Desarrollo de una Metodologa Basada en Lgica Difusa para Evaluar la Sustentabilidad de Tecnologas de Generacin Elctrica Cecilia Martn del Campo, Juan Luis Franois. Universidad Nacional Autnoma de Mxico

Latin American Section of the American Nuclear Society2005 Annual Symposium. Rio de Janeiro, Brazil

RESUMENSe presenta una metodologa para evaluar la sustentabilidad de las fuentes de generacin elctrica. Se aplic una matriz de indicadores de sustentabilidad que considera principios y criterios de sustentabilidad. A cada criterio se asocia un indicador de sustentabilidad.Se desarrolla de una metodologa para calificar globalmente la sustentabilidad de cada opcin de generacin elctrica, combinando todos los indicadores de sustentabilidad.La metodologa utiliza Lgica Difusa para construir la Funcin de Calificacin Global de Sustentabilidad dependiente de todos los indicadores. Resultados: la energa nuclear, junto con la elica, representan las opciones ms sustentables.

INTRODUCCIN El desarrollo sustentable fue definido en 1987 en el informe Brundtland como Un desarrollo que satisface las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer la capacidad de futuras generaciones para satisfacer sus propias necesidades". Consenso internacional de la necesidad de buscar el desarrollo social y tecnolgico de cada nacin bajo el principio de la sustentabilidad para reducir el riesgo de la destruccin de la humanidad sobre la Tierra.La eleccin de las diferentes fuentes energticas para la generacin elctrica se ha convertido en una tarea de planeacin estratgica para el desarrollo sustentable de cada nacin. Tarea realmente complicada ya que existe una gran diversidad de fuentes de generacin elctrica con una amplia gama de calificaciones sobre sus diferentes cualidades.

INTRODUCCIN (Cont.)De manera ilustrativa, refirindonos a las fuentes de energa para la generacin elctrica podemos distinguir al menos 30 caractersticas que influyen en la calificacin de sustentabilidad de la fuente energtica. renovables - no renovables; muy abundantes - muy escasas; muy limpias - muy contaminantes;muy maduras - en desarrollo incipiente; que han madurado velozmente que han madurado lentamente;con produccin intermitente - con produccin planeada y confiable; muy concentradas - muy dispersas o difusas;

pueden servir tanto para generar energa como para deshacerse de materiales de desecho que de otro modo tendran que ser degradados por mecanismos naturales lentos producen desechos al generar energa.

INTRODUCCIN (Cont.)No existe ninguna fuente de generacin elctrica que sea la mejor, en todas las caractersticas, sobre todas las otras fuentes. Tampoco existe alguna fuente que sea la peor en todos las caractersticas.La seleccin de la fuente de energa o la combinacin de fuentes de energa que pueden conducir a una nacin hacia el desarrollo sustentable depende de muchas variables con dimensiones diferentes y con rdenes de magnitud muy diferentes. Algunas variables son cualitativas y muy difciles de evaluar de manera objetiva. Es necesario elaborar una metodologa simple pero lo ms completa posible.Lo ms sencillo es definir indicadores de sustentabilidad que califiquen las diferentes caractersticas de las fuentes energticas. Utilizar una herramienta que permita obtener una calificacin global de sustentabilidad a partir del conjunto de indicadores de sustentabilidad.

INTRODUCCIN (Cont.)La herramienta que se ha seleccionado es la Lgica Difusa.Se construy un Sistema de Inferencia Difuso cuya salida es la Funcin de Calificacin Global de Sustentabilidad dependiente de la combinacin de todos los indicadores de sustentabilidad considerados. Se utiliz la herramienta de Lgica Difusa del programa Matlab. Se escribi un programa en lenguaje C que tiene como entradas el archivo que contiene codificada la Funcin de Calificacin Global de Sustentabilidad, y el archivo que contiene los valores de los indicadores de cada fuente de energa considerada. La salida es la lista de valores numricos de la Calificacin Global de Sustentabilidad para cada fuente de energa. Finalmente se hace una aplicacin.

