3

Bases de datos solares.

3.1 Introducción El conocimiento de la variación, tanto espacial como temporal, de los distintos tipos de radiación y condiciones atmosféricas es fundamental en la predicción y evaluación del potencial de una central solar de concentración. Esta idea dio lugar a la implantación, por parte de varios organismos y en diferentes momentos, de estaciones meteorológicas de medida que generan bases de datos de forma continua durante largos periodos de tiempo. La información proveniente de las bases de datos solares históricas puede ser muy útil en la toma de decisiones en centrales térmicas, la elección de la tecnología de conversión óptima, el diseño de sistemas específicos para determinadas regiones o zonas y, por último, la correcta operación y mantenimiento de sistemas de conversión de energía solar ya instalados. Respecto a la fuente de información de estas bases de datos, las medidas pueden ser: •

Directas, por medio de piranómetros y pirheliómetros controlados

por programas que registran la información en determinados instantes. Este tipo de bases de datos dan información certera acerca de la cantidad de radiación en un determinado punto del planeta, con unos determinados intervalos de tolerancia especificados por el fabricante de los aparatos de medida. •

Indirectas, por medio de modelos solares basados en variables

atmosféricas diferentes a la radiación, o medidas de satélite. Este tipo de medidas estiman el potencial de recurso solar en lugares donde actualmente no hay estaciones de medida solares. Por otro lado, a parte del tipo de medida, también se puede diferenciar una base de datos de otra por la frecuencia de las medidas que realiza. Así, hay bases 15

de datos que proporcionan únicamente medidas totales diarias (como SOLDAY, por ejemplo), otras que proporcionan información horaria (NCEP/NCAR), otras con información cada minuto (es el caso de la BSRN), etc. A continuación se va a realizar una enumeración de las bases de datos más representativas existentes sobre el terreno de Estados Unidos, en orden cronológico[4]. Cabe destacar que los diferentes organismos que se encargan de esta tarea han hecho los esfuerzos pertinentes para lograr que la información sea tan útil, robusta y representativa como ha sido posible; sin embargo, la responsabilidad de utilizar correctamente estos datos y saber interpretarlos conociendo cómo han sido obtenidos reside únicamente en el usuario.

3.2 Bases de Datos en Estados Unidos.

NCEP / NCAR Global Reanalysis Products En un principio, el National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) pretendió que el Reanalysis Project registrara datos en un periodo de 40 años (1957-1996), aunque finalmente se amplió y los primeros registros datan de 1948 y ha ido poniéndose al día de forma continua hasta hoy. En esta base de datos se registran más de 80 variables, incluyendo radiación global horizontal, temperatura, humedad relativa y las distintas componentes del viento. Todas ellas están organizadas en diferentes subgrupos en el archivo, disponible para miembros registrados (registro accesible al público). Algunos periodos especiales han sido analizados más de una vez para proporcionar datos más completos a determinadas investigaciones. Periodo de registro: 1948 - 2010. Resolución temporal: 6 horas, en unidades de potencia (W/m2).

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Cobertura espacial: Global. Resolución espacial: 209 km. Control de calidad de la información: Sin información. Estimación de incertidumbres: Sin determinar. Disponibilidad: University Center for Atmospheric Research, Computational and Information

Systems

Laboratory

Research

Data

Archive,

http://dss.ucar.edu/datasets/ds090.0. Actualizaciones: Mensuales.

SOLMET / ERSATZ En respuesta a la crisis energética de mediados de 1970 en América, el National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) y el Energy Research and Development Administration (después se llamó U.S. Department of Energy) financiaron la “rehabilitación” de la medición de datos solares y meteorológicos creando la base de datos horarios SOLMET. Esta base de datos proviene de la mejor información medida por 26 estaciones repartidas por EEUU desde 1951 hasta 1976, controladas por el National Weather Service (NWS). De forma adicional se creó la base de datos ERSATZ con modelos matemáticos que estimaban varios parámetros en 222 puntos más. Las bases de datos SOLMET/ERSATZ se crearon para resolver la necesidad de la comunidad científica de fuentes de información solar fiables y certeras. Estas constituyen una de las primeras bases de datos solares en EEUU. Periodo de registro: Diciembre de 1951 a Diciembre de 1976. Resolución temporal: Horaria (medidas tomadas al final de la hora solar local).

