cornejo lorena serchile
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XXI SIMPOSIO PERUANO DE ENERGÍA SOLARPiura, 10-14 Noviembre 2014
Caracterización y medición de la radiaciónsolaren la región de Arica y Parinacota,Chile, a partir de imágenes satelitales
Titulo Presentación
Caracterización y medición de la radiación solar en la región de Arica y Parinacota, Chile, a partir de imágenes satelitalesXXI SIMPOSIO PERUANO DE ENERGÍA SOLAR, 10-14 Noviembre 2014
Dra. Lorena Cornejo Ponce Laboratorio de Investigaciones Medioambientales de Zonas Áridas, LIMZA, Universidad de Tarapacá, ChileSolar Energy Research Center (SERC) – ChileCentro de Investigaciones del Hombre en el Desierto, CIHDE, Chile
Dra. Patricia PalenzuelaCIEMAT-Plataforma Solar de Almería, Ctra. De Senés s/n, 04200 Tabernas, Almería, Spain
Hugo Lienqueo Aburto, Jorge Acarapi Cartes, María Arenas Herrera, Patricia Vilca Salinas Centro de Investigaciones del Hombre en el Desierto, CIHDE, Chile
Titulo Presentación
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Introducción
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En este contexto, nuestra Región posee un alto potencial de uso de radiación solar mundial como fuente de generación de energía sustentable.
Titulo Presentación
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Introducción
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En Chile, existe una casi nula explotación del recurso solar, a pesar de la alto potencial de uso especialmente en la zona norte.
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No obstante, la energía solar está haciéndose cada vez más popular en nuestro país, donde autoridades de gobierno y la industria estudian el potencial para generar electricidad
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Expertos de España señalan que en Chile, el principal obstáculo para la instalación de este tipo de equipamiento no es por precios o incentivos, sino principalmente por la falta de conocimiento específico
Titulo Presentación
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• La radiación solar alcanza la superficie terrestre enforma variable, mostrando un patrón decomportamiento cíclico o periódico
• Ciclo diario: disponibilidad de radiación solar entorno al 50% del total de horas en un día. Otraconsecuencia del ciclo diario es la modulación de laenergía recibida a lo largo del día
• Ciclo estacional: modulación de la energía recibidaa lo largo del año
Características del recurso solar
Titulo Presentación
Caracterización y medición de la radiación solar en la región de Arica y Parinacota, Chile, a partir de imágenes satelitales
Características del recurso solar
La situación geográfica (latitud) determina la disponibilidad deradiación solar máxima (teórica).
Las condiciones de cielo claro (ideales) no son habituales
La radiación solar incidente sobre la superficie terrestre estámodulada por las condiciones climáticas locales.
Titulo PresentaciónEvaluación del recurso solar
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• La evaluación del recurso solar es el primer paso requeridopara el estudio de cualquier sistema energético basado en laenergía solar
• El objetivo primordial es la determinación de la irradianciasolar captada en un emplazamiento específico, la cual seráempleada mediante una tecnología solar específica
• Las metodologías pueden clasificarse como:
– Evaluación clásica (a partir de medidas obtenidas enestaciones terrestres)
– Evaluación a partir de imágenes de satélite
Evaluación del recurso solar
Titulo PresentaciónComponentes de la radiación solar
Modelado de una planta de destilación multiefecto (MED) y su acoplamiento con la tecnología de Osmosis Directa (FO)XXI SIMPOSIO PERUANO DE ENERGÍA SOLAR, 10-14 Noviembre 2014
Direct
Radiation
Diffuse
Radiation
Reflected
Radiation
(Albedo)
• Radiación directa: es la radiación recibida desde el Sol sin haber sidodispersada por la atmósfera.
• Radiación difusa: es la radiación recibida desde el Sol después que sudirección ha sido cambiada a consecuencia de la dispersión atmosférica o porefecto de las nubes.
• Radiación reflejada: es la radiación reflejada desde los elementos físicossituados en el entorno y devuelta a la atmósfera como radiación difusa(también se conoce como albedo).
Componentes de la radiación solar
Titulo PresentaciónCuantificando el recurso solar
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• A la hora de diseñar un sistema energético solar se precisan valores deirradiación para cada instante del año, según un determinado paso temporal.
• Muchas estaciones meteorológicas miden solo la irradiancia solar total. Sinembargo, muchos de los cálculos requeridos para determinar el rendimiento deun sistema solar térmico requieren una separación de las componentes directay difusa ya que los captadores reaccionan de manera diferente a cadacomponente.
• Para predecir la irradiación solar futura, el método óptimo consiste en empleardatos registrados durante la década previa.
Cuantificando el recurso solar
Titulo Presentación
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1. Elaboración de la primera versión del mapa solar
satelital
2. Especificación de tres estaciones meteorológicas
3. Puesta en marcha de estaciones terrestres
• Análisis de calidad de datos
4. Reajuste de modelos de conversión de imágenes de
satélite a irradiancia solar para Arica-Parinacota
5. Revisión del mapa solar satelital
Protocolo
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La utilización de imágenes de satélite para el cálculo de laradiación solar, se basa en la utilización de relacionesentre la radiación solar en la superficie terrestre y uncoeficiente de cobertura nubosa estimado a partir de lasimágenes de satélite.
