CSP, CPV or PV solar plant simulation report
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CSP, CPV or PV solar plant simulation report CSP, CPV or PV solar plant simulation report Document Transcript

  • Empresa promovida y participada por: INFORME TÉCNICO ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE X 08 de febrero de 2010
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE X Pág. 3 de 57 INFORME TÉCNICO: ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE STATION FECHA: 08 de febrero de 2010 REALIZADO POR: IRSOLAV S. L. (INVESTIGACIONES Y RECURSOS SOLARES AVANZADOS). PARA:
  • CONTENIDO 1. Introducción a la medida de la radiación solar. ..................................................................... 6 2. Descripción de la estación. .................................................................................................... 7 3. Metodología. .......................................................................................................................... 8 4. Estaciones cercanas. ........................................................................................................... 11 5. Análisis de calidad. .............................................................................................................. 15 5.1. Año 2006 (incluido diciembre 2005)............................................................................ 16 5.1.1. Diagramas Box-Whisker...................................................................................... 16 5.1.2. Medias Mensuales............................................................................................... 18 5.1.3. Estadísticas del filtrado........................................................................................ 19 5.1.4. Gráficas semanales............................................................................................. 22 5.1.5. Gráficas diarias.................................................................................................... 23 5.1.6. Comparación con estaciones .............................................................................. 26 5.1.7. Conclusiones ....................................................................................................... 26 5.2. Año 2007 ..................................................................................................................... 28 5.2.1. Diagramas Box-Whisker...................................................................................... 28 5.2.2. Medias Mensuales............................................................................................... 30 5.2.3. Estadísticas del filtrado........................................................................................ 31 5.2.4. Gráficas semanales............................................................................................. 33 5.2.5. Gráficas diarias.................................................................................................... 34 5.2.6. Comparación con estaciones .............................................................................. 36 5.2.7. Conclusiones ....................................................................................................... 37 5.3. Año 2008 ..................................................................................................................... 39 5.3.1. Diagramas Box-Whisker...................................................................................... 39 5.3.2. Medias Mensuales............................................................................................... 41 5.3.3. Estadísticas del filtrado........................................................................................ 42 5.3.4. Gráficas diarias.................................................................................................... 44 5.3.5. Comparación con estaciones .............................................................................. 47 5.3.6. Conclusiones ....................................................................................................... 48 5.4. Año 2009 ..................................................................................................................... 49 5.4.1. Diagramas Box-Whisker...................................................................................... 49 5.4.2. Medias Mensuales............................................................................................... 51 5.4.3. Estadísticas del filtrado........................................................................................ 51 5.4.4. Gráficas diarias.................................................................................................... 53 5.4.5. Conclusiones. ...................................................................................................... 54 6. Conclusiones generales....................................................................................................... 56 7. Referencias .......................................................................................................................... 57