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Cobertura espacial: EEUU y algunos territorios (ver figura 3.2.1.). Resolución espacial: 26 estaciones reales de medida y 222 estaciones modeladas. Elementos de la base de datos y fuentes: radiación extraterrestre, radiación global horizontal (datos observados en SOLMET y modelados en ERSATZ, corregidos por ingeniería), radiación directa normal (estimada de la global), minutos de sol, nubes y condiciones meteorológicas de superficie (temperatura, velocidad del viento, presión, nieve y condiciones del cielo). Estimación de incertidumbres: basadas en comparaciones posteriores con medidas de la red NOAA de 1977 a 1980, la precisión de los datos medios mensuales de radiación global horizontal y radiación directa normal totales diarios en SOLMET son, respectivamente, ±7,5% y ±10%. De forma paralela, la precisión de los mismos en ERSATZ es de ±10% y ±20%. Disponibilidad: National Climatic Data Center (NCDC), NESDIS, NOAA, U.S. Department of Commerce, www.ncdc.noaa.gov. Actualizaciones: hecha pública en 1978, SOLMET/ERSATZ fue reemplazada en 1992 por la base de datos NSRDB de 1961-1990.

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Figura 3.2.1. Estaciones de medida de SOLDAY y SOLMET.

SOLDAY SOLDAY es el segundo de los proyectos de rehabilitación de bases de datos completados por NOAA y el Energy Research and Development Administration (ahora DOE) para disponer de información fiable y que sea consistente con el Sistema Internacional. La información sobre radiación global horizontal diaria fue tratada para eliminar los errores tanto de procedimiento como de instrumentación que fueron descubiertos y estudiados a posteriori. Aunque se podía haber utilizado la base de datos SOLMET, pudiendo ser de gran utilidad, no se usó en este caso para evitar datos redundantes. Los datos diarios que esta base proporciona son integrados de medidas horarias.

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Al igual que SOLMET, esta base de datos también proporciona una de las primeras medidas de radiación solar. Periodo de registro: de Enero de 1952 a Diciembre de 1976. Resolución temporal: Diaria. Cobertura espacial: Estados Unidos. Resolución espacial: 26 estaciones de medida. Elementos de la base de datos y fuentes: Contabiliza horarios de amanecer y crepúsculo, radiación extraterrestre (basado en la constante solar, 1377 W/m2), radiación global horizontal medida por integradores mecánicos y registradores de curva continua, y cantidades diarias calculadas por recapitulación de valores horarios, porcentajes de horas de sol, temperatura (máximos y mínimos), precipitaciones, nevadas, etc. Ninguna de las 26 estaciones de SOLDAY están en la base de datos horarios de SOLMET. Control de calidad de datos: El historial individual de cada estación contiene la información pertinente, haciendo posible la correcta interpretación de los datos. No se ha usado ningún modelo para completar información deficiente en los casos en los que hay más de 60 días seguidos sin valores claros correspondientes al entorno de la hora del mediodía. Estimación de incertidumbres: Basadas en el conocimiento de características de medida de Eppley Laboratory, Inc., en los piranómetros modelo 50 y PSP usados para medir la radiación global horizontal en las estaciones SOLDAY la incertidumbre está estimada en un ±10%. Los datos medidos por los radiómetros Model PSP no fueron corregidos en lo que se refiere a la descalibración por cambios térmicos, ya que se descubrió que esto ocurría con posterioridad. Disponibilidad:

NCDC,

NESDIS,

NOAA,

U.S.

Department

of

Commerce,

www.ncdc.noaa.gov.

20

Actualizaciones: hecha pública en 1979, SOLDAY fue reemplazada en 1992 por la base de datos NSRDB de 1961-1990, al igual que SOLMET.