MATRIZ DE INDICADORES DE SUSTENTABILIDAD

VALORES DE INDICADORES DE SUSTENTABILIDAD Y REFERENCIAS

CALIFICACIN GLOBAL DE SUSTENTABILIDADSISTEMA DE INFERENCIA DIFUSO

Interfaz de fusificacin. Transforma las variables de entrada en variables difusas. Para esta interfaz se deben tener definidos los rangos de variacin de las variables de entrada y los conjuntos difusos asociados con sus respectivas funciones de pertenencia. Base de conocimientos. Contiene las reglas lingsticas del control y la informacin referente a las funciones de pertenencia de los conjuntos difusos. Motor de inferencia. Realiza la tarea de calcular las variables de salida a partir de las variables de entrada, mediante las reglas del controlador y la inferencia difusa, entregando conjuntos difusos de salida. Interfaz de defusificacin. Obtiene una salida global difusa a partir de la agregacin de las salidas difusas y realiza la desfusificacin.

SISTEMA DE INFERENCIA BASADO EN LGICA DIFUSAIndicadores 1, 2, ..14Sustentabilidad Global

Conjuntos difusos Excelente, Bueno y Malo para las variables de entrada 1 (Disponibilidad de reservas) y 10 (Costo Interno)Implicacin de las variables 1 y 10 sobre la Sustentabilidad Global al aplicar las reglas.

REGLAS DE INFERENCIASi Entrada 1es AND Entrada 2es AND Entrada 14 es Entonces Salida es (W)Si Entrada 1es AND Entrada 2es AND Entrada 14 es Entonces Salida es (W)Si Entrada 1es AND Entrada 2es AND Entrada 14 es Entonces Salida es (W)Si Entrada 1es Entonces Salida es (W)Si Entrada 1es Entonces Salida es (W)Si Entrada 1es Entonces Salida es (W)............Si Entrada 14es Entonces Salida es (W)Si Entrada 14es Entonces Salida es (W)Si Entrada 14es Entonces Salida es (W)Notas: Se utiliz el Producto Cartesiano para el operador AND. El peso relativo W de las reglas puede ser cambiado al usar valores entre 0 y 1.

RESULTADOS: CALIFICACIN GLOBAL DE SUSTENTABILIADAD (base10)Caso con peso W=1 en todas las reglas en las que intervienen los costos Internos y/o Externos, y el peso W=0.5 al resto de las reglas. Con esto se les da mayor importancia a los indicadores que tienen que ver directamente con costos econmicos. Para la agregacin de salidas difusas se utiliz el operador Sumatoria.Para la desfusificacin se utiliz el mtodo Centroide.

COMENTARIOS Y CONCLUSIONESSe mostr potencial de la Lgica Difusa para calificar los sistemas energticos en los cuales se tiene una gran competencia entre sus diversas cualidades y ms bien se espera que sean calificados por la combinacin de sus cualidades.La gran ventaja que tiene la metodologa basada en Lgica Difusa, es que se pueden manejar un nmero ilimitado de indicadores expresados en cualquier unidad de medida (volumen, masa, superficie, moneda, aos, etc.). Como cualquier otra metodologa, es fuertemente dependiente de la exactitud con que los indicadores hayan sido calculados o determinados.La metodologa que se desarroll es fcil de manejar, de visualizar y puede servir para realizar mltiples anlisis de sensibilidad ante diferentes cambios en los valores de los indicadores de sustentabilidad.

COMENTARIOS Y CONCLUSIONESLa sustentabilidad de las opciones nuclear y elica es prcticamente la misma, mientras que para las otras energas se aprecian valores inferiores, siendo la carboelctrica la menos sustentable.La sustentabilidad de la energa nuclear es comparable a la de la energa elica, sin embargo la segunda es altamente preferida por el pblico sobre la primera. Pero no debe olvidarse que la energa elica es intermitente y fuertemente dependiente del potencial elico geogrfico. En cambio, actualmente la energa nuclear representa una opcin sustentable que se pueda utilizar a gran escala como energa de base con alta confiabilidad en cuanto a su suministro.