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 6 de 57 1. Introducción a la medida de la radiación solar. La radiación solar global se define como la radiación solar recibida de un ángulo sólido de 2π estereorradianes sobre una superficie horizontal. Como consecuencia de la interacción de la radiación solar con la atmósfera terrestre, la radiación global es la suma de la componente directa proyectada (que no ha interaccionado con los componentes atmosféricos y por tanto no ha modificado su dirección de incidencia) y la componente difusa (consecuencia de los procesos de dispersión atmosférica y que puede asumirse que procede de todos los puntos de la bóveda celeste y que no tiene dirección predominante). Estas tres componentes (G, B y D) se relacionan entre si por medio de la siguiente expresión, donde θ es el ángulo cenital. cosG B D  (1.1) Las particulares características de la interacción de la radiación solar con la atmósfera terrestre hacen que para la medida de la radiación solar se emplee distintos instrumentos y/o procedimientos, dependiendo de la componente a medir. El procedimiento más fiable y completo para la medida de la radiación solar surge de las recomendaciones de la BSRN (BaseLine Surface Radiation Network) (McArthur, 1998). Esta institución recomienda la medida de las tres componentes con una configuración basada en el uso de un piranómetro para la medida de la irradiancia solar global horizontal, y otro con un dispositivo de sombreamiento para la irradiancia difusa. Finalmente la irradiancia directa normal se debe medir con un pirheliómetro montado en un seguidor solar de dos ejes. De esta forma, al medir las tres componentes se pueden usar procedimientos de evaluación de calidad de las medidas basados en la interrelación existente entre las componentes (Ec. 1.1). Los principales errores en la medida de la radiación solar los podemos agrupar en las siguientes categorías: errores sistemáticos de la medida (como por ejemplo una mala calibración del equipo), errores por mal mantenimiento (suciedad en las cúpulas de los sensores, o presencia de obstáculos), y errores del seguidor solar o de desapuntamiento. En este informe se presenta un análisis de calidad de las medidas de las tres componentes de la radiación solar basado en las recomendaciones de la BSRN.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 7 de 57 2. Descripción de la estación. En este estudio, se van a analizar los datos medidos por la estación meteorológica que COMPANY Energy tiene instalada en el término municipal de Écija en la provincia de Sevilla, en adelante STATION. La estación de STATION está localizada en una latitud X N, longitud X W y una altitud de X m (Figura 1). Figura 1: Localización geográfica de la estación IrSOLaV ha recibido de COMPANY Energy un fichero Excel con los siguientes datos medidos en la estación de STATION:  Fecha y hora de la medida.  Temperatura media (ºC).  Radiación Global (W/m2).  Radiación Difusa (W/m2).  Radiación Directa (W/m2). Los datos recibidos comprenden el período desde el 15 de diciembre de 2005 al 31 de julio del 2009, y tienen una frecuencia de medida de diez minutos.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 8 de 57 3. Metodología. Los datos de las distintas componentes medidas en la estación STATION se presentan inicialmente en base diezminutal y con la referencia temporal en GMT. Antes de proceder al análisis de calidad de las medidas se emplea una expresión para pasar el registro temporal local a tiempo solar verdadero, que es un referencial temporal independiente del lugar geométrico donde se tome la medida. El paso a tiempo solar verdadero se realiza por dos correcciones, la primera tiene en cuenta la diferencia de longitud geográfica existente entre el meridiano del observador y el meridiano de referencia respecto del cual se mide la hora, la segunda contempla diversos efectos de la órbita de la tierra a través de la ecuación del tiempo. Una vez que la referencia temporal está en tiempo solar verdadero se realizan diversas comparaciones y cálculos sobre los datos medidos: 1. Comprobación de la referencia temporal de los registros 2. Cálculo de valores horarios, diarios y medias mensuales 3. Análisis de calidad con los filtros físicos 4. Análisis de calidad con los filtros cruzados de componentes La comprobación de la referencia temporal de los registros sirve para ver que los registros temporales son correctos en términos de hora de orto y ocaso. Esta comprobación se hace de forma visual y para ello se emplea un modelo de cielo despejado. Se pintan gráficas día por día de las siguientes componentes: irradiancia directa normal de cielo despejado, irradiancia global horizontal de cielo despejado, irradiancia global horizontal, directa normal y difusa medidas. Para estimar los valores de cielo despejado se emplea el modelo del ESRA (European Solar Radiation Atlas) y los valores del índice de turbidez de Linke suministrado por SODA (Beyer et al., 1996; Dumortier, 1999; ESRA, 2000a; ESRA, 2000b). Las gráficas de las componentes de cielo