Satélites ayudan a plantas solares en la predicción de nubosidad



Detección precisa de la nubosidad
Detección de nubosidad. Luz proveniente de la superficie de la Tierra y detectada por el Advanced Baseline Imager (ABI) a bordo del satélite GOES-R, que se muestra en función de la longitud de onda. CRÉDITO: Carlos F.M. Coimbra

La producción de los sistemas de energía solar depende en gran medida de la nubosidad. Si bien el pronóstico del tiempo se puede utilizar para predecir la cantidad de luz solar que llega a los colectores solares terrestres, la nubosidad a menudo se caracteriza en términos simples. Como nublado, parcialmente nublado o despejado. Esto no proporciona información precisa para estimar la cantidad de luz solar disponible para las plantas de energía solar.

El método SCOPE y la nubosidad

En el Journal of Renewable and Sustainable Energy de esta semana, de AIP Publishing, se informa un nuevo método para estimar las propiedades ópticas de las nube utilizando datos de satélites lanzados recientemente. Esta nueva técnica se conoce como Estimación de la propiedad óptica de la nube espectral, o SCOPE.

En 2016, la NASA comenzó a lanzar una nueva generación de satélites ambientales operacionales geoestacionarios, la serie GOES-R. Estos satélites ocupan posiciones fijas sobre la superficie de la Tierra. Cada uno está equipado con varios instrumentos sofisticados. Entre ellos el Advanced Baseline Imager o ABI, que puede detectar la radiación que surge de la Tierra en longitudes de onda específicas.

El método SCOPE estima tres propiedades de las nubes que determinan la cantidad de luz solar que llega a la superficie de la Tierra. La primera, la altura de la cima de la nube, es la altitud correspondiente a la cima de cada nube. El segundo, el grosor de la nube, es simplemente la diferencia de altitud entre la parte superior e inferior de una nube. La tercera propiedad es la profundidad óptica de la nube, una medida de cómo una nube modifica la luz que la atraviesa.

Las nubes son, esencialmente, masas flotantes de agua condensada

El agua toma múltiples formas como gotas líquidas o cristales de hielo de diferentes tamaños. Estas diferentes formas de agua absorben la luz en diferentes cantidades, afectando la profundidad óptica de una nube.

La cantidad de luz absorbida también depende de la longitud de onda de la luz. La absorción es especialmente variable para la luz en el rango infrarrojo más amplio del espectro, pero no tanto para la luz en el rango visible más estrecho.

El método SCOPE estima simultáneamente el grosor de la nube, la altura superior y la profundidad óptica mediante el acoplamiento de los datos del sensor ABI de los satélites GOES-R a un modelo atmosférico. Otras dos entradas al modelo provienen de estaciones meteorológicas terrestres: temperatura ambiente y humedad relativa en el suelo. Estos se utilizan para ajustar los perfiles verticales de temperatura y concentración de gas en el modelo.

La precisión de las propiedades ópticas estimadas de la nube se evaluó utilizando un año de datos de 2018 para mediciones tomadas en siete ubicaciones terrestres en los EE. UU. Durante la noche y el día, en todo tipo de clima y para una amplia cobertura espacial a 5- intervalos de minutos.

«SCOPE se puede usar tanto de día como de noche con precisión confiable. Debido a su salida de alta frecuencia durante el día, SCOPE es especialmente adecuado para proporcionar estimaciones precisas en tiempo real de las propiedades ópticas de la nube para aplicaciones de pronóstico solar».

Dijo el coautor Carlos F.M. Coimbra

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