Typical Meteorological Year (TMY). Un año meteorológico tipo proporciona un único año de medidas horarias de radiación y otras medidas meteorológicas que permiten comparar distintos tipos de sistemas y configuraciones para una o más ubicaciones. Un TMY no es necesariamente un buen indicador de condiciones del año próximo, o incluso de los 5 años próximos. Sin embargo, este representa las condiciones supuestamente típicas que se darán de media en un largo periodo de tiempo, del orden de magnitud de 30 años. Debido a que el TMY representa condiciones típicas más que condiciones extremas, ésta información no debe usarse para suponer condiciones más desfavorables en diseño de sistemas. El TMY versión 1 es un subconjunto de las medidas horarias de SOLMET y el modelo ERSATZ estimado para 248 ubicaciones en los Estados Unidos. En general, los datos de un año meteorológico tipo consisten en meses típicos concadenados para completar un año con 8760 medidas horarias. El TMY1 proporciona información horaria sobre radiación directa normal y radiación global horizontal, aparte de otras variables meteorológicas. Periodo de medida: Un año representativo de la base de datos SOLMET/ERSATZ de 1952 a 1976. Resolución temporal: Horaria. Cobertura espacial: Estados Unidos y algunos territorios (ver figura 3.2.1.). Resolución espacial: 26 estaciones de medida y 222 estaciones modeladas. Elementos de la base de datos y fuentes: radiación extraterrestre, radiación global horizontal (observada en SOLMET o modelada en ERSATZ, revisada por ingeniería), radiación directa normal (estimada de la global), minutos de sol, nubes 21

y condiciones meteorológicas en superficie (temperatura, velocidad del viento, presión, nieve, visibilidad horizontal, condiciones de cielo, etc.). Control de calidad de datos: Los datos que faltaban de radiación global fueron rellenados por medio de modelos (modelo de cielo claro). Toda la información acerca de la radiación directa normal es calculada a partir de relaciones de regresión, basándose en la información acerca de radiación global y directa horarias de cuatro estaciones de medida: Livermore (California), Raleigh (Carolina del Norte), Maynard (Massachusetts) y Fort Hood (Texas). Estimación de incertidumbres: Basado en comparaciones con posteriores medidas de la red NOAA de 1977 a 1980, las cantidades diarias de radiación global y directa de SOLMET tienen una incertidumbre de un ± 7.5% y ± 10% respectivamente. Del mismo modo, las mismas para ERSATZ tienen unas precisiones del ± 10% y ± 20%, respectivamente. Disponibilidad:

NCDC,

NESDIS,

NOAA,

U.S.

Department

of

Commerce,

www.ncdc.noaa.gov/. Actualizaciones: el TMY se lanzó en 1978. El TMY versión 2 (TMY2) está basado en medidas de NSRDB de 1961 a 1990 y está disponible desde 1994. El TMY versión 3 (TMY3) está basado en medidas de 1976 a 2005 de NSRDB, y está disponible desde 2008.

1961–1990 National Solar Radiation Database NREL completó la base de datos NSRDB 1961-1990 en 1992. Esta base de datos consiste en completos modelos horarios (93%) y medidas (7%) de radiación solar de 239 puntos de Estados Unidos. Este registro incluye las medidas meteorológicas asociadas, como la temperatura, humedad, tiempo de cubrimiento de nubes y visibilidad. Los datos sobre las medidas de radiación solar están incluidos en NSRD cuando éstas existen en las 52 estaciones NSRDB, pero ninguna tiene medidas continuas en largos periodos de tiempo. Toda la información sobre radiación global horizontal se ha modelado utilizando el modelo de radiación solar 22

METSTAT. Las medidas de radiación directa normal estaban disponibles ya en las primeras estaciones; aún así estos datos se modelaron por medio de la información meteorológica disponible. La NSRDB contiene sumarios estadísticos procedentes de los datos horarios del periodo completo de captación de datos de todas las estaciones. Para los datos de radiación solar, estos estadísticos incluyen la media y las desviaciones típicas del la energía solar total diaria (radiación directa normal, radiación horizontal difusa y radiación global horizontal) para cada estación-año-mes y cada estaciónaño. Las medias y desviaciones típicas mensuales y anuales desde 1961 a 1990 también están disponibles. Con respecto a los elementos meteorológicos, solo se han calculado las medias mensuales, anuales y de los 30 años que dura el periodo, mientras que para los valores horarios se calculan medias y desviaciones típicas mensuales, anuales y de los 30 años para radiación directa normal, radiación difusa horizontal y radiación global horizontal. Las medias pueden usarse para preparar perfiles medios diurnos de energía solar horaria. Los valores horarios también se cuantifican según la frecuencia con que se dan en intervalos de 50 W·h/m2, de 0 a 1200 W·h/m2, permitiendo la fácil representación en histogramas y distribuciones de frecuencia acumulada. Otro estudio que ofrece esta base de datos es el de persistencia, que consiste en contar el número de veces que una determinada variable solar total diaria se sitúa por debajo o por encima de un umbral fijado en periodos de 1 a 15 días. Estos cálculos se hicieron para el periodo completo de 1961 a 1990. Periodo de registro: 1961-1990. Resolución temporal: horaria. Cobertura espacial: Estados Unidos, Guam y Puerto Rico (ver figura 3.2.2.). Resolución espacial: 239 estaciones (56 de ellas contienen menor número de medidas).

