características del terreno. Con estos resultados y con ayuda de la topografía se determinaron los potenciales en puntos específicos a lo largo de los ríos principales (Castañeda, 2001). • Energía biomásica. Se ela-

Tabla 1. Estructura de carpetas donde se almacenan los archivos del SIGER Energías Eólica Renovables Solar Microhidráulica Biomasa Cartografía Geografía física Topografía general Climas Hidrología

Uso de suelo Geografía División política socioeconómica Infraestructura

Precipitación Evapotranspiración Escurrimiento Regiones hidrológicas Ecosistemas globales Clasificación USGS País Estados Municipios Líneas de transmisión

Líneas de conducción Vías de transporte Carreteras Cartografía Proyectos común Carreteras Distancias derivada Topografía Inclinaciones Orientaciones Líneas eléctricas Distancias Proyectos eólica Proyectos solar Proyectos microhidráulica Proyectos biomasa

boró un mapa de potencial energético por municipio, se considera la producción de biogás a partir del estiércol de vacas, borregos y cerdos y los desechos de los principales cultivos agrícolas. Los datos fuente se obtuvieron de la base de datos AGROS elaborada por el INEGI en 1990. Visualización del SIGER Con el programa Arc View la visualización de datos puede hacerse de diversas formas, pues el programa cuenta con una ventana principal denominada ventana del proyecto. En ella existen cinco opciones: vistas, tablas, gráficas, layouts (presentaciones) y scripts (programas). Si el usuario selecciona la opción vistas, se mostrará una ventana que permite visualizar y operar mapas vectoriales y raster, imágenes, elementos gráficos y textos. Y dentro de cada vista se pueden visualizar elementos geográficos divididos por temas, como por ejemplo: puntos, líneas o polígonos. Si se selecciona cualquiera de las otras cuatro opciones se abrirá su ventana correspondiente, en donde se visualizarán y operarán tablas, gráficos, presentaciones y programas, respectivamente. El programa puede visualizar varias vistas a la vez y, al mismo tiempo, ventanas de tablas, gráficos, presentaciones y programas. Esto, además de brindar facilidades para el análisis de los datos, permite hacer composiciones de diversos elementos para una buena presentación de los proyectos.

Artículos técnicos

137 Actualmente el SIGER se presenta como una colección de mapas de los potenciales de las ER y se complementa con mapas de topografía, carreteras y división política. Cuando se hayan desarrollado herramientas para el análisis de la información, su presentación cambiará para darle más énfasis a las aplicaciones (ver Figura 2). Aplicaciones Conforme avance el tiempo, el SIGER contará con suficiente información para elaborar análisis enfocados a la determinación de sitios para la explotación de las ER. A manera de ejemplo, se muestra a continuación el caso particular de la determinación de zonas para el aprovechamiento de la energía solar mediante sistemas termosolares. Para iniciar el proceso es necesario definir las restricciones aplicables. Las restricciones para la implementación de proyectos de este tipo son muchas, pero desde el punto de vista técnico, las principales son: • Irradiación solar directa > 4.5 kWh/m 2-día • Inclinación del terreno