Estimación de la Radiación Solar en Bolivia utilizando modelos SIG e Imágenes Satelitales.

Transcripción

1 UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA - DEPARTAMENTO DE FISICA Estimación de la Radiación Solar en Bolivia utilizando modelos SIG e Imágenes Satelitales. Marcelo J. Lucano Iván E. Miranda

2 Antecedentes 1. La información sobre los niveles y zonas de mayor potencial de aprovechamiento de radiación solar es aún insuficiente y desactualizada. 2. Implementar nuevas metodologías para la estimación de la radiación solar global en el Departamento de Cochabamba y en Bolivia. 3. Mapa Solarimétrico actualizado del Departamento de Cochabamba (ONG.: ENERGETICA, Cooperación ASDI - SAREC) 4. Mapa Solarimétrico actualizado de Bolivia

3 Metodología 1. Obtención de los datos de radiación solar para la región de estudio (metodología SSE). 2. Localización de los puntos de monitoreo en la región de estudio. 3. Interpolación de los valores de radiación a partir de los puntos de monitoreo. 4. Obtención de los niveles de radiación mensuales y anuales. 5. Identificación de las intervalos (zonas) de radiación. 6. Comparación de los datos interpolados con datos en superficie.

4 Mapas de Radiación Solar Global Anual Vice-Ministerio de Hidrocarburos y Energía Birhuett, E. et. al. (1998) Modelo Cuadrático de Ogelman (1981): H H n N n N 2

5 Mapa de Radiación de Bolivia Técnicas SIG Fuente: Guerra, et al., Simposio Nacional de Meteorología UMSS, 2007

6 Mapa de Radiación de Bolivia Técnicas SIG Fuente: Guerra, et al., Simposio Nacional de Meteorología UMSS, 2007

7 Mapa de Radiación de Bolivia Técnicas SIG Fuente: Guerra, et al., Simposio Nacional de Meteorología UMSS, 2007

8 Estimación de la radiación solar a partir de imágenes satelitales

9 Metodología SSE (Surface Meteorology and Solar Energy)

10 Metodología SSE

11 Metodología SSE '( i, j) ( i, j) Índice de nubosidad n t (0< n t min <1): n t ( i, j) ( i, j) ( i, j) (i,j) : albedo aparente en el píxel (i,j) en t min(i,j): albedo para cielo completamente despejado seco y limpio max(i,j): albedo para cielo completamente nublado max min H ( i, j) Factor de transmisión atmosférica k(i,j): k( i, j) H 0( i, j) H(i,j) : irradiación solar superficial (superficie) r H 0 (i,j) : irradiación solar extraterrestre (limite superior atmósfera) H0( i, j) I SC cos r Relación entre el índice de nubosidad y el factor de transmisión atmosférica: t t k ( i, j) a( i, j) n ( i, j) b( i, j) 0 I a(i,j): pendiente de la curva b(i,j): factor a cielo despejado

12 Metodología SSE Puntos de Monitoreo Radiación Directa Puntos de Monitoreo Radiación Difusa Correlación entre datos observados y estimados

13 Metodología SSE Albedo Superficial Cantidad de nubes

14 Metodología SSE Índice de Claridad Insolación

15 Radiación difusa: Magnitudes Estimadas Erbs et. al. (1982) H d H k 4.189k 2.137k Page (1962) H d H a b k Radiación directa: Page (1962) H k 0.3 k 0.8 H 0 Hb H H d

16 Datos de Radiación Solar (NASA LARC) Departamento de Cochabamba

17 Localización Geográfica de los Puntos de Monitoreo

18 Distribución de la Radiación Solar Global Mensual ENERO FEBRERO Método: Superficie Móvil Distancia Inversa con exponente de peso 1, distancia esférica y segundo grado parabólico.

19 Distribución de la Radiación Solar Global Mensual MARZO ABRIL

20 Distribución de la Radiación Solar Global Mensual MAYO JUNIO

21 Distribución de la Radiación Solar Global Mensual JULIO AGOSTO

22 Distribución de la Radiación Solar Global Mensual SEPTIEMBRE OCTUBRE

23 Distribución de la Radiación Solar Global Mensual NOVIEMBRE DICIEMBRE

24 Distribución de la Radiación Solar Global Anual en Cochabamba

25

26 Valores Estimados y Simulados de Radiación Solar

27 Comparación entre valores de radiación en superficie (SENAMHI) y satelitales Area 1 Area 2 W/m 2 W/m EneFebMar AbrMayJun Jul AgoSeptOct Nov Dic Area EneFebMar AbrMayJun Jul AgoSeptOct Nov Dic Area 5 W/m 2 W/m EneFebMar AbrMayJun Jul AgoSeptOct Nov Dic Area EneFebMar AbrMayJun Jul AgoSeptOct Nov Dic Area 6 W/m W/m Simulado Observado 500 EneFebMar AbrMayJun Jul AgoSeptOct Nov Dic 500 EneFebMar AbrMayJun Jul AgoSeptOct Nov Dic

28 Validación Departamento de Física UMSS Coordenadas: latitud 17º S, longitud 66º8 6,53 W Error: enero - diciembre 2 13 %; septiembre: 17% Error promedio global: 8 %.

29 Puntos de Monitoreo - Cochabamba Piranómetro de monitoreo continuo de radiación Departamento de Física UMSS Piranómetro portatil (datos de validación, período: 1 año) - 6 puntos de monitoreo Departamento de Cochabamba (ONG: ENERGETICA) - Totora - Tapacari - Anzaldo - Ivirgarzama - Villa Tunari - Independencia Control de datos (cantidad y calidad): error promedio 18 % Estimación de los datos en superficie.

30 Instrumentos Utilizados Piranómetro Kipp & Zonen Clase 2 Data Logger Campbell CR800

31 METODOLOGIAS ALTERNATIVAS

32 Extensión Solar Radiation ArcGIS CLAS Centro de Levantamientos Aeroespaciales (UMSS)

33 Modelos de Elevación Digital (MED s) Proyecto SRTM NASA (Febrero 2000) Modelos MED, Resolución: 3 arco segundos (90 m) Extensión Solar Analyst Solar Radiation (ArcGIS)

34 Modelo de Elevación Digital (MED) MED zona de estudio: 19ºS 65ºW

35 Radiación Solar Media Diaria - Febrero

36 Estimación de las Horas Brillo Registrador Campbell - Stokes

37 Localización Geográfica Estaciones de Medición

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39 Mapa de Radiación Solar de Cochabamba Método de interpolación: Media móvil distancia inversa, Revista Científica Facultad de Ciencias y Tecnología Vol. 8 año 2008 (UMSS).

40 Estimación de la radiación solar para Bolivia

41 Área de Estudio

42 Localización Geográfica de los Puntos de Monitoreo

43 Distribución de la Radiación Solar Global Anual en Bolivia Método: Superficie Móvil Distancia Inversa con exponente 1 peso 2, distancia esférica y segundo grado parabólico.

44 Base de Datos variables climáticas - SENAMHI

45 GRACIAS!