Tesis doctoral de ángel Alberto Rincón Rodríguez
El incremento de la utilización de la energía solar como fuente de generación de energía requiere de una adecuada estimación de la radiación solar global y directa incidente en la superficie terrestre. La estimación de la radiación global se realiza mediante simulaciones de modelos numéricos de pronóstico meteorológico que contienen la información sobre la variabilidad de las condiciones temporales, geográficas y atmosféricas. Dicha estimación representa la base del pronóstico de la radiación solar para aplicaciones energéticas. Sin embargo, los esquemas de transferencia radiativa implementados en los modelos meteorológicos, evidencian limitaciones en el cálculo de la radiación y extinción atmosférica con errores sistemáticos en la simulación de la radiación solar. esta tesis presenta el desarrollo de un sistema de pronóstico de radiación solar basado en simulaciones del modelo meteorológico de meso-escala wrf-arw, corrección del bias de la radiación global mediante técnicas de post-proceso y estimaciones de radiación directa a partir de un modelo paramétrico. El modelo wrf-arw es aplicado con una resolución espacial de 4kmx4km y temporal horaria sobre la península ibérica. La evaluación anual de las simulaciones del modelo mediante 114 estaciones radiométricas distribuidas en españa para el año 2004, muestra un rmbe de 9.8%, un rrmse de 51% y un coeficiente de correlación r de 0.89 con los errores más significativos en primavera (rmbe=14%, rrmse=42% y r=0.89) y verano (rmbe=11%, rrmse=37% y r=0.91). La sobrestimación para condiciones de cielo despejado es superior a 80 w·m-2 y la subestimación con valores inferiores a -80 w·m-2 se presenta en condiciones de cielo completamente nublado para todo el rango del vector posición del sol entre el horizonte y el cenit. las técnicas de post-proceso implementadas y evaluadas en el noreste de españa (cataluña) a través de 90 estaciones radiométricas son: model output statistics (mos), artificial neural networks (ann), kalman filter (kf) y método recursivo (rec). A partir de la revisión bibliográfica, dichas técnicas son utilizadas para minimizar los errores sistemáticos de los pronósticos debido a las diferencias entre los resultados de las simulaciones y las observaciones. Con el propósito de obtener los mejores resultados, se han combinado los post-procesos kf y mos, los cuales presentan un rmbe anual promedio de 1.2%, un rrmse de 43% y un coeficiente de correlación de 0.92. Los porcentajes de corrección anual son de 87% y 17% para el bias y el rmse, respectivamente. para la estimación de la radiación solar directa y las horas de sol, se han evaluado cinco modelos de descomposición paramétrica. El modelo paramétrico de macagnan que presenta el mejor comportamiento, realiza la estimación a partir del índice de transparencia atmosférica calculado mediante la radiación global corregida por los post-procesos kf y mos. Las correcciones de la radiación global, la estimación de la radiación directa y la contabilización de las horas de sol, son interpolados espacialmente a través del método geoestadístico de kriging. Los resultados son evaluados para analizar las limitaciones de la interpolación en función al comportamiento geográfico y atmosférico de la zona de estudio. finalmente, el sistema es aplicado y evaluado en 48h de pronóstico del año 2009. Los resultados permiten analizar las correcciones de los post-procesos y las estimaciones de la radiación directa a partir de los elementos establecidos en el sistema de pronóstico con un alcance temporal de 48h. La aplicación de estas metodologías en un sistema de pronóstico permite analizar el impacto de la corrección del bias, la estimación de la radiación directa y las horas de sol a partir de simulaciones de pronóstico meteorológico. Por lo tanto, los resultados proporcionan un relevante aporte para futuras aplicaciones de pronósticos de la radiación solar en este sector energético.
Datos académicos de la tesis doctoral «Sistema de pronóstico de radiación solar a corto plazo a partir de un modelo meteorológico y técnicas de post-proceso para españa«
- Título de la tesis: Sistema de pronóstico de radiación solar a corto plazo a partir de un modelo meteorológico y técnicas de post-proceso para españa
- Autor: ángel Alberto Rincón Rodríguez
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 28/06/2013
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Oriol Jorba Casella
- Tribunal
- Presidente del tribunal: jeronimo Lorente castello
- josep Calbó angrill (vocal)
- Antonio david Pozo vazquez (vocal)
- jordi Cunillera i graño (vocal)