Esta relación se ajusta previamente, utilizando datos deestaciones terrestres y resultados del coeficiente decobertura nubosa en los píxeles (puntos de la imagen) aque corresponden los datos medidos.
Metodología utilizada
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Modelado de una planta de destilación multiefecto (MED) y su acoplamiento con la tecnología de Osmosis Directa (FO)XX SIMPOSIO PERUANO DE ENERGÍA SOLAR, 11-15 Noviembre 2013
• Baseline Surface Radiation Network (BSRN)
Bases de datos radiométricas
Titulo PresentaciónBases de datos radiométricas
Modelado de una planta de destilación multiefecto (MED) y su acoplamiento con la tecnología de Osmosis Directa (FO)XX SIMPOSIO PERUANO DE ENERGÍA SOLAR, 11-15 Noviembre 2013
• Baseline Surface Radiation Network (BSRN)• World Radiation Data Centre (WRDC)• Meteonorm
Bases de datos radiométricas
Titulo PresentaciónBases de datos radiométricas
Modelado de una planta de destilación multiefecto (MED) y su acoplamiento con la tecnología de Osmosis Directa (FO)XX SIMPOSIO PERUANO DE ENERGÍA SOLAR, 11-15 Noviembre 2013
• Conjuntos de datos meteorológicos y de radiación solar
• Interfaz web• Registro gratuito• Generación de datos
mensuales• Resolución: 1º x 1º (111
km x 105 km)
• NASA-SSE (http://eosweb.larc.nasa.gov/sse)
Bases de datos radiométricas
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• IRSOLAV
• SOLEMI
• 3Tier
• Solargis
• …
Proveedores comerciales
Radiación solar a partir de imágenes de satélite
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La estimación de radiación solar a partir de imágenes desatélite se realiza a partir del denominado modeloHeliosat-3 modificado, desarrollado y validado en CIEMATe IRSOLAV sobre una treintena de estaciones radiométricasen todo el mundo.
La metodología de IRSOLAV utiliza dos entradas principalespara calcular la irradiancia solar horaria:
Las imágenes de satélite geoestacionario: consiste enuna imagen por hora ofreciendo información en lascaracterísticas de la cobertura nubosa.
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La información sobre las propiedades atenuadorasde la atmósfera: es básicamente información delíndice de turbidez de Linke diario o mensualcorrespondiente a cada pixel de la imagen delsatélite geoestacionario.
Utilizando esta información como entrada, el modelo deIRSOLAV combina diferentes paquetes para estimarseries temporales horarias de radiación global horizontaly normal directa.
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Los diferentes paquetes tienen en cuenta:
El cálculo del índice de cielo claro como función de lascaracterísticas de la cobertura nubosa
El modelo para la selección e identificación de lascondiciones de cielo claro
El modelo para la conversión de radiación globalhorizontal en directa normal
El modelo de transmitancia para el cálculo de laradiación solar bajo condiciones de cielo claro
Titulo PresentaciónCaracterísticas del recurso solar
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En la tabla se muestra la variación de valores (mínimo, máximo ydelta) anuales de DNI para el periodo de estudio.Año de 2005 presentó el menor valor anual de DNIAño de 2007´presentó el mayor valor anual de DNI
Resultados
2000 2001 2002
2003 20052004
2006 20082007
2009 2010
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Conclusiones
• Los promedios anuales de irradiancia solar directa normal estimadosmediante la aplicación de modelos satelitales en diferentes puntos dela zona de ARICA-PARINACOTA para el periodo de 2000-2010 varíanentre 1800 y 2800 kWh/m2 año.
• La zona en la que se han detectado los valores más elevados de DNIanuales, fue principalmente el norte del altiplano andino. Por otrolado, los valores más bajos de DNI se detectaron en la zona de lacosta pacífica.
• Debido a la abrupta diferencia de altitud entre la costa y el altiplanoandino, los valores de DNI anual que presenta esta zona soncoherentes con los representados en los mapas anuales obtenidos.
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Conclusiones
• El promedio anual de DNI para el periodo de 2000-2010 en la
región de Arica Parinacota fue de 2137 kWh/m2 día.
• El contenido de aerosoles en la atmósfera tiene un gran efecto
sobre la irradiancia solar directa normal (de hasta un 22% según
estimaciones anuales), razón por la cual se ha detectado una
importante variabilidad en las medias anuales para años
sucesivos.
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Conclusiones
• Se debe destacar el importante contenido de aerosoles en laatomósfera de Arica y Parinacota con valores mensuales de TLmedidos en la estación de Aeronet situada en Arica en torno a 5.Este alto contenido de aerosoles provoca una importanteatenuación de la irradiancia solar directa normal.
• La instalación de estaciones radiométricas de alta calidadpermitirán la obtención de datos bancables que además sirvanpara mejorar los modelos matemáticos de predicción por satélite.
GRACIAS
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