Modelo de simulación con Vensim del balance energético
Basado en un modelo de simulación con Vensim
Holger Raúl Barriga Medina
hbarriga@espol.edu.ec
La energía es un recurso estratégico a nivel mundial y constituye uno de
los motores de desarrollo de los países, por lo cual su planificación y gestión es
importante para satisfacer la demanda de cada país. Dentro de la cadena
energética todos los países cuentan con fuentes primarias y secundarias de
energía, las primeras se pueden aprovechar de manera directa pero en general
es necesario transformarlas en energía secundaria, es decir que la energía
secundaria es obtenida a partir de la energía primaria. Dentro de las energías
primarias están la energía solar, la energía geotérmica, el petróleo, el gas
natural, el carbón, la energía hidráulica, y otras mas. Dentro de las energías
secundarias podemos mencionar principalmente a la energía eléctrica y los
combustibles como la gasolina, el diésel y el alcohol. La energía secundaria es
la que usan los distintos tipos de sectores de consumo en cada país, como son
el transporte, la industria, el sector comercial, el sector residencial, etc.
Un hecho
importante en el caso de Ecuador, es que se están construyendo varios
proyectos hidroeléctricos que van a entrar en operación entre el 2014 y el 2017;
paralelamente también se está promoviendo en el sector residencial el cambio
de cocinas de gas por cocinas eléctricas de inducción, lo cual se viene
fomentando desde el año 2014 con incentivos y financiamiento por parte del
gobierno ecuatoriano
El objetivo de analizar el sistema energético del Ecuador usando la
Dinámica de Sistemas, es el de simular bajo un conjunto de supuestos un
escenario de crecimiento de la demanda de energía secundaria en el sector
residencial promovido por el uso presente y futuro de las cocinas eléctricas de
inducción y por otra parte ver como ésta demanda puede ser satisfecha con
una mayor generación de energía eléctrica a partir de la puesta en marcha de
los proyectos hidroeléctricos.
Si existiese un excedente de energía resultante de la diferencia entre la
generación hidroeléctrica y la demanda de energía, este pudiese ser
aprovechado como un recurso exportable, pues el país cuenta con líneas de
interconexión en alta tensión con los países vecinos de Colombia y Perú.
Para poder hacer la simulación se parte del sistema de balance
energético del Ecuador que se muestra en la Figura 1 del presente documento.
El sistema corresponde al año 2014 tomando como año base el año 2013. En
este sistema aparecen del lado izquierdo las fuentes de energía primaria y del
lado derecho los sectores de consumo que utilizan la energía secundaria que
es transformada mediante procesos o industrias como:
a) destilerías de alcohol
b) refinerías de petróleo
c) centrales y autoproductores de electricidad
d) centros de gas
En cada uno de estos centros de transformación se utilizan en la entrada
varios tipos de energía primaria y se obtienen en la salida diferentes tipos de
energía secundaria como combustibles y energía eléctrica. En cada proceso
también se generan pérdidas, que son contabilizadas, por lo cual hay una tasa
de rendimiento para cada tipo de proceso, según la fuente de energía primaria
usada en el proceso de transformación.
Según Wikipedia la dinámica de sistemas es una técnica para analizar y modelar el comportamiento temporal en entornos complejos. Se basa en la identificación de los bucles de realimentación entre los elementos, y también en las demoras en la información y materiales dentro del sistema. Lo que hace diferente este enfoque de otros usados para estudiar sistemas complejos es el análisis de los efectos de los bucles o ciclos de realimentación, en términos de flujos y depósitos adyacentes. De esta manera se puede estructurar a través de modelos matemáticos la dinámica del comportamiento de estos sistemas. La simulación de estos modelos actualmente se puede realizar con ayuda de programas computacionales específicos.
Originalmente desarrollada en 1950 para ayudar a los administradores de empresas a mejorar su comprensión de los procesos industriales, actualmente se usa en el sector público y privado para el análisis y diseño de políticas. Fue creada a principios en la década de 1960 por Jay Forrester de la MIT Sloan School of Management del Massachusetts Institute of Technology) con la creación del MIT System Dynamics Group.
Los modelos de simulación con Dinámica de Sistemas tienen aplicaciones en prácticamente todas las áreas del conocimiento como podemos observar en los numerosos artículos publicados en los congresos anuales de la System Dynamics Society. Se trata de una potente herramienta para:
Enseñar a los reflejos del sistema de pensamiento de las personas que está siendo entrenado.
Analizar y comparar los supuestos y modelos mentales acerca de cómo funcionan las cosas.
Obtener una visión cualitativa sobre el funcionamiento de un sistema o las consecuencias de una decisión.
Reconocer arquetipos de sistemas disfuncionales en la práctica diaria.
Los modelos permiten simular el impacto de diferentes políticas relativas a la situación a estudiar ejecutando simulaciones what if (¿qué pasaría si?) que permiten ver las consecuencias a corto y medio plazo, y ser de gran ayuda en la comprensión de cómo los cambios en un sistema lo afectan en el tiempo. En este sentido es muy similar al Pensamiento sistémico ya que se basa en los mismos diagramas de causales con bucles o lazos de retroalimentación (feedback). Sin embargo, estos modelos de simulación permiten además hacer simulaciones para estudiar el comportamiento de los sistemas y el impacto de políticas alternativas. Se utiliza en especial para investigar la dependencia de los recursos naturales y los problemas resultantes del creciente consumo a nivel global para mejorar el especial en el desarrollo de nuevos productos. Existe una gran variedad de marcas de software en el mercado que ayudan a aplicar esta herramienta de una forma amigable: Vensim, Stella, ithink, Powersim, Dynamo, etc.
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