1ra. Jornada técnica de

GENERACIÓN SOLAR TERMOELÉCTRICA

GESTE 2010

Estado actual y perspectivas de futuro

Leganés, 4 de noviembre de 2010.

Organización: Edgardo D. Castronuovo, Julio Usaola García e Ismael Sánchez Rodríguez-Morcillo. Universidad Carlos III de Madrid.

Mayores informaciones: Edgardo D. Castronuovo, castronuovo@ieee.org

Recurso Solar para la Generación Solar Termoeléctrica

Jesús Polo Martínez

DER (Dep. de Energía)CIEMAT

Avda. Complutense, 22 28040 Madrid

jesus.polo@ciemat.es

Fundamentos – Recurso Solar

El análisis del recurso solar consiste en aportar i nformación de la radiación solar de un lugar o una región, con la mayor precisión y fia bilidad posible, teniendo en cuenta la tecnología propuesta para el emplazamiento.

DATOS

Tecnología Tipo de Información Objetivo

Cuantificación, simulación

GESTE 2010 Universidad Carlos III , 4 de Noviembre de 20102

MAPAS

ESTADISTICA

Selección de emplazamiento

Extrapolación, variabilidad

Fundamentos - Atenuación de la Radiación Solar

Dispersión Rayleigh ( 15%)

Absorción ( 1%)Ozono. ……….…....

Moléculas de aire ..……

Radiación en el borde superior de la atmósfera (TOA )

GESTE 2010 Universidad Carlos III , 4 de Noviembre de 20103

Dispersión y absorción (15% - 100%)

Reflexión, dispersión, absorción (max. 100%)

Absorción ( 15%)

Aerosoles …….………..…...……

Vapor de agua …….……...………

Nubes ………….………..

Irradiancia directa normal en la superficie terrest re

Componentes de la Radiación Solar

Retrodispersión por la atmósfera

Albedo terrestre

Albedo de las nubes

GESTE 2010 Universidad Carlos III , 4 de Noviembre de 20104

Irradiancia Difusa

Irradiancia Directa normal

DISPERSIONABSORCION

Metodologías para estimar el Recurso Solar

• Interpolación espacial de medidas en estaciones cer canas.

• Emplear medidas de calidad in situ de las tres comp onentes de la radiación solar.

GESTE 2010 Universidad Carlos III , 4 de Noviembre de 20105

• Interpolación espacial de medidas en estaciones cer canas.

• Estimación de radiación solar a partir de imágenes de satélite.

Medida de la radiación solar

Pirheliómetro: medida de irradiancia directadebe montarse en un sistema de seguimiento del disco solar

Piranómetro: medida de irradiancia global y difusa

GESTE 2010 Universidad Carlos III , 4 de Noviembre de 20106

Tilted Irradiance

Piranómetro: medida de irradiancia global y difusa

Medida de la radiación solar

LICOR LI-200

GESTE 2010 Universidad Carlos III , 4 de Noviembre de 20107

Rotating Shadowband Radiometer(RSR)

Atenuación :Turbidez de Linke AM2

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Atenuación: Turbidez de Linke AM2

GESTE 2010 Universidad Carlos III , 4 de Noviembre de 20109

Sensibilidad del modelo ESRA

1000

1200Dia juliano=200, z=500, Lat=37º N Long=-2º E

TL=2

TL=4TL=6

800

900

1000TL=4, dia juliano=200, Lat=37º N Long=-2º E

z=0 m

z=500 mz=1000 m

Influencia del T LINKE y de la altura sobre nivel del mar en la

DNI de cielo despejado

GESTE 2010 Universidad Carlos III , 4 de Noviembre de 201010

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240

200

400

600

800

1000

Hora

DN

I (W

h m

-2)

TL=6

0 5 10 15 20 250

100

200

300

400

500

600

700

800

Hora

DN

I (W

h m

-2)

z=1000 m

Análisis del Recurso Solar para STPs

Necesidad de largas series temporales para hacer un a buena estadística (P90, P70, P50 etc…)

GESTE 2010 Universidad Carlos III , 4 de Noviembre de 201011

Análisis del Recurso Solar para STPs

Generación del TMY

6

7

8

9

10

G0_TMY

GESTE 2010 Universidad Carlos III , 4 de Noviembre de 201012

0

1

2

3

4

5

6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

G0_Mean

DNI_TMY

DNI_Mean

Análisis del Recurso Solar para STPs

Series temporales con alta resolución temporal (10 minutos)

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Predicción de Radiación Solar: Horizontes

Nowcasting (<6 horas): Control y operaciónMotion Vector Fields aplicados a imágenes de satéli tePredicción a partir de imágenes de cámaras de cielo

Predicción Corto Plazo (6 horas – 3 días) Mantenimiento y planificación

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Mantenimiento y planificaciónSeries Temporales

Modelos Numéricos de Predicción

Predicción Largo Plazo (más de 7 días)Estudio de variabilidad climáticaÍndices de oscilación atmosférica

Predicción de Radiación Solar: DNI Predicción de GHI y conversión a DNI con modelos kt -kb

Modelos Globales de Predicción

ECMWF, GFS, ….

Downscaling Dinámico

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Post-Procesado estadístico con modelo

de cielo claro, corrección del Bias

Downscaling Dinámico

Modelos de Mesoescala

WRF, MM5

Predicciones Irradiancia Solar Global

Errores PI dependen de la

latitud/climatología: 16-40% RMSD

Medidas Radiométricas

Modelo Cielo Despejado

Predicción de Radiación Solar: DNI Predicción de GHI y conversión a DNI con modelos kt -kb

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Predicciones Modelo Global

ECMWF, GFS

Predicciones horarias GHI

locales

Post-procesado Modelo

Kt-Kb

PrediccionesDNI

Areas de I+D en Recurso Solar

• Mejora de la estimación de DNI a partir de satélite

• Integración de información: medidas, bases de datos, satélite

• Influencia de la topografía (GIS, sombras, terreno complejo)

GESTE 2010 Universidad Carlos III , 4 de Noviembre de 201017

complejo)

• Mejora de la resolución (espacial y temporal)

• Predicción de radiación solar muy corto plazo, <6 hr (“nowcasting”)

• Predicción de radiación solar medio plazo 1-3 días (“short-term forecasting”)

Areas de I+D en Recurso Solar

36th Task of SHC (Solar Heating and Cooling) - IEA

http://www.iea-shc.org/task36/index.html

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