Ciencia para todos T03E03: Dos profesores de la UMA reciben el premio SEIO-Fundación BBVA 2020

Por Francisco R. Villatoro, el 25 septiembre, 2020. Categoría(s): Ciencia • Matemáticas • Mathematics • Noticias • Personajes • Podcast Ciencia para Todos (SER) • Recomendación • Science

Te recomiendo escuchar el podcast del episodio T03E03, «Premian un proyecto en Málaga que usa la inteligencia artificial para luchar contra el cambio climático», 24 sep 2020 [11:21], del programa de radio “Ciencia para todos”, en el que participo junto a Enrique Viguera (Universidad de Málaga), coordinador de Encuentros con la Ciencia. Esta sección semanal del programa “Hoy por Hoy Málaga” presentado por Esther Luque Doblas, se emite todos los jueves en la Cadena SER Málaga (102.4 FM) entre las 13:00 y 14:00 horas (no tiene hora fija de emisión en directo, pero suele ser entre las 13:05 y las 13:15). Enrique y yo hemos intervenido desde nuestras propias casas.

La Sociedad de Estadística e Investigación Operativa (SEIO) en colaboración con la Fundación BBVA premian avances innovadores en Estadística y en Investigación Operativa. El premio de 2020 lo han recibido dlos profesores de la Universidad de Málaga, Juan Miguel Morales (Dep. Matemática Aplicada) y Salvador Pineda (Dep. Ingeniería Eléctrica) por su artículo Salvador Pineda, Juan M. Morales, «Chronological Time-Period Clustering for Optimal Capacity Expansion Planning With Storage,» IEEE Transactions on Power Systems 33: 7162-7170 (30 May 2018), doi: https://doi.org/10.1109/TPWRS.2018.2842093. Ambos lideran el grupo de investigación OASYS (Optimization and Analytics for Sustainable Energy Systems). La noticia ha llegado a varios medios gracias a la nota de prensa «Dos profesores de la Escuela de Ingenierías Industriales obtienen un premio SEIO-Fundación BBVA», Sala de Prensa, Universidad de Málaga, 22 sep 2020. [PS 29 sep 2020] También recomiendo leer a Cristina Pinto, «La fusión de las Matemáticas y la Ingeniería», Crónica Universitaria, Diario SUR Málaga, 29 sep 2020. [/PS]

Escucha «Premian un proyecto en Málaga que usa la inteligencia artificial para luchar contra el cambio climático» [11:21] en Play SER.

Esther: Dos profesores de la Escuela de Ingenierías Industriales de la Universidad de Málaga, Juan Miguel Morales, del Departamento de Matemática Aplicada, y Salvador Pineda, del Departamento de Ingeniería Eléctrica, han sido galardonados con el Premio conjunto de la Sociedad de Estadística e Investigación Operativa y la Fundación BBVA. Enrique, empecemos por el principio, ¿qué es la investigación operativa?

Enrique: La investigación operativa estudia los métodos que permiten tomar las mejores decisiones ante un problema complejo. Problemas que requieren la gestión de personas, máquinas, materiales y dinero en campos como la industria, los negocios, la administración y la defensa. De hecho, el nombre “investigación operativa” tiene su origen en la operaciones militares, porque en la Segunda Guerra Mundial se usaron estos métodos para ayudar a la toma de decisiones sobre las mejores tácticas en diferentes operaciones militares.

Los grandes avances tecnológicos de la época, como los equipos de radar, las defensas antiaéreas y los submarinos, entre otros muchos, hicieron necesario movilizar la investigación científica en el campo militar. Así las fuerzas armadas de Gran Bretaña y de los Estados Unidos decidieron reclutar a científicos y a matemáticos para aplicar el método científico a muchos problemas bélicos. Tras la Segunda Guerra Mundial la investigación operativo se introdujo en la sociedad civil y llegó a las empresas e instituciones. Hoy en día, la investigación operativa forma parte de las herramientas de inteligencia artificial que se usan en gran número de aplicaciones prácticas.

Esther: Los dos profesores de la UMA que han sido galardonados con el Premio SEIO-Fundación BBVA de 2020 aplican la investigación operativa a problemas de ingeniería. Francis, ¿qué problemas están estudiando?

Francis: Esther, permíteme recordar que yo fui profesor de investigación operativa en cuarto curso del título de Ingeniero Industrial de la UMA; en mi asignatura de Métodos Matemáticos enseñábamos a los estudiantes a aplicar estas técnicas de optimización para resolver diversos problemas de ingeniería. Eso sí, siempre problemas sencillos, mucho más que los que están investigando Juan Miguel Morales y Salvador Pineda.

Su área de estudio es la optimización de sistemas de transporte y distribución de energía eléctrica. El grupo de investigación que lideran se llama OASYS. El gran problema a resolver es el llamado balance de carga, que la energía producida debe igualar a la energía consumida. Las fuentes de energía renovables, los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica y las nuevas infraestructuras han complicado mucho la resolución de este problema. El grupo de investigación OASYS aplica métodos de la investigación operativa para optimizar y mejorar las llamadas Smart Energy Grids, las redes inteligentes de transporte de energía eléctrica.

Esther: Tenemos al teléfono a Juan Miguel Morales, del Departamento de Matemática Aplicada, buenas tardes. Juan Miguel, ¿qué resultado de tu investigación con Salvador Pineda, del Departamento de Ingeniería Eléctrica, ha sido premiado?

