Determinación del índice de cobertura efectiva de nubes para la estimación de radiación solar incidente en Chile
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2011
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Abstract
En el marco del proyecto FONDEF D08i1097 cuyo objetivo es evaluar el recurso solar en Chile, se implementó un modelo físico de estimación de radiación solar para el territorio chileno llamado CHILE-SR, que nace de una adaptación del modelo BRASIL-SR. El coeficiente de cobertura efectiva de nubes (CCIeff) es uno de los parámetros de mayor relevancia en los modelos de estimación de radiación al momento de definir las condiciones atmosféricas particulares de una determinada zona.
Dada la complejidad geográfica y variedad de microclimas de Chile, se identificaron ciertas falencias en la metodología de cálculo del CCIeff implementada en BRASIL-SR. Considerando esto, el objetivo de esta Tesis es crear una nueva formulación de cálculo para obtener valores del índice de cobertura con un mayor grado de precisión, por consiguiente, la propuesta de CHILE-SR es una metodología basada en una aplicación combinada de procesamiento de imágenes satelitales y reconocimiento de patrones, permitiendo la previa clasificación del tipo de cobertura antes de determinar el valor del CCIeff. Para ello se ha incorporado la información del espectro infrarrojo y el ángulo producido entre el satélite y el sol para cada lugar, permitiendo realizar un análisis bi-espectral considerando las condiciones de luminosidad de las imágenes.
Los resultados de irradiación global diaria incidente para el territorio chileno obtenidos por CHILE-SR para 58 días de análisis mostraron un rRMSE de 7,9% al compararlas con mediciones de una estación terrestre ubicada en Santiago. Los resultados fueron levemente mejores que el obtenido por BRASIL-SR, con un rRMSE de 8,5% producto que cerca del 79% de los días presentaron condiciones de cielo despejado en que ambos modelos tienen un buen desempeño. Sin embargo, al hacer la comparación sólo para un día con presencia de cobertura, se observó que CHILE-SR presenta una mayor estabilidad respecto de la estimación para cielos despejados, mientras que BRASIL-SR subestima los niveles de radiación incidente para las zonas nubosas.
Dada la complejidad geográfica y variedad de microclimas de Chile, se identificaron ciertas falencias en la metodología de cálculo del CCIeff implementada en BRASIL-SR. Considerando esto, el objetivo de esta Tesis es crear una nueva formulación de cálculo para obtener valores del índice de cobertura con un mayor grado de precisión, por consiguiente, la propuesta de CHILE-SR es una metodología basada en una aplicación combinada de procesamiento de imágenes satelitales y reconocimiento de patrones, permitiendo la previa clasificación del tipo de cobertura antes de determinar el valor del CCIeff. Para ello se ha incorporado la información del espectro infrarrojo y el ángulo producido entre el satélite y el sol para cada lugar, permitiendo realizar un análisis bi-espectral considerando las condiciones de luminosidad de las imágenes.
Los resultados de irradiación global diaria incidente para el territorio chileno obtenidos por CHILE-SR para 58 días de análisis mostraron un rRMSE de 7,9% al compararlas con mediciones de una estación terrestre ubicada en Santiago. Los resultados fueron levemente mejores que el obtenido por BRASIL-SR, con un rRMSE de 8,5% producto que cerca del 79% de los días presentaron condiciones de cielo despejado en que ambos modelos tienen un buen desempeño. Sin embargo, al hacer la comparación sólo para un día con presencia de cobertura, se observó que CHILE-SR presenta una mayor estabilidad respecto de la estimación para cielos despejados, mientras que BRASIL-SR subestima los niveles de radiación incidente para las zonas nubosas.
Description
Tesis (Magíster en Ciencias de la Ingeniería)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2011