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Elementos de la base de datos y fuentes: datos horarios sobre radiación global horizontal, radiación directa normal, radiación difusa horizontal, radiación extraterrestre, extraterrestre normal directa, cubrimiento total del cielo, cubrimiento opaco del cielo, temperatura de bulbo húmedo, humedad relativa, presión atmosférica, visibilidad horizontal, velocidad y dirección del viento, tiempo atmosférico presente, profundidad óptica de aerosoles, total de precipitaciones, profundidad de nevadas, número de días desde la nevada anterior. Alrededor del 93% de los datos de radiación se modelaron por medio de observaciones con nubes. La medición de radiación directa normal está disponible en todas las estaciones. Control de calidad de la información: Un método automático de procesamiento de datos fue desarrollado para aportar garantías de calidad en cada medida de radiación solar horaria y meteorológica. Este método proporciona información sobre la fuente y el grado de incertidumbre del dato, permitiendo al usuario evaluar su utilidad. A causa de las dificultades encontradas frecuentemente al medir radiación solar y el resultante desconocimiento de la calidad de dicha información, se hizo un gran esfuerzo en desarrollar programas de tratamiento de datos a posteriori que eliminaran estos errores. Estos análisis fueron imprescindibles para asegurar que los datos seleccionados para desarrollar el modelo y otras aplicaciones fueron los de mejor calidad disponible. El análisis también fue necesario para calcular el grado de precisión de las medidas de radiación solar. Se desarrolló por lo tanto un software de análisis de calidad (SERI QC) para solventar estas necesidades (NREL 1993). SERI QC está basado en el establecimiento de unos límites entre los que deben aceptarse una serie de datos aceptables. Esto es similar a análisis anteriores de calidad que se hacían por medio de valores de radiación extraterrestre para fijar el límite superior y la radiación nula para el límite inferior. SERI QC mejoró la sofisticación de esta aproximación estableciendo condiciones límite mucho más restrictivas en función de la localización y el mes de la medida.

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Figura 3.2.2. 239 estaciones originales de 1961-1990 NSRDB y 1454 estaciones en 1991-2005 NSRDB. Disponibilidad: NCDC, NESDIS, NOAA, U.S. Department of Commerce Renewable Energy Data Sources en www.ncdc.noaa.gov/oa/reds/index.html. Sólo los datos solares y documentación son mantenidas por el NREL Renewable Resource Data Center (RRDC) en http://rredc.nrel.gov/solar/old_data/nsrdb/1961-1990.

Typical Meteorological Year, Version 2 El TMY2 es la primera actualización del TMY. Este se calcula de la misma manera, pero tomando como datos de partida aquellos de NSRDB que van desde 1961 a 1990. Tras el triunfo de la versión anterior,

la NSRDB intentó mejorarla

por medio de: 25



Mejores modelos para estimar variables (más del 90% de la información solar en ambas bases de datos proviene de modelo).



Más medidas, entre las que se incluye la radiación directa normal.



Mejores métodos de calibrado de instrumentos.



Rigurosos métodos de estudio de la calidad de los datos.

Una comparación entre la primera y la segunda versión demuestra de forma clara la mejora conseguida, e incita a continuar mejorando el proyecto con sucesivas versiones. En un análisis de magnitudes anuales, el 40% de las estaciones de SOLMET/ERSATZ tenían medidas de radiación global horizontal que diferían en más de un 5% con respecto al TMY versión 1; algunas estaciones mostraban diferencias superiores al 18% (Marion y Myers 1992). Con respecto a la radiación directa normal, el 60% de las estaciones de SOLMET/ERSATZ tenían errores superiores al 5%; algunas llegaban a contener errores del orden del 33%. El desacuerdo entre las dos versiones es aún mayor cuando se comparan las medidas mensuales. Un análisis de datos de cubrimiento de nubes indicaba pequeñas y despreciables diferencias entre los dos modelos; como consecuencia, la mayoría de las diferencias encontradas en las medidas de estas dos versiones eran atribuidas a diferencias en la calibración de los instrumentos y a los distintos modelos de radiación utilizados. Debido a las diferencias en las bases de datos de las que estas dos versiones de año meteorológico tipo provienen, el TMY y el TMY2 difieren. Para algunas estaciones esta diferencia es menor, pero para otras puede llegar a ser bastante significante. Periodo de registro: un año representativo del periodo 1961-1990. Resolución temporal: horaria. 26

