Evaluación de la energía solar global, difusa y directa en España : atlas de radiación solar

Doctoral thesis Spanish; Castilian OPEN
Izquierdo Belmonte, Pablo (2011)
  • Publisher: Análise de sistemas mecánicos, enerxéticos e de fluídos
  • Subject: 3322.05 Fuentes no Convencionales de Energía | 2106.01 Energía Solar | 2509.16 Meteorología por Satélites

En esta Tesis Doctoral se hace un estudio de la radiación solar (directa, difusa y global en plano horizontal) que se recibe en España. Las bases de datos utilizadas cubren el período 2002-2009. Para reducir el tiempo de cálculo, la zona de estudio se ha dividido en dos áreas geográficas, una, limitada entre los paralelos 35ºN y 45ºN y meridianos 5ºE y 10ºO, que incluye la Península Ibérica, Baleares, Ceuta y Melilla, y otra, limitada entre los paralelos 27ºN y 30ºN y meridianos 13ºO y 18ºO, para Canarias. Para la evaluación de la radiación solar global, se ha utilizado el procedimiento de combinar registros de radiación solar global de 114 estaciones meteorológicas -datos proporcionadas por la Agencia Española de Meteorología (AEMet) y el Instituto Tecnológico de Canarias (ITC)- junto con imágenes terrestres en el espectro visible tomadas por los satélites meteorológicos Meteosat 6, 8 y 9- datos proporcionados por la Agencia Europea EUMETSAT- a las que se aplicó el método de estimación Heliosat-2. El procedimiento de combinar los datos registrados en el conjunto de estaciones aludido junto con las imágenes de satélite, ha dado unos resultados, al compararlos con datos registrados en otras estaciones diferentes, que contienen errores medios entre el 2,52% y el 6,99% en el caso de analizar períodos mensuales, y en torno a un error del 4,11% en la media anual. Este último error está por debajo del error medio anual del orden del 6,97% si se utilizan sólo estaciones, y debajo del error medio anual del 5,46% si se utilizan sólo imágenes. Los errores obtenidos son también menores que los obtenidos al usar otras fuentes bien conocidas como SoDa, Satel-light o PVGIS, las cuales dan errores que pueden alcanzar hasta el 15%, siendo en general superiores al 5%. A esta mejora en los resultados ha contribuido el hecho de hacer en este estudio un tratamiento especial para las zonas con nieves persistentes. Se ha obtenido para toda el área de España un valor medio diario de la radiación solar global anual de 4,52 kWh/m2día, siendo los valores mínimos los de la Cornisa Cantábrica (3,15 kWh/m2día) y los máximos los de Sierra Nevada (5,55 kWh/m2día), en el área peninsular, y el Teide (6,65 kWh/m2día), en el área canaria. La estimación de la radiación solar difusa se hizo a partir de correlaciones mensuales y anual de difusa-a-global entre el coeficiente de radiación solar difusa Kd -cociente entre la radiación difusa y la extraterrestre, ambas en plano horizontal- y el coeficiente de radiación solar global o índice de claridad Kt -cociente entre la radiación global y la extraterrestre, ambas en plano horizontal. Las correlaciones se obtuvieron con los registros de radiación difusa y global de 41 estaciones de las 114 aludidas -las que disponían de datos de difusa- y la estación del Laboratorio de Energía Solar de la Universidad de Vigo (LES-Vigo) Se obtuvo un valor medio anual de 0,2 para el coeficiente de difusa Kd, y de 0,6 para el coeficiente de global Kt, en toda el área española. Ello implica que en España recibimos en promedio un 60% de toda la radiación solar disponible fuera de la atmósfera, que se reparte entre un 20% como radiación difusa y un 40% como radiación directa. O, lo que es lo mismo, en promedio, 1/3 de la radiación que recibimos es en forma difusa y 2/3 en forma directa. En la estimación de la radiación difusa anual se obtuvieron errores medios que varían en función de la cota del punto entre el 6,10% y el 13,99%, para 1.000 y 2.000 metros, respectivamente. Se ha obtenido para toda el área de España un valor medio diario de la radiación solar difusa anual de 1,54 kWh/m2día. Por diferencia entre la radiación solar global y la difusa, se ha obtenido para toda el área de España un valor medio diario de la radiación solar directa anual de 2,98 kWh/m2día. Se ha encontrado que la radiación difusa recibida es bastante uniforme en toda la geografía española y que la radiación directa sigue la misma tendencia geoespacial que la radiación global. La Tesis se completa con los mapas mensuales y anual de radiación solar global, difusa y directa de España y con tablas de estas radiaciones en las diferentes provincias españolas.
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    Investigo via Investigo (Doctoral thesis, 2011)
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