Medio Ambiente y Desarrollo Sustentable  
Artículo arbitrado  
Modelado del potencial fotovoltaico del  
estado de Chihuahua  
Modeling of photovoltaic potential in Chihuahua State  
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,3  
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MYRNA C. NEVÁREZ-RODRÍGUEZ , ESTEFANÍA ESTRADA-DE LA CRUZ , M. CECILIA VALLES-  
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ARAGÓN , CARLOS BAUDEL MANJARREZ-DOMÍNGUEZ , MARIO A. SIGALA BUSTAMANTE  
Recibido: Noviembre 11, 2016  
Aceptado: Diciembre 15, 2016  
Resumen  
Abstract  
La demanda mundial de energía crece consistentemente a la par Global energy demand has been growing along time to support  
del desarrollo social y económico, conduciendo a aumentar las social and economical development, while leading to increase  
emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) como el dióxido emissions of green house gasses (GHG), such as carbon dioxide  
de carbono (CO ). Reemplazar o apoyar instalaciones de (CO2). Replace or support electrical power generation facilities  
2
generación de energía eléctrica basadas en combustibles fósiles based on fossil fuels with renewable energy options, such as  
con opciones de energía renovable, como la energía solar solar photovoltaic technology, would decrease emissions of  
fotovoltaica, reduciría las emisiones de GEI, minimizando los GHG, thus it would help to minimize the effects of climate change,  
efectos del cambio climático y además promoviendo el desarrollo and furthermore, would assist in the development of city and  
de las comunidades urbanas y rurales. México se encuentra rural communities. Mexico, located within a region with a very  
ubicado en una región con una radiación solar muy alta (cinturón high solar radiation (Sunbelt), is a very attractive country for  
solar), siendo un país muy atractivo para las instalaciones photovoltaic installations, being that Chihuahua is one of the  
fotovoltaicas. Chihuahua es uno de los estados con mayor states with higher radiation, however given its vast area; it has  
radiación, dada su vasta área, se ha requerido un estudio más required a more detailed study to identify the highest photovoltaic  
detallado para identificar las zonas de mayor potencial potential zones. In this research it was built a geoprocessing  
fotovoltaico. En esta investigación se construyó un modelo de model using ArcGIS® 10.2.1 software. The model was able to  
geoprocesamiento utilizando el software ArcGIS® 10.2.1. El clearly identify and classify 8,660 km2 of highly photovoltaic  
modelo fue capaz de identificar y clasificar claramente 8,660 potential areas, in perspective, Chihuahua State would require  
2
km de áreas con alto potencial fotovoltaico; en perspectiva, el only 23.74 km2 of them to fully meet its electrical generation  
2
estado de Chihuahua requeriría sólo 23.74 km para satisfacer demand, this reflects the abundance of the natural resource on  
plenamente su demanda de generación eléctrica, lo que refleja Chihuahua and its photovoltaic potential.  
la abundancia del recurso natural en Chihuahua y su potencial  
Keywords: Climate change, Chihuahua, photovoltaic potential  
model, sustainable development.  
Palabras clave: cambio climático, Chihuahua, desarrollo  
fotovoltaico.  
sustentable, modelo de potencial fotovoltaico.  
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1
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA. Facultad de Ciencias Agrotecnológicas. Circuito Interior, Campus # 1, Chihuahua, Chih., México,  
3
1200. Tel (614) 439-1844.  
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3
HORIZON APPLIED TECHNOLOGIES AND SERVICES. Chihuahua, Chih. México.  
Dirección electrónica del autor de correspondencia: mcnevarez@uach.mx.  
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MYRNA C. NEVÁREZ-RODRÍGUEZ, ESTEFANÍA ESTRADA-DE LA CRUZ, M. CECILIA VALLES-ARAGÓN, CARLOS BAUDEL MANJARREZ-DOMÍNGUEZ,  
MARIO A. SIGALA-BUSTAMANTE: Modelado del potencial fotovoltaico del estado de Chihuahua  
Introducción  
a demanda de energía eléctrica para apoyar el desarrollo social y económico ha  
aumentado a través del tiempo. El uso de combustibles fósiles ha crecido y ha  
causado una mayor producción de gases de efecto invernadero (GEI), principalmente  
L
de dióxido de carbono (CO ) (IPCC, 2011). El sector energético mexicano contribuyó a las  
2
emisiones de GEI con 503,817.6 gigagramos de bióxido de carbono equivalentes (Gg de  
CO eq.). En 2010 la generación de energía eléctrica contribuyó con 115,537.4 Gg de CO  
2
2
eq. (INECC, 2013), debido a que el 79 % de la electricidad en México se produce con el uso  
de combustibles fósiles en centrales termoeléctricas y carbo eléctricas (SENER, 2015).  
El uso de energías renovables, como la  
energía solar fotovoltaica, disminuye las  
Los objetivos de este estudio fueron: (i)  
construir un modelo de geoprocesamiento para  
determinar el potencial fotovoltaico en Chihuahua,  
(ii) calcular el potencial fotovoltaico para  
Chihuahua, (iii) identificar las regiones con mayor  
emisiones de CO (Irandoust, 2016; Ren et al.,  
2
2
016), mejora el medio ambiente, incrementa  
la calidad del aire y mejora la salud pública  
Wiser et al., 2016); además de reducir las  
2
(
potencial y determinar su extensión en km y, iv)  
emisiones de GEI, mitiga los efectos del cambio  
climático (Ould-Amrouche et al., 2010; Breyer  
et al., 2015, Moran y Natarajan, 2015), y su uso  
es una opción económica y ecológicamente  
factible (Breyer et al., 2015).  
comparar si las áreas con mayor potencial  
fotovoltaico son suficientes para satisfacer la  
demanda de generación eléctrica de Chihuahua.  