Cobertura espacial: Estados Unidos y algunos territorios (ver figura 3.2.1.). Resolución espacial: 239 estaciones. Elementos de la base de datos y fuentes: radiación global horizontal, radiación directa normal, radiación horizontal difusa y radiación extraterrestre horarias, radiación extraterrestre directa normal, temperatura de bulbo húmedo, humedad relativa, presión atmosférica, visibilidad horizontal, velocidad y dirección del viento, tiempo atmosférico actual, agua de precipitaciones, nieve, número de días desde la última nevada. En torno al 93% de los datos de radiación fueron modelados a partir de observaciones de nubes. Las medidas de radiación directa normal están disponibles sólo en las estaciones principales. El formato de los archivos en el TMY versión 2 es diferente al utilizado en el NSRDB y en la primera versión de éste. Control de calidad de la información: La información es completa. Cada medida del archivo contiene valores para la radiación solar, iluminancia y variables meteorológicas. Existe un coeficiente de dos cifras ligado a cada medida que nos indica si dicho valor ha sido medido, modelado o si falta. Estimación de incertidumbres: El TMY versión 2 se comparó con la base de datos de 30 años de NSRDB para mostrar diferencias entre el TMY y series temporales de medidas muy largas para las mismas estaciones. Estas comparaciones se hicieron en medidas mensuales y anuales para radiación directa normal y radiación global horizontal, y dieron una buena visión de la representatividad de dicho año meteorológico tipo con respecto a los 30 años de medidas. En medidas anuales, El TMY versión 2 se acerca bastante a la base de datos. Sin embargo, las comparaciones de las variables mensuales indican que estas variables son menos representativas (ver tabla 3.2.1).

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Data Element GHI ± 0.20 ± 0.06 DNI ± 0.50 ± 0.16 Global on tilted surface (tilt angle = site latitude)

Confidence Interval (kWh/m2 per day) Monthly Annual ± 0.20 ± 0.06 ± 0.50 ± 0.16 ± 0.29

± 0.09

Tabla 3.2.1. Disponibilidad: NREL RRDC en http://rredc.nrel.gov/solar/old_data/nsrdb/19611990/tmy2/. Actualizaciones: el TMY se lanzó en 1978. El TMY versión 2 (TMY2) está basado en medidas de NSRDB de 1961 a 1990 y está disponible desde 1994. El TMY versión 3 (TMY3) está basado en medidas de 1976 a 2005 de NSRDB, y está disponible desde 2008.

World Meteorological Organization World Radiation Data Center Fundada en 1962, el Centro Mundial de Datos de Radiación (World Radiation Data Center) es uno de los centros mundiales de datos reconocidos por la Organización Mundial Meteorológica (World Meteorological Organization, WMO). Ubicado en el Observatorio Geofísico Principal de St. Petersburgo, en Rusia, la WRDC ha agrupado, archivado y publicado datos de radiación solar de estaciones por todo el mundo, de acuerdo con la resolución 31 del Comité Ejecutivo XVIII de la WMO, el cual asegura la viabilidad de estos datos para investigaciones de la comunidad científica internacional. Las medidas de radiación global horizontal total diaria comprenden la mayoría de los datos de más de 1000 localidades que han contribuido en este proyecto. Algunas medidas de radiación difusa, duración de día y balances de radiación están también registradas. La información es suministrada principalmente por los servicios meteorológicos nacionales de los países que contribuyen. Algunas medidas horarias están ya disponibles para unas pocas de estaciones de medida.

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Periodo de registro: de 1964 hasta el presente. Resolución temporal: Medidas totales diarias y algunas horarias para determinados emplazamientos. Cobertura espacial: Global (ver figura 3.2.4.). Resolución espacial: Más de 1000 estaciones de medida. Elementos de la base de datos y fuentes: Principalmente radiación global horizontal total diaria, balances de radiación y duración del día, aunque también hay algunas medidas de radiación directa normal y radiación horizontal difusa. Algunas medidas horarias están disponibles para determinados sitios. Control de calidad de la información: En un esfuerzo por disminuir las diferencias entre los distintos procedimientos de toma y tratamiento de datos llevados a cabo por las diferentes estaciones, la WRDC tiene unos términos de procesamiento de datos comunes a todas ellas. Sin embargo, este procedimiento se lleva a cabo sin tener en cuenta las condiciones meteorológicas existentes en cada lugar en concreto. Estimación de incertidumbres: No hay información. Disponibilidad: http://wrdc-mgo.nrel.gov and http://wrdc.mgo.rssi.ru.

