Optimization of Solar Power Plant Site Selection in Adana, Türkiye Using GIS and the Analytic Hierarchy Process

Resumen Técnico: Optimización de la Selección de Sitios para Plantas de Energía Solar en Adana, Turquía, mediante SIG y el Proceso de Jerarquía Analítica

Planteamiento del Problema
El aumento global en la demanda de energía y el agotamiento de los recursos convencionales han hecho necesaria una transición hacia las energías renovables. Si bien la energía solar es una alternativa sostenible, el proceso de selección de sitios para plantas de energía solar (PES) en la literatura existente suele priorizar métricas de eficiencia —como el potencial de radiación solar— mientras que descuida los factores ambientales. Esta omisión puede derivar en riesgos ecológicos significativos, incluyendo la degradación del suelo, la alteración de los recursos hídricos, la contaminación visual y acústica cerca de asentamientos y los efectos adversos sobre la biodiversidad (particularmente en las rutas de migración de aves). El estudio identifica una brecha crítica en las metodologías actuales: la falta de un enfoque integrado que maximice simultáneamente la eficiencia de la planta y minimice el impacto ambiental durante el proceso de selección de sitios.

Metodología
El estudio emplea un marco de Toma de Decisiones Multicriterio (MCDM) de dos etapas que combina Sistemas de Información Geográfica (SIG) y el Proceso de Jerarquía Analítica (AHP) para identificar ubicaciones óptimas para PES en la provincia de Adana, Turquía.

1. Adquisición y Preprocesamiento de Datos:

   • Área de Estudio: Provincia de Adana, una región con alto potencial solar en el Mediterráneo.
   • Restricciones (Zonas de Exclusión): Se excluyeron áreas basadas en restricciones legales y de seguridad, incluyendo pendientes >20%, tierras agrícolas, bosques, todas las zonas residenciales e industriales, aeropuertos y buffers de 500 m alrededor de asentamientos, 100 m alrededor de carreteras y 1000 m alrededor de ríos/lagos.
   • Factores de Decisión: Se generaron capas de datos para el potencial de energía solar, pendiente, orientación, distancia a carreteras, líneas de transmisión de energía, subestaciones, asentamientos, ríos/lagos, fallas geológicas, uso del suelo y rutas de migración de aves. Las fuentes incluyeron USGS, OSM, CORINE, Global Solar Atlas y MTA.
   • Estandarización: Todos los datos vectoriales se convirtieron a formato raster (resolución de 12.5 m) y se reclasificaron en puntuaciones de idoneidad que oscilan entre 1 (menos adecuado) y 5 (más adecuado).

2. Implementación del Proceso de Jerarquía Analítica (AHP):
   El estudio utilizó dos grupos de expertos distintos para ponderar los criterios por separado para la eficiencia y el impacto ambiental:

   • Modelo de Eficiencia: Seis expertos (Cartografía, Eléctrica-Electrónica, Geología, Ingeniería Ambiental, Planificación Urbana, Mecánica) evaluaron los criterios que afectan el rendimiento de la planta. Las comparaciones por pares arrojaron pesos donde la Orientación (0.23) y el Potencial de Energía Solar (0.18) fueron los factores más críticos, seguidos por la distancia a las líneas de transmisión y subestaciones.
   • Modelo de Impacto Ambiental: Seis expertos en Ingeniería Ambiental evaluaron los criterios que afectan la salud ecológica. La Distancia a los Asentamientos (0.41) y el Estado del Uso del Suelo (0.40) fueron identificados como los factores más significativos, seguidos por la proximidad a cuerpos de agua y las rutas de migración de aves.
   • Consistencia: Todas las matrices de comparación demostraron un Índice de Consistencia (CR) inferior a 0.10, validando la fiabilidad de los juicios de los expertos.

3. Análisis Espacial:
   Se aplicó la Combinación Lineal Ponderada (WLC) dentro del entorno SIG para generar dos mapas de idoneidad distintos: uno optimizado para la máxima eficiencia y otro para el mínimo impacto ambiental.

Resultados Clave

• Mapas de Idoneidad Divergentes: El estudio produjo dos "Mapas de Idoneidad Final" distintos. El mapa enfocado en la eficiencia destacó regiones con alta radiación solar, orientaciones favorables hacia el sur y proximidad a la infraestructura. El mapa enfocado en el medio ambiente priorizó áreas con uso de suelo apropiado (no agrícola/no forestal), distancia significativa de los asentamientos y la evitación de corredores de migración de aves.
• Discrepancias de Clasificación: Una comparación de los dos mapas reveló que las regiones clasificadas como "más adecuadas" diferían significativamente entre ambos enfoques. Esto confirma que depender únicamente de los datos de potencial solar produce recomendaciones de sitios diferentes a un enfoque equilibrado que incorpora restricciones ambientales.
• Validación: Las áreas identificadas como altamente adecuadas en este estudio coinciden con las ubicaciones de las plantas de energía solar actualmente operativas en Adana, lo que sugiere la aplicabilidad práctica de la metodología.

Contribuciones Clave

• Marco Integrado: El artículo introduce una metodología de doble perspectiva que separa y luego integra explícitamente los criterios de eficiencia y ambientales, abordando la brecha en la literatura donde los factores ambientales suelen ser pasados por alto.
• Ponderación Impulsada por Expertos: Al utilizar grupos de expertos específicos para los dominios de eficiencia y medio ambiente, el estudio proporciona un sistema de ponderación matizado que refleja las prioridades específicas de diferentes disciplinas de ingeniería y planificación.
• Aplicación Regional: El estudio proporciona un análisis detallado de idoneidad para Adana, Turquía, ofreciendo zonas candidatas específicas para futuras inversiones que equilibran la viabilidad económica con la preservación ecológica.

Significancia y Reivindicaciones
Los autores afirman que su enfoque integrado de SIG-AHP ofrece una herramienta de toma de decisiones más precisa y sostenible para la selección de sitios de plantas de energía solar. El estudio sostiene que, mientras que la selección enfocada en la eficiencia asegura la máxima producción de energía, la selección enfocada en el medio ambiente es crucial para minimizar la perturbación ecológica. Los autores concluyen que un enfoque equilibrado es necesario para una gestión eficaz de los recursos. Postulan que las áreas adecuadas identificadas sirven como referencia para inversiones a escala real, guiando potencialmente a legisladores e inversores hacia ubicaciones que maximicen el potencial de energía solar minimizando al mismo tiempo los impactos negativos sobre el suelo, el agua, la biodiversidad y la salud humana. El estudio no pretende resolver todos los desafíos de la selección de sitios, sino ofrecer un método estructurado y reproducible para evaluar las compensaciones entre la eficiencia y la salud ambiental.