Bajo el título «Predicción inmediata y a muy corto plazo de la radiación solar a partir de datos de satélite y modelos numéricos», tuvo lugar el seminario organizado por la Cátedra de Ciencia de datos y aprendizaje UAM-IIC, dirigido a científicos, tecnólogos y profesionales involucrados en el análisis y explotación de predicciones de energía solar. El ponente del seminario fue Antonio Rodríguez Martínez, Jefe de Servicio de Desarrollos Medioambientales de la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET).
En esta ocasión el seminario expuso los detalles de un proyecto llevado a cabo por la AEMET y Red Eléctrica de España (REE) cuyo objetivo es mejorar la predicción de la radiación solar en los emplazamientos de las plantas solares españolas a través de Nowcasting, una técnica basada en el análisis de datos para la predicción a corto plazo. AEMET y REE trabajan juntos para diseñar, validar y poner operativa una herramienta que en intervalos de 15-30 minutos facilite predicción de radiación solar directa y global para las siguientes 4 horas, con una resolución temporal de 15 minutos.
Durante la sesión se habló del papel de los satélites meteorológicos y del NWC SAF (Satellite Application Facility for Nowcasting). Se desarrolló en detalle el estudio de la predicción de la radiación solar con satélites a partir de los modelos clásicos, el estudio de variables, la consideración de varios rangos de predicción… y se expuso la metodología, calibración y validación del modelo de Nowcasting de AEMET. Se habló de los modelos numéricos y se presentaron los primeros resultados del modelo HARMONIE.
Datos para predecir a corto plazo la radiación solar
Antonio Rodríguez Martínez explicó el uso que se le da al Meteosat Second Generation, el satélite europeo que se utiliza para la predicción a corto plazo de la radiación solar, detalló la red europea de 8 SAFS de EUMETSAT y las actividades del Consorcio NWC SAF cuyo objetivo desde 1997 es proporcionar productos derivados que aseguren el óptimo uso de los datos de los satélites meteorológicos en predicción inmediata y a muy corto plazo aplicable a los sistemas geoestacionario y polar. Este consorcio, además, es responsable del desarrollo de los productos y paquetes de software, así como de su mantenimiento, distribución, formación y soporte a los usuarios de la comunidad meteorológica internacional. Estos productos destacan por su generación en casi tiempo real, a resolución completa IR SEVIRI, en formato NetCDF y la posibilidad de que el usuario seleccione la región y su frecuencia.
Se expusieron los productos de nube y viento de NWC SAF utilizados para la predicción a corto plazo de la radiación solar a partir del estudio de los datos modélicos sobre elementos atmosféricos proporcionados por la identificación de 11 tipos de nubes diferentes (que varían según su tamaño y opacidad desde los cielos despejados a la niebla pasando por nubes fraccionales, semitransparentes, altas, etc.), la temperatura en superficie o la del aire, los niveles de vapor de agua detectados en la diferentes capas atmosféricas, los vientos de alta resolución o la extrapolación de imágenes. Y se resumieron las tres componentes principales de la radiación solar que se reciben en la superficie terrestre (la directa, la difusa y la reflejada).
Métodos y modelos predictivos en radiación solar
El esquema clásico con datos de satélite del método HELIOSAT ha experimentado diferentes desarrollos y mejoras desde 1986. Para afinar los resultados del modelo de predicción, comenzaron a incorporar datos de años previos, se ensayaron ajustes con 6 funciones diferentes (donde las cajas de 5×5 píxeles produjeron ligeras mejoras) y se consiguió representar bien la señal y la onda anual de la radiación global gracias a un nuevo enfoque en la calibración con el que se salva el problema horario estacional.
Las leyes físicas que describen la evolución de los fenómenos atmosféricos están representadas por ecuaciones complejas y no lineales que no se pueden resolver analíticamente, por lo que se utilizan modelos numéricos. Las componentes de estos modelos incluyen la asimilación de datos (para lo que se incorporan al modelo datos de las observaciones), la dinámica atmosférica (donde se utilizan técnicas numéricas que discretizan el espacio y el tiempo) y parametrizaciones físicas (radiación, superficie, turbulencia, orografía, microfísica de nubes…).
La evolución de estos modelos ha llevado hasta el modelo que se usa ahora, el modelo HARMONIE, un modelo de predicción de radiación solar de área limitada, no lineal, con una resolución espacial muy alta y con horizontes de hasta 48 horas. A futuro los modelos matemáticos podrían seguir afinándose para mejorar la predicción añadiendo al modelo más datos, combinando información de diferentes fuentes y quizá utilizando también otras técnicas como las redes neuronales.
Lo que no podemos negar, tal y como quedó patente durante el turno de preguntas y debate que cerró el seminario, es la importancia del valor económico de la predicción y su impacto económico (tanto en la generación como en el mantenimiento y la planificación a medio-corto plazo, ya sea para REE como para los usuarios) porque el equilibrio entre generación y demanda a todos los horizontes y con el mínimo tiempo de predicción repercute, por ejemplo, en la compensación de una caída, lo que afecta a su vez a los costes de generación de energía eléctrica.
Puedes descargar la presentación «Predicción inmediata y a muy corto plazo de la radiación solar a partir de datos de satélite y modelos numéricos» (PDF).