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Figura 3.2.4. Estaciones de medida de la WRDC.

Western Energy Supply and Transmission Associates Solar Monitoring Network En los años 70, Southern California Edison propuso a la Asociación de Abastecimiento y Transmisión del Oeste expandir la toma de medidas de larga duración hacia fuera del territorio de Southern California Edison en un esfuerzo para consolidar una importante base de datos solares. Poco tiempo después, la Red de Monitorización de Abastecimiento de Energía y Transmisión Solar incluyó 52 estaciones en 6 estados del oeste (Arizona, California, Colorado, nevada, Nuevo Méjico y Wyoming). Esta red operó 5 años, de 1976 a 1980, registrando tanto radiación global horizontal y radiación directa normal como temperaturas de bulbo húmedo cada 15 minutos. No todas las estaciones estuvieron en operación los 5 años, aunque el tiempo que lo estuvieron sí registraron todos los parámetros. Trece estaciones aportaron datos en la primera publicación de la Red de Asociados del Oeste en 1976. Periodo de registro: de 1976 a 1980. Resolución temporal: 15 minutos. 30

Cobertura espacial: Arizona, California, Colorado, nevada, Nuevo Méjico y Wyoming. Resolución espacial: 52 estaciones de medida (ver figura 3.2.5).

Figura 3.2.5. 52 estaciones de medida de la Red de Monitorización de Abastecimiento de Energía y Transmisión Solar.

Elementos de la base de datos y fuentes: radiación global horizontal, radiación directa normal y temperatura de bulbo húmedo medidas con piranómetros (Eppley Black and White, Eppley PSP, y el Spectrolab Spectrosun SR75) y pirheliómetros (Eppley NIP) con seguidores solares automáticos. La radiación directa normal se midió en 26 de las 52 estaciones. Control de calidad de la información: El Southern California Edison elaboró un riguroso programa para el mantenimiento y calibración de los radiómetros para la Red de Monitorización de Abastecimiento de Energía y Transmisión Solar. Este 31

procedimiento incluía una frecuencia de mantenimiento de una vez a la semana para estaciones que registraran radiación global horizontal y temperatura de bulbo húmedo. Se limpiaba el piranómetro y se comprobaba la parte electrónica para una correcta operación. En estaciones que también medían la radiación directa normal, el procedimiento exigía que dicho mantenimiento se realizara tres veces por semana. Este mantenimiento incluía el ajuste del seguidor solar automático para corregir cambios en la declinación y azimut. Todos los radiómetros de la red se calibraban dos veces por año. Estimación de incertidumbres: La precisión de las medidas de radiación global horizontal total diaria se estima en ± 5%, mientras que la misma variable para la radiación directa normal sería de ± 8%. Disponibilidad: Los datos y la documentación son mantenidos por el NREL RRDC en http://rredc.nrel. gov/solar/pubs/wa/wa_index.html. Actualizaciones: Lanzado en 1981.

Pacific Northwest Solar Radiation Data Network La Red de Datos Solares del Noroeste Pacífico de la Universidad de Oregon tiene la serie de medidas de radiación directa normal continua más larga en el tiempo en los Estados Unidos. Estas mediciones empiezan en 1977 con una red de 11 estaciones, con un objetivo claro de de proveer de información solar de alta calidad y largos periodos a la comunidad científica. Este trabajo fue posible gracias a la Bonneville Power Administration, Energy Trust of Oregon, Eugene Water and Electric Board, Emerald People’s Utility District, NREL, Northwest Power and Conservation Council, y Oregon BEST. Existe información disponible sobre las estaciones de medida, los datos solares y las herramientas de software desarrolladas para el tratamiento de los datos, y hay también material de educación

disponible

de

la

Universidad

de

Oregon

en

http://solardat.uoregon.edu/index.html. 32

Periodo de registro: de 1977 al presente. Resolución temporal: 5 minutos. Cobertura espacial: Idaho, Montana, Oregon, Utah, Washington, and Wyoming. Resolución espacial: 39 estaciones de medida (ver figura 3.2.6.). Elementos de la base de datos y fuentes: radiación global horizontal, radiación directa normal, radiación horizontal difusa, irradiancia espectral e información meteorológica