Juan Miguel: «Nos han premiado un trabajo que se inició cuando Salvador y yo retornamos a la Universidad de Málaga desde la Universidad de Copenhagen (Salvador) y la Universidad Técnica de Dinamarca (yo). Se desarrolló entre 2016 y 2017, siendo publicado en 2018 en la prestigiosa revista IEEE Transactions on Power Systems. Presentamos nuevos métodos para hacer más eficiente la planificación del sistema eléctrico europeo con vista a cumplir con los objetivos de reducción del cambio climático y de lucha contra  los gases invernadero.

Esther: «Juan Miguel, ¿nos podrías poner un ejemplo para que los oyentes lo entiendan bien?».

Juan Miguel: «Europa está invirtiendo mucho dinero en nuevas líneas de transporte eléctrico que permitan a los diferentes países intercambiar energía entre sí. Por ejemplo, aquí tenemos mucho sol, lo que podría ser aprovechado por por los alemanes, y los alemanes tienen mucho viente, lo que podrían aprovechar el resto de los países. Además, los avances en nuevos sistemas de almacenamiento, como las baterías, deben ser incorporados a las infraestructuras de transporte eléctrico. Los métodos de investigación operativa que permiten tomar decisiones complejas permiten planificar mejor estas infraestructuras; con ello van a poder ahorrar a todos los europeos muchos billones de euros en la próxima década. Todo ello gracias a hacer más eficiente todo el sistema, anticipando los posibles escenarios malos y aprovechando los posibles escenarios buenos a años vista».

Francis: La manera habitual de diseñar de forma óptima los nuevos sistemas de  transporte eléctrico es estudiar su producción durante un año usando una serie de días tipo. Sin embargo, este método no funciona bien cuando hay muchas fuentes de energía renovables cuya producción es muy discontinua (dependen de si hay sol o de si hay viento). Juan Miguel, nos podrías explicar de forma sencilla vuestro método premiado para resolver este problema.

Juan Miguel: «En la actualidad la planificación del sistema eléctrico europeo de aquí a 2030, e incluso hasta 2050, se basa en elegir una serie de días tipo, como el día que más se consume en España en verano, o el día que menos se consume; en base a estos días tipo se optimizan las inversiones en nuevas líneas eléctricas y nuevas técnicas de almacenamiento. Pero con las energías renovables está técnica falla mucho, porque son fuentes un poco caóticas, muy variables; por ejemplo a veces hay sol, otras hay viento. Se requiere usar un enorme número de escenarios tipo diferentes, cuyo análisis requiere una gran potencia de cálculo en superordenadores».

«Nosotros, en lugar de usar días tipo, asociamos las operaciones del sistema en una escala de horas; así aprovechamos que las energías renovables son caóticas a largo plazo, pero bastante previsibles a muy corto plazo. Nuestro método cambia completamente el enfoque y permite un gran ahorro en recursos computacionales, pudiendo resolverse el problema en ordenadores convencionales».

Enrique: Combatir el cambio climático requiere apostar por las energías renovables que reducen las emisiones de gases de efecto invernadero. El número de instalaciones de energía eólica, solar, hidroeléctrica y geotérmica está creciendo mucho. Juan Miguel, ¿vuestra contribución permitirá reducir los costes asociados a incorporar estas nuevas instalaciones energéticas?

Juan Miguel: «Efectivamente, en nuestro trabajo estamos simulando el sistema eléctrico europeo. Según nuestras simulaciones se pueden conseguir ahorros entre el 7 % y 9 %, lo que supone muchos millones de euros, porque es una infraestructura que ocupa todo un continente. Las inversiones de capital son enormes y toda reducción de costes tiene un efecto muy significativo. Se podrá ahorrar mucho dinero de quienes pagan impuestos en Europa».

Esther: El premio SEIO-Fundación BBVA ha galardonado vuestro trabajo en el año 2018. Desde entonces habéis seguido avanzando. Juan Miguel, ¿nos podrías resumir cuál es el estado actual de vuestras investigaciones?

Juan Miguel: «Seguimos trabajando en nuestro grupo OASYS en esta línea de investigación usando Investigación Operativa en este mundo digitalizado dominado por los datos (el llamado big data, o macrodatos). Todo el sistema está monitorizado y se recoge una ingente cantidad de información, mucha de ella desaprovechada. Nuestro grupo trata de usarla para tomar decisiones complejas que supongan un ahorro mayor, beneficios sociales, mayor confort, etcétera. Usamos técnicas de investigación operativa para aprovechar todos estos datos y facilitar la incorporación de más fuentes de energía renovable en el sistema eléctrico europeo».

Francis: Juan Miguel, en el año 2017 lograste un Proyecto Europeo ERC de tipo Starting Grant dotado con 1,2 millones de euros durante 5 años. ¿Podrías resumirnos de forma breve los objetivos de este proyecto llamado FlexAnalytics?

Juan Miguel: «El proyecto sigue en marcha, estamos en el ecuador; la verdad, estoy muy contento con nuestros progresos. Los miembros de mi grupo se están dejando la piel para que siga adelante con éxito. FlexAnalytics se centra más en los pequeños consumidores y productores; desde instalaciones renovables en nuestras casas también podemos luchar contra el cambio climático».

Esther: El tiempo manda y tenemos que despedirnos. [Despedida y cierra]



Deja un comentario