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FORESUN: previsione operativa della radiazione solare diretta e globale

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FORESUN: previsione operativa della radiazione solare diretta e globale

E¿ stata implementata la catena operativa per la previsione giornaliera di irradiazione solare globale, diffusa e diretta normale, composta da un modello meteorologico ad area limitata ed uno di trasferimento radiativo. Leprevisioni orarie fino a tre giorni in avanti sono state ottenute con il modello meteorologico RAMS eseguito su tutto il territorio nazionale a risoluzione di 5km. Confronti sono stati effettuati anche con modelli gestiti da altri centri meteorologici e con una versione modificata dello schema radiativo presente in RAMS. Per le verifiche sono state usate le misure in tre siti italiani climaticamente differenti: Milano, Casaccia e Catania.

Valutazioni dell’irradianza solare superficiale sono utilizzate da un numero crescente di compagnie energetiche solari al fine di prevedere la produzione elettrica da parte di impianti solari per i prossimi giorni e per stimare la producibilità nei luoghi in cui non siano disponibili misure. A causa dell’intermittenza della risorsa solare, per lo più dovuta alle condizioni meteorologiche, una gestione efficiente dell’energia solare nella rete elettrica richiede previsioni affidabili. A questo scopo sono stati sviluppati modelli di previsione, che, basati sulla simulazione dinamica delle principali variabili meteorologiche, sono in grado di calcolare nel futuro le componenti radiative più utili agli utilizzatori finali, come l’irradianza globale su piano orizzontale per i sistemi fotovoltaici e la radiazione diretta su piano normale (DNI) per quelli a concentrazione. E’ stato utilizzato e testato un sistema di previsione tre giorni in avanti della radiazione globale, diffusa e DNI, basato su un modello di trasferimento radiativo diagnostico (RTM), che necessita dei profili verticali di variabili fornite da un modello numerico di previsione (NWP), come il LAMI (suite italiana del progetto COSMO) o RAMS (Regional Atmosphere Meteorological System). Parte cruciale della simulazione modellistica è lo schema di trasferimento radiativo, ovvero quella parte di codice che calcola l’attenuazione della radiazione solare dovuta a tutti i componenti dell’atmosfera, nubi comprese. In questo lavoro sono stati utilizzati e confrontati alcuni schemi di trasferimento radiativo: uno basato sulla parametrizzazione di Geleyn-Hollingworth, uno sullo schema Kato2 presente nella libreria opensource LibRadtran, e lo schema Harrington implementato in RAMS. Ogni schema radiativo è molto sensibile alla fase condensata presente in atmosfera, ovvero alla copertura nuvolosa frazionaria e al contenuto di acqua liquida e solida, per cui la microfisica dei fenomeni di cambiamento di stato dell’acqua riveste un ruolo molto importante. Abbiamo usato alcuni modelli diagnostici di copertura nuvolosa frazionaria basati sull’umidità relativa, oltre ai valori prodotti direttamente da LAMI e RAMS.Abbiamo confrontato i valori previsti di globale e diffusa, prodotti dai tre metodi, con misure in alcuni siti italiani; inoltre, è stato applicato un metodo di correzione statistica (MOS) per ridurre gli errori, soprattutto per la componente diffusa.In condizioni di cielo sereno tutti gli schemi conseguono ottimi risultati, con un errore quadratico medio relativo (rRMSE) di circa 6÷8%. Globalmente, invece, in tutte le condizioni atmosferiche, le prestazioni migliori mostrano un rRMSE di circa il 25÷35% per i dati orari e del 18÷22% per i dati giornalieri. Queste cifre dipendono molto dalla climatologia del sito, ovvero dalla percentuale di giorni di cielo sereno. Successivamente sono state implementate alcune modifiche allo schema radiativo di RAMS, migliorando molto la previsione della componente globale e diffusa per tutti i siti di misura considerati.

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