(temperatura,

humedad

relativa,

presión

barométrica,

precipitaciones, cubrimiento de nubes, profundidad de nevada, etc.). Control de calidad de la información: Un coeficiente de dos dígitos va asociado a cada medida para identificar el tipo de dato que es (observado, corregido, interpolado, modelado, ausente o rechazado). Los radiómetros se calibran anualmente. Estimación de incertidumbres: Basadas en la selección de instrumentos, instalación y operación y mantenimiento, la precisión estimada para las medidas de radiación directa normal es de ±2%, la de radiación global horizontal es de ±5% y la de radiación directa normal es de ±15%. Disponibilidad: El Laboratorio de Radiación Solar de la Universidad de Oregon opera y mantiene la red de medidas y provee de información on-line en http://solardat.uoregon. edu/SolarData.html. Actualizaciones: Continuas.

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Figura 3.2.6. Red de Datos de Radiación Solar del Noroeste Pacífico operada por la Universidad de Oregon.

NOAA Network Coincidiendo con la rehabilitación de los datos de larga duración de NWS in los años 70, DOE y NOAA cofundaron la reconstrucción de la red de medidas solares de NWS. La nueva red de 39 estaciones dispuso de nueva instrumentación con el nuevo laboratorio Eppley, piranómetros modelo PSP y pirheliómetros modelo NIP para medir la radiación directa y global. Siete estaciones compartieron los piranómetros PSP para medir radiación difusa. También se instalaron nuevos sistemas de adquisición de datos para registrar digitalmente las señales de los radiómetros cada minuto. Los radiómetros se calibraban anualmente en las instalaciones de investigación solar de NOAA en Boulder, Colorado. La información 34

obtenida fue procesada en 9 cintas magnéticas por NCDC. Esta base de datos representa la serie más completa de medidas solares que había existido hasta el momento en los Estados Unidos. Periodo de registro: 1977 - 1980. Resolución temporal: horaria. Cobertura espacial: Estados Unidos y algunos territorios (ver Figura 3.2.7.). Resolución espacial: 39 estaciones de medida. Elementos de la base de datos y fuentes: radiación global horizontal, radiación directa normal, radiación horizontal difusa (7 estaciones), temperatura del aire, humedad relativa,

nubosidad, presión barométrica, velocidad y dirección del

viento a 10 metros, precipitaciones, nieve, Control de calidad de la información: El sistema de procesamiento de datos fue desarrollado por NCDC usando los procedimientos normalizados que incluían la inspección visual de las medidas tomadas. Los radiómetros se calibraron anualmente en Boulder, Colorado. Los informes y archivos de datos digitales se producían de forma mensual por el NCDC. Las medidas de las termopilas no se corregían de offset, lo cual fue descubierto mucho después. Estimación de incertidumbres: Basándose en la elección de instrumentos, su instalación y O&M, la estimación de incertidumbres respecto a los totales diarios son de: ±2% para radiación directa normal, ±5% para radiación global horizontal y ±15% para la radiación horizontal difusa. Disponibilidad: NCDC; Servicio de Medioambiente, Satélite e Información; NOAA, Departamento de Comercio de los Estados Unidos en www.ncdc.noaa.gov. Actualizaciones: La última puesta al día se realizó en 1983.

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Figura 3.2.7. Estaciones de NOAA.

Solar Energy and Meteorological Research Training Sites Reconociendo la necesidad de una mano de obra preparada y avanzar así en el conocimiento de la medición de la radiación solar y las variables meteorológicas, DOE y el Instituto de Investigación Solar (ahora NREL) solicitó participación a las universidades y colleges americanos para el programa Solar Energy and Meteorological Research Training Sites (SEMRTS). Periodo de registro: 1979 – 1983. Resolución temporal: 1 minuto. Cobertura espacial: Fairbanks, Alaska; Atlanta, Georgia; Albany, New York; San Antonio, Texas (ver figura 3.2.8.). Resolución espacial: Cuatro estaciones de medida.

