An optimized prediction of solar resource by a numerical weather prediction model and photovoltaic technology evaluation for a semi-desert climate zone
- Autores: Ian Mateo Sosa Tinoco
- Directores de la Tesis: M. Ángeles López Agüera (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidade de Santiago de Compostela ( España ) en 2015
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Manuel Pérez Donsión (presid.), Gonzalo Miguez Macho (secret.), Antonio Moura Joyce (voc.), Armando Ambrosio López (voc.), Joaquín Diéguez Novoa (voc.)
- Programa de doctorado: Programa Oficial de Doctorado en Energías Renovables y Sostenibilidad Energética
- Menciones:
- Europea
- Calificación: Sobresaliente Cum Laude
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: MINERVA
- Resumen
- español
Este trabajo de Tesis Doctoral se enmarca tanto en el área de predicción de recurso solar como en la selección de la tecnología solar adecuada para su captación en una zona climática semidesértica específica (Sur de la provincia de Sonora, México).
El desarrollo de atlas de recurso energético solar se realiza mediante el uso de Modelos Numéricos de Predicción Meteorológica (MNPM) validado mediante estaciones meteorológicas con una base de datos de entre 3 y 8 años. La definición de un año tipo de irradiación solar, utilizando un histórico de 30 años, permite optimizar el tiempo de cálculo sin perjuicio de la sensibilidad del método.
En el trabajo, se analizan siete parametrizaciones de cúmulos, con diferentes descripciones de los efectos convectivos que afectan directamente la formación microfísica de hidrometeoros y por tanto, indirectamente a la irradiación solar. Este estudio permite optimizar el uso del MNPM en regiones afectadas por fenómenos climatológicos específicos. La parametrización New Simple Arakawa-Schubert se perfila como la más adecuada para la región en estaciones climatológicas extremas (verano e invierno). Como comprobación, se analizó la respuesta para una estación del año intermedia (primavera). En todos los casos, la precisión obtenida es alta en comparación a resultados previos. La bondad de los resultados obtenidos permite concluir que el modelo propuesto, con las parametrizaciones seleccionadas, es el más adecuado para la elaboración de bases de datos de irradiación global tanto en la región como en otras de condiciones climatológicas similares.
Por último, se propone un mapa de tecnología solar fotovoltaica apropiada. Para ello se ha realizado un estudio comparativo de diferentes tecnologías de módulos solares fotovoltaicos. En particular silicio monocristalino, silicio policristalino (tecnología estándar (Método de Czochralski) y UMG (extracción metalúrgica ), y capa delgada (CIS) con el fin de establecer la tecnología óptima para la región en estudio.
- English
The doctoral thesis is framed in the field of solar resource energy prediction as well as the selection of adequate photovoltaic technology for a semi-desert specific region (south of Sonora-Mexico).
The research is focused on the development of a methodology for the development of solar energy resource maps using Numerical Weather Prediction (NWP) models validated with weather stations data base ranging between 3 to 8 years data. In order to optimize the calculation time, without prejudice of the sensitivity of the method is proposed to use a type of solar irradiation year, selected by identifying the most representative days from a database of 30 years.
In the study seven cumulus parametrization are compared, which establish convective effects that indirectly affect the solar irradiation and directly the formation of hydrometeors in microphysics parameterization. The convective parameterization New Simple Arakawa-Schubert was the most appropriate for the region in two extreme seasons (summer and winter). In addition, a third test was performed to determine the response of the model in an intermediate year season (spring). The precision of the results obtained is high in comparison to previous results given in literature.
The goodness of the results allows concluding that the meteorological model, with the selected parameterizations, could be used to develop a database of global horizontal irradiation in the selected region but also in regions with similar conditions.
Finally, an appropriate selection of solar photovoltaic technologies based on different climate regions is proposed. For this reason, a comparative study of different technologies of photovoltaic solar modules (monocrystalline silicon, polycrystalline silicon (standard technology silicon and UMG – Upgraded Metallurgical Grade silicon) and CIS -Copper, indium and selenium) with special emphasis on response on high and low levels of solar irradiation.
- español
