GERSolar, Instituto de Ecología y Desarrollo Sustentable (INEDES), Departamento de Ciencias Básicas, Universidad Nacional de Luján gersolar@yahoo.com.ar.

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1 GERSolar, Instituto de Ecología y Desarrollo Sustentable (INEDES), Departamento de Ciencias Básicas, Universidad Nacional de Luján

2 FONARSEC (ANPCyT - MINCyT)
subsidio GERSolar + INTA + YPF Proyecto “SISTEMA NACIONAL DE EVALUACIÓN DE ENERGÍA SOLAR” a partir del proyecto “ENARSOL” de la UNLu diseño e implementación de un sistema nacional de evaluación de la irradiación solar

3 30 estaciones de medición
Global Directa Difusa radiación ¿y en otros puntos del mapa?

4 Santiago Meléndez , Federico Taddei
Estimación de la irradiación solar en tierra mediante imágenes satelitales GOES + algoritmo Heliosat 2

5 Imágenes GOES 13 http://www.nsof.class.noaa.gov/saa/products/search?datatype_family=GVAR_IMG
Canal visible 0,55 – 0,75 mm Resolución espacial 1 x 1 km (nadir) 2,5 x 2,5 km (región pampeana) Resolución temporal 0,5 h Formato NetCDF 8 y 4 bytes/píxel Tamaño 30 Mb latitud longitud Número de cuentas

6 Algoritmos satelitales
la radiancia observada por el satélite en un punto del suelo terrestre (brillo del píxel) está relacionada con la irradiancia incidente en dicho punto observado = atmósfera + suelo + nubes

7 Algoritmo Heliosat 2 Modelo de cielo claro (ESRA) Índice de nubes (n)
Elevación solar (as) Coeficiente de turbidez de Linke (TL2) Altura del sitio (z) entradas Modelo de cielo claro (ESRA) (European Solar Radiation Atlas; Rigollier et al. 2000)) Transmitancia atmosférica Radiancia e irradiación directa, difusa y global salidas Imagen satelital instantánea Serie de varios días de imágenes satelitales Modelo de cielo claro entradas Índice de nubes (n) Atenuación de radiación de cielo claro debida a las nubes salida

8 Mapas globales índice de turbidez de Linke
Modelo de cielo claro Mapas globales índice de turbidez de Linke www. soda-is.com Mapas globales elevación terreno earthexplorer.usgs.gov eros.usgs.elevation-products

9 Igc = Ibc + Idc global = beam + diffuse
Modelo de cielo claro ESRA Igc = Ibc + Idc global = beam + diffuse Ibc = I0 . e . sen(as) . TB(as, TL2) TB(aS) = exp[-0,8662 .TL2. m.(p/p0) . dR] espesor óptico de Rayleigh (atmósfera limpia y seca) dR = [pc (6,62 + 1,93 m – 0,17 m2 + 0,011 m3 - 0,0003 m4)] p/p0 = exp – (z /8435,2) z = altura en metros pc = a0(p/p0) + a1(p/p0) m + a2(p/p0) m2 1/m = sen(as) + 0,50572 (as + 6,07995) -1,6364 Kasten y Young (1989) con la altura solar α en grados Idc = I0 . e . TD(as , TL2) TD(a S) = TvD (TL2) . FD (aS, TL2) TvD(TL2) = polinomio 2° grado en TL2 FD (aS ,TL2) = A0 + A1 . sin(aS)+ A2 . sin2(aS) Ao, A1 y A2 coeficientes adimensionales se definen en función de TL2

10 Modelo de cielo claro ESRA

11 atenuación nubes Índice de nubes (n)

12 Iglobal tierra = Kch . Icielo claro
Relación entre n e Ic índice de cielo claro: Kch = Ih / Ich L Finalmente, se deduce la irradiancia en tierra según: Iglobal tierra = Kch . Icielo claro

13 Aplicación y resultados

14 1- Validación en los sitios de estaciones de la Red GERSolar
Imágenes GOES 13 filtradas as > 10° Datos Hgh cada 10 minutos ½ y 2013 Heliosat 2 Integrales cada 30 minutos Valor promedio = Imedida Integrales cada 30 minutos Valor promedio = Imodelo DI = Imedida - Imodelo

15 n° slot = redondeo [(tiempo decimal) x (frecuencia imágenes)]
Esquema de distribución temporal de imágenes y mediciones: slots n° slot = redondeo [(tiempo decimal) x (frecuencia imágenes)]

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18 Valores medios mensuales de irradiación ¨diaria¨
Nuestro trabajo porcentajes relativos a la irradiación global medida en el lapso RMS BIAS 2,66 -0,02 RMS BIAS Anguil 2.13 -0.04 Azul 2.82 0.05 Concepción 3.48 0.15 Luján 3.20 -0.32 Marcos Juarez 2.51 0.08 Paraná 2.06 0.04 Villegas 2.45 -0.09 Rigollier, Lefevbre, Wald (2004) Un mes determinado, en 35 estaciones europeas Irradiación RMS (%) BIAS diaria invierno 20 -54 primavera 16 5 verano 10 2 Media mensual 24 -14 7 5,5 3 Polo, Zarzalejo (2011) Datos , en 6 estaciones en India Irradiación RMS (%) BIAS diaria Año entero 10 /17 5 Irradiación RMS (%) BIAS Horaria Diaria Mensual 20 11 5 1 Ineichen (2014) Datos , en 18 estaciones europeas

19 2- Mapas de la región pampeana

20 En proceso GERSolar cuenta con 6 años de mediciones sistemáticas en su red de 10 estaciones de Pampa húmeda, entonces Se están procesando las correspondientes imágenes satelitales y se validarán los resultados para calificar estadísticamente al desempeño del algoritmo en la región Se estudiará la influencia de diferentes factores y parámetros (factor de turbidez, tamaño del píxel, altura solar, índice de claridad, cantidad de imágenes, etcétera) para optimizar los resultados del algoritmo en la región y en todo el territorio argentino

21 Gracias !

22 Valores diarios de irradiación de cielo claro, Hgc (MJ/m2), en función de TL2 (latitud -30° , z = 0)

23 Cálculo del albedo del suelo (rsuelo)
En cielo despejado rsat = ratm + rsuelo .T(qsol) . T(qsat) rsuelo = (rsat – ratm) / T(qsol) . T(qsat) Se evalúa una serie temporal de valores de rsuelo y se toma su segundo mínimo L > 0,03 . I0met /p + b(t) asol > min[ max(asolmin, (2 asolnoon / 3)), 40°]

24 Cálculo del albedo del suelo (rsuelo)
En cielo despejado rsat = ratm + rsuelo .T(qsol) . T(qsat) rsuelo = (rsat – ratm) / T(qsol) . T(qsat) Se evalúa una serie temporal de valores de rsuelo y se toma su segundo mínimo L > 0,03 . I0met /p + b(t) asol > min[ max(asolmin, (2 asolnoon / 3)), 40°]

25 Cálculo del albedo de nubes (r nubes max) valor típico de las nubes más brillantes
Albedo planetario en cielo cubierto, incluye nubes y atmósfera, se modela: r apnubes = 0,78 – 0,13(1 – exp(-4 cos (qsol)5) Albedo de nubes en cobertura total, sólo nubes r apnubes = r effnubes T(qsol) T(qsat) + ratm r effnubes = r apnubes - ratm / T(qsol) T(qsat) Taylor, Stowe (1984a) Reflectance characteristics of uniform Earth and cloud surfaces derived from Nimbus 7 ERB, Journal of Geophysical Research, 89(D4),