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Elementos de la base de datos y fuentes: radiación global horizontal, radiación directa normal y radiación horizontal difusa, radiación global en superficies inclinadas varias, radiación infrarroja, radiación ultravioleta y otras radiaciones espectrales y medida de condiciones meteorológicas en superficie (temperatura, humedad relativa, presión, visibilidad, dirección y velocidad del viento a 10 metros de altura, precipitaciones…). Control de calidad de la información: Minuciosa selección, instalación y mantenimiento de la instrumentación. Se han desarrollados programas de análisis automático de los datos. Estimación de incertidumbres: Basándose en los tipos de radiómetros, su instalación y O&M, las incertidumbres son de ±7% para radiación global horizontal, ±3% para radiación directa normal y ±15% para la radiación horizontal difusa, +5W/m2. Disponibilidad: Las medidas y la documentación las mantiene la RRDC de NREL en http://rredc.nrel. gov/solar/old_data/semrts/. Actualizaciones: Lanzada en 1985.

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Figura 3.2.8. Los SEMRTS lograron la primera base de datos solares minutal de los Estados Unidos.

DAYMET DAYMET genera totales diarios de las siguientes variables: temperatura, precipitaciones, humedad y radiación global horizontal de un gran número de regiones. El modelo fue desarrollado por la Universidad de Montana, por el Numerical Rerradynamic Simulation Group, para saciar la necesidad de buena resolución y totales diarios como entradas a los complejos modelos de las centrales térmicas. Se utilizaron observaciones diarias de temperaturas y precipitaciones máximas y mínimas de estaciones de medida terrestres para producir una base de datos diaria de 18 años (de 1980 a 1997) con una resolución de 1 km y cubriendo una superficie continua. Periodo de registro: 1980 – 1997. Resolución temporal: Diaria. 38

Cobertura espacial: Estados Unidos. Resolución espacial: 1 km. Elementos de la base de datos y fuentes: radiación global horizontal, temperatura del aire (máxima y mínima), humedad relativa y precipitaciones. Control de calidad de la información: Sin información. Estimación de incertidumbres: Sin información. Disponibilidad: www.daymet.org.

Solar Radiation Research Laboratory La SRRL se creó en el Instituto de Investigaciones en Energía Solar (ahora NREL) en 1981 para proveer de medidas continuas de fuentes solares y calificar la instrumentación disponible en el mercado. El SRRL es un laboratorio localizado en South Table Mountain, un sitio privilegiado que dispone de un acceso solar excelente durante todo el año. Aunque empezó con las medidas básicas, que son radiación directa normal, radiación global horizontal y radiación horizontal difusa en intervalos de 5 minutos, hoy en día el SRRL registra más de 130 variables en intervalos de 1 minuto, todo ello disponible en la página web del Centro de Datos de Medidas e Instrumentación (www.nrel.gov/midc/srrl_bms). Periodo de registro: 1981 hasta hoy en día. Resolución temporal: 5 minutos (desde el 15 de Julio de 1981) y 1 minuto (desde el 13 de Enero de 1999). Cobertura espacial: Golden, Colorado. Resolución espacial: Estaciones de medida.

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Elementos de la base de datos y fuentes: radiación global horizontal, radiación directa normal y radiación horizontal difusa (de bandas de sombra y discos de seguimiento), global en superficies inclinadas, radiación global reflejada, ultravioleta, infrarroja, condiciones meteorológicas en superficie (temperatura, humedad relativa, presión barométrica, precipitaciones, nieve y dirección y velocidad del viento a diferentes alturas). Control de calidad de la información: Mantenimiento diario de la instrumentación con controles automáticos de datos basados en exámenes a tiempo real de redundancias en instrumentación y comprobaciones de consistencia interna utilizando la metodología SERI-QC (NREL 1993). Los operadores son notificados de los problemas en los equipos por envío automático de mensajes de correo electrónico generados por el sistema de procesamiento. Los radiómetros se calibran al menos una vez al año con instrumentos de referencia. Estimación de incertidumbres: Basadas en la selección de instrumentos, su instalación y O&M, la precisión estimada para los valores totales diarios corregidos son: ± 2% para radiación directa normal, ± 5 % para radiación global horizontal y ± 15% + 5 W/m2 para radiación horizontal difusa. Disponibilidad: Toda esta información está disponible en el centro de datos de NREL Medidas e Instrumentación: www.nrel.gov/midc/srrl_bms. Actualizaciones: Esta base de datos se actualiza cada hora.

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