An optimized prediction of solar resource by a numerical weather prediction model and photovoltaic technology evaluation for a semi-desert climate zone

Resumo

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.