Implementación del modelo LCIM para la estimación de radiación solar en la superficie de Salta capital y El Rosal

Abstract

En este trabajo se analiza el desempeño del modelo satelital LCIM para la estimación de la irradiancia solar en plano horizontal (GHI) en toda condición de cielo sobre dos sitios de la provincia de Salta, fuera de su región de entrenamiento: Salta Capital (1200 msnm) y El Rosal (3355 msnm). Este modelo semi-empírico ha sido desarrollado por el Laboratorio de Energía Solar de la Universidad de la República, Uruguay (LES) para la Pampa Húmeda. En segunda instancia, se propone y analiza un reentrenamiento sobre los parámetros empíricos del modelo para mejorar su precisión de sus estimativos de GHI en los sitios estudiados. Para ello se necesitó contar con: (i) medidas de GHI en ambos sitios, para entrenamiento y validación, (ii) un modelo preciso para estimar GHI en condiciones de cielo claro (modelo ESRA para Salta Capital y modelo McClear para El Rosal) e (iii) información del canal visible del satélite GOES-East. Además, como referencia se evalúan los estimativos del modelo Heliosat-4, provisto por el servicio de acceso gratuito de Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS). Los resultados muestran que el modelo LCIM original adapta mejor respecto a las mediciones en tierra que el modelo Heliosat-4 (rRMSE de LCIM: 20,1% y 15,1%, mientras que Heliosat-4: 27,7% y 29,4%, para Salta Capital y El Rosal respectivamente). En segunda instancia, se analiza y ajusta el cálculo del índice de nubosidad para su aplicación sobre una zona de alto albedo superficial como El Rosal. Las desviaciones rRMSE de las adaptaciones fueron del 19,7% y 12,9% para Salta y El Rosal (con el nuevo índice) respectivamente, mejorando su desempeño en su versión original en ambos sitios (20,1% y 15,1%).

This work analyzes the performance of the LCIM satellite model for estimating Global Horizontal Irradiance (GHI) under all-sky conditions at two sites in the province of Salta, Argentina, outside its training region: Salta Capital (1200 meters above sea level) and El Rosal (3355 meters above sea level). This semi-empirical model was developed by the Laboratorio de Energía Solar of the Universidad de la Republica, Uruguay (LES), for the Pampa Húmeda. Additionally, a retraining of the model’s empirical parameters is proposed and analyzed to improve the accuracy of its GHI estimates at the studied sites. For this purpose, the following data were required: (i) GHI measurements at both sites for training and validation, (ii) a precise model to estimate GHI under clear sky conditions (the ESRA model for Salta Capital and the McClear model for El Rosal), and (iii) information from the visible channel of the GOES-East satellite. Furthermore, the estimates from the Heliosat-4 model, provided by the free access service of the Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS), were evaluated as a reference. The results show that the original LCIM model adapts better to ground measurements than the Heliosat-4 model (LCIM rRMSE: 20.1% and 15.1%, while Heliosat-4: 27.7% and 29.4%, for Salta Capital and El Rosal, respectively). Additionally, the calculation of the cloud index was analyzed and adjusted for its application to a high surface albedo area like El Rosal. The rRMSE deviations of the adaptations were 19.7% and 12.9% for Salta and El Rosal (with the new index), respectively, improving its performance over the original version at both sites (20.1% and 15.1%).