Materiales y métodos  
Área de estudio  
En la actualidad, se presta cada vez más  
atención al desarrollo sostenible, y el uso de la  
energía fotovoltaica se considera como un  
indicador de sostenibilidad de las ciudades  
El estado de Chihuahua se encuentra en el  
norte de México, limita con los Estados Unidos  
deAmérica; está entre los paralelos 25° 33' 32"  
y 31° 47' 04" latitud norte, y los meridianos 103°  
18' 24" y 109° 04' 30" longitud oeste (Figura 1).  
Chihuahua es el estado más grande de México;  
(
Kýlkýs, 2016). Es una opción técnica y  
económicamente viable en aplicaciones  
residenciales urbanas (Okoye et al., 2016), así  
como en aplicaciones rurales (Afsharzade et al.,  
2
su extensión es de 247,460 km , lo que represen-  
2016) donde el desarrollo social ha venido en  
ta un 12.6 % del territorio mexicano (INEGI, 2015).  
aumento, permitiendo el reemplazo de lámparas  
de queroseno contaminantes, estufas de  
cocina, sistemas de comunicación, mayor  
seguridad a través de lámparas de servicio  
público y mejor salud mediante el mantenimiento  
de vacunas y alimentos refrigerados (IPCC,  
Modelado del potencial fotovoltaico  
Se creó un modelo de geoprocesamiento  
para realizar un análisis espacial del potencial  
fotovoltaico con el fin de identificar las zonas más  
adecuadas para parques solares en Chihuahua.  
El software utilizado para construir el modelo fue  
ArcGIS® 10.2.1; el modelo utilizó la herramienta  
de radiación solar, la cual calcula la radiación  
global por cuenca hemisférica y obtiene la  
radiación total para cada punto del modelo digital  
de elevación (MDE). La herramienta de radiación  
de área solar se basa en modelos previamente  
desarrollados y ampliados por Fu y Rich (Rich,  
1994; Rich y Fu, 2000 y 2002).  
2011).  
La Asociación Europea de la Industria  
Fotovoltaica establece que México, además de  
ubicarse dentro del cinturón solar (EPIA, 2010),  
tiene un alto potencial fotovoltaico, y está dentro  
de los cinco mejores países del mundo con  
mayor atractivo para esta energía renovable  
(Alemán-Nava et al., 2014).  
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MARIO A. SIGALA-BUSTAMANTE: Modelado del potencial fotovoltaico del estado de Chihuahua  
Figura 1. Localización del área de estudio, estado de Chihuahua.  
Post procesamiento y cálculo de zonas con  
alto potencial fotovoltaico  
Los rasters de potencial fotovoltaico y el de  
áreas de interés se procesaron posteriormente  
para eliminar las zonas no viables como los lagos.  
El potencial fotovoltaico se clasificó en un  
mapa de color de seis clases, utilizándose  
también para determinar el potencial fotovoltaico  
mínimo, medio y máximo.  
El raster de las áreas de interés se clasificó  
en un mapa de color de dos clases (menor y  
mayor potencial fotovoltaico), posteriormente se  
convirtió en un archivo con formato shape para  
calcular el área total de alto potencial  
fotovoltaico; finalmente, se agregó el shape de  
los límites municipales para determinar qué  
municipios tenían un mayor potencial.  
Análisis de la demanda de generación  
eléctrica  
El área requerida para satisfacer la  
demanda eléctrica con instalaciones de  
parques solares se calculó utilizando como  
base la generación bruta de electricidad para  
Chihuahua en 2015 (SENER, 2015) y luego se  
El modelo digital de elevación (MDE) del  
estado de Chihuahua, con una resolución  
espacial de 60 m, fue descargado del Instituto  
Nacional de Estadística Geografía e Informática  
dividió por la tasa de generación eléctrica por  
2
m calculada para las áreas de alto potencial  
fotovoltaico. El área requerida se comparó con  
el tamaño total del área de alto potencial  
fotovoltaico.  
(
INEGI, 2015).  
La herramienta de radiación de área solar  
es adecuada para ser utilizada en áreas  
pequeñas, por lo cual el MDE fue segmentado  
en 20 elementos. El modelo utiliza primero un  
bloque para convertir las unidades de medida en  
Resultados y discusión  
Modelo del potencial fotovoltaico  
Este modelo fue capaz de identificar y  
clasificar áreas con mayor potencial fotovoltaico  
para la instalación de parques solares. El  
modelo ofrece una variedad de salidas para  
procesamiento adicional, como la radiación  
solar global total, el potencial fotovoltaico y las  
áreas de interés (Figura 2).  
unidades estándar utilizadas por otros autores  
2
(kWh/m /año); la salida fue entonces ponderada  
por la eficiencia de conversión de las celdas  
solares (15 %) y finalmente comparada con un  
umbral para determinar las áreas con los valores  
más altos de potencial fotovoltaico.  
El modelo de geoprocesamiento se ejecutó  
en cada segmento del MDE para simular el  
potencial fotovoltaico en el periodo comprendido  
del 1 de enero al 31 de diciembre de 2015,  
posteriormente, los segmentos se unieron para  
formar los rasters de salida: raster de potencial  
fotovoltaico y raster de áreas de interés.  
Potencial fotovoltaico de Chihuahua  
El modelo de geoprocesamiento produjo un  
raster de potencial fotovoltaico anual para el  
estado de Chihuahua con una resolución espacial  
2
de 60 m, un rango de 0-707 kWh/m /año y una  
2
media de 295 kWh/m /año (Figura 3).  
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