UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA - DEPARTAMENTO DE FISICA

Estimación de la Radiación Solar en Bolivia utilizando modelos SIG e Imágenes Satelitales.

Marcelo J. Lucano Iván E. Miranda Antecedentes

1. La información sobre los niveles y zonas de mayor potencial de aprovechamiento de radiación solar es aún insuficiente y desactualizada. 2. Implementar nuevas metodologías para la estimación de la radiación solar global en el Departamento de Cochabamba y en Bolivia. 3. Mapa Solarimétrico actualizado del Departamento de Cochabamba (ONG.: ENERGETICA, Cooperación ASDI - SAREC) 4. Mapa Solarimétrico actualizado de Bolivia Metodología

1. Obtención de los datos de radiación solar para la región de estudio (metodología SSE). 2. Localización de los puntos de monitoreo en la región de estudio. 3. Interpolación de los valores de radiación a partir de los puntos de monitoreo. 4. Obtención de los niveles de radiación mensuales y anuales. 5. Identificación de las intervalos (zonas) de radiación. 6. Comparación de los datos interpolados con datos en superficie. Mapas de Radiación Solar Global Anual

Vice-Ministerio de Hidrocarburos y Energía Birhuett, E. et. al. (1998)

Modelo Cuadrático de Ogelman (1981):

H n n 2 0.195 0.675 0.142 H 0 N N Mapa de Radiación de Bolivia Técnicas SIG

Fuente: Guerra, et al., Simposio Nacional de Meteorología – UMSS, 2007 Mapa de Radiación de Bolivia Técnicas SIG

Fuente: Guerra, et al., Simposio Nacional de Meteorología – UMSS, 2007 Mapa de Radiación de Bolivia Técnicas SIG

Fuente: Guerra, et al., Simposio Nacional de Meteorología – UMSS, 2007 Estimación de la radiación solar a partir de imágenes satelitales Metodología SSE (Surface Meteorology and Solar Energy) Metodología SSE Metodología SSE

'(i, j) (i, j) Índice de nubosidad nt (0< nt <1): nt (i, j) min max (i, j) min (i, j) ’(i,j) : albedo aparente en el píxel (i,j) en t

min(i,j): albedo para cielo completamente despejado seco y limpio

max(i,j): albedo para cielo completamente nublado H (i, j) Factor de transmisión atmosférica k(i,j): k(i, j) H 0 (i, j) H(i,j) : irradiación solar superficial (superficie) r H0(i,j) : irradiación solar extraterrestre (limite superior atmósfera) H0 (i, j) ISC cos I r0 Relación entre el índice de nubosidad y el factor de transmisión atmosférica: k t (i, j) a(i, j)nt (i, j) b(i, j)

a(i,j): pendiente de la curva b(i,j): factor a cielo despejado Metodología SSE

Puntos de Monitoreo Radiación Directa Puntos de Monitoreo Radiación Difusa

Correlación entre datos observados y estimados Metodología SSE

Albedo Superficial

Cantidad de nubes Metodología SSE

Índice de Claridad

Insolación Magnitudes Estimadas

Radiación difusa: H Erbs et. al. (1982) d 1.391 3.569k 4.189k 2 2.137k 3 H

H Page (1962) d a b k H H k 0.3 k 0.8 H0 Radiación directa: Page (1962) Hb H Hd Datos de Radiación Solar (NASA – LARC) Departamento de Cochabamba Localización Geográfica de los Puntos de Monitoreo Distribución de la Radiación Solar Global Mensual

ENERO FEBRERO

Método: Superficie Móvil Distancia Inversa con exponente de peso 1, distancia esférica y segundo grado parabólico. Distribución de la Radiación Solar Global Mensual

MARZO ABRIL Distribución de la Radiación Solar Global Mensual

MAYO JUNIO Distribución de la Radiación Solar Global Mensual

JULIO AGOSTO Distribución de la Radiación Solar Global Mensual

SEPTIEMBRE OCTUBRE Distribución de la Radiación Solar Global Mensual

NOVIEMBRE DICIEMBRE Distribución de la Radiación Solar Global Anual en Cochabamba

Valores Estimados y Simulados de Radiación Solar Comparación entre valores de radiación en superficie (SENAMHI) y satelitales

Area 1 Area 2

900 900

800 800

2 2

700 700

W/m W/m 600 600

500 500 EneFebMar AbrMayJun Jul AgoSeptOct NovDic EneFebMar AbrMayJun Jul AgoSeptOct NovDic Area 3 Area 4

900 900

800 800

2 2

700 700

W/m W/m 600 600

500 500 EneFebMar AbrMayJun Jul AgoSeptOct NovDic EneFebMar AbrMayJun Jul AgoSeptOct NovDic Area 5 Area 6

900 900 Simulado

800 800 Observado

2 2

700 700

W/m W/m 600 600

500 500 EneFebMar AbrMayJun Jul AgoSeptOct NovDic EneFebMar AbrMayJun Jul AgoSeptOct NovDic Validación Departamento de Física – UMSS

Coordenadas: latitud 17º23’34.24”S, longitud 66º8’6,53”W

Error: enero - diciembre 2 – 13 %; septiembre: 17% Error promedio global: 8 %. Puntos de Monitoreo - Cochabamba

Piranómetro de monitoreo continuo de radiación

Departamento de Física UMSS Piranómetro portatil (datos de validación, período: 1 año)

- 6 puntos de monitoreo Departamento de Cochabamba (ONG: ENERGETICA)

- Totora - Tapacari - Anzaldo - Ivirgarzama - Villa Tunari - Independencia Control de datos (cantidad y calidad): error promedio 18 % Estimación de los datos en superficie. Instrumentos Utilizados

Piranómetro Kipp & Zonen Clase 2 Data Logger Campbell CR800 METODOLOGIAS ALTERNATIVAS Extensión Solar Radiation – ArcGIS

CLAS – Centro de Levantamientos Aeroespaciales (UMSS) Modelos de Elevación Digital (MED’s)

Proyecto SRTM – NASA (Febrero 2000) Modelos MED, Resolución: 3 arco segundos (90 m) Extensión Solar Analyst – Solar Radiation (ArcGIS) Modelo de Elevación Digital (MED)

MED zona de estudio: 19ºS – 65ºW Radiación Solar Media Diaria - Febrero Estimación de las Horas Brillo Registrador Campbell - Stokes Localización Geográfica Estaciones de Medición

Mapa de Radiación Solar de Cochabamba

Método de interpolación: Media móvil distancia inversa, Revista Científica Facultad de Ciencias y Tecnología Vol. 8 año 2008 (UMSS). Estimación de la radiación solar para Bolivia Área de Estudio Localización Geográfica de los Puntos de Monitoreo Distribución de la Radiación Solar Global Anual en Bolivia

Método: Superficie Móvil Distancia Inversa con exponente 1 peso 2, distancia esférica y segundo grado parabólico. Base de Datos variables climáticas - SENAMHI GRACIAS !