despejado del modelo ESRA ofrecen información de gran interés. Además de poder ver los instantes de orto y ocaso solar, los días de cielo despejado se pueden comparar las medidas con los valores del modelo. En este sentido cabe mencionar que los valores del modelo de cielo despejado tienen una incertidumbre asociada a la incertidumbre del índice de turbidez de Linke fundamentalmente, sin embargo, la comparación es útil en términos de forma del perfil de irradiación durante el día, así como de la relación entre irradiancia global y directa para cada día. De manera que tanto la forma como la relación entre componentes son comparables en los días de cielo despejado. El cálculo de medias horarias, valores diarios y medias mensuales, así como cierta información estadística es útil para los estudios de cómo es el recurso solar en el emplazamiento, y además
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 9 de 57 ayudan a soportar la configuración de una serie temporal de medidas de calidad para fines de simulación de planta. El análisis de calidad con filtros físicos se refiere a la comprobación de que los valores registrados de las distintas componentes de la radiación solar tienen sentido físico y no superan, por tanto, unos límites de valores físicamente posibles. La Tabla 1 presenta los límites físicos impuestos a cada componente medida según las recomendaciones de la BSRN. Tabla 1. Límites físicos de las componentes de la radiación solar Parámetro Mínimo Máximo Irradiancia Global 0 1.2 2 1.5(cos ) 100 /SC zI W m   Irradiancia Difusa 0 1.2 2 0.95(cos ) 50 /SC zI W m   Irradiancia Directa normal 0 SCI  ISC Constante solar (1367 Wm -2 ) ε excentricidad de la órbita θz ángulo cenital El análisis de calidad con filtros cruzados de componentes trata de ver que usando los datos medidos se cumple la interrelación que existe entre las tres componentes. La no superación de este filtro podría suponer que alguna de las componentes estuviera mal medida o que el seguidor solar no apunta correctamente al sol. La Tabla 2 muestra las condiciones que se imponen en este análisis de componentes cruzadas. Tabla 2. Condiciones para las componentes cruzadas Parámetro Condición Límite cos z G D B  2 75º, cos 50 /z zD B W m    1 ± 8% cos z G D B  2 75º 93º, cos 50 /z zD B W m     1 ± 15% D G 2 75º, 50 /z G W m   < 1,05 D G 2 75º 93º, 50 /z G W m   < 1,10 Para poder distinguir qué datos han sido medidos correctamente y cuales presentan algún tipo de deficiencia en la medida, se ha incorporado un flag de control dependiendo del tipo de error que se haya cometido en la medida.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 10 de 57 A continuación mostramos los distintos flags de control que son utilizados. Tabla 3. Flags de control de errores FLAG 0 El ángulo de elevación del sol es menor que 0.01 1 El dato es correcto 2 El dato está por debajo del límite físico mínimo. 3 El dato supera el límite físico máximo. 4 La radiación directa supera a la radiación directa para un día despejado. 5 No se supera la condición que relaciona las tres componentes, G, D y B. 6 No se supera la condición que relaciona las componentes global y difusa
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 11 de 57 4. Estaciones cercanas. En cuanto a la localización del emplazamiento, en la Figura 2 se muestra la localización del emplazamiento junto con la de las estaciones agroclimáticas del entorno, de las que se suministran más adelante los valores medios mensuales registrados. Figura 2. Localización del emplazamiento de STATION y de las estaciones con datos terrestres disponibles. En este apartado se analizan datos procedentes de estaciones de medida con fines agrometeorológicos. El Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino, promueve desde el año 1998 la instalación, explotación y mantenimiento del Sistema de Información Agroclimática para el Regadío (SIAR, http://www.mapa.es/siar). Esta infraestructura posibilita la captura, registro y transmisión de los datos necesarios para conocer la demanda hídrica de zonas bajo riego, a través del cálculo de la evapotranspiración potencial. Uno de los parámetros medidos es la radiación solar global. Para el caso que nos ocupa se han estudiado datos procedentes de cinco estaciones agroclimáticas: 1. La Luisiana (Tabla 4). 2. Lora del Rio (Tabla 5). 3. Palma del Rio (Tabla 6) 4. Écija (Tabla 7) 5. Hornachuelos (Tabla 8) Tabla 4. Datos estación Agrometeorológica de La Luisiana
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 12 de 57 MES/AÑO 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Enero 1,94 2,60 2,64 2,45 3,25 2,57 2,52 2,71 1,99 Febrero 3,24 3,77 3,12 3,18 3,85 3,23 2,67 3,39 3,43 Marzo 3,89 4,45 4,54 4,38 4,65 4,47 5,13 5,38 4,57 Abril 6,49 5,55 5,67 6,14 6,60 5,78 5,01 5,98 6,47 Mayo 6,45 7,12 7,46 6,18 7,27 6,75 6,73 5,93 7,58 Junio 8,23 7,63 7,79 7,86 7,77 7,62 7,72 8,32 7,47 Julio 7,64 8,03 8,12 7,66 7,92 7,67 8,39 8,15 8,21 Agosto 6,83 7,00 7,12 6,77 7,10 7,12 6,97 7,40 7,45 Septiembre 5,13 5,07 5,99 5,66 5,94 5,40 5,19 4,95 5,43 Octubre 3,57 3,77 3,20 3,74 3,70 3,59 4,30 3,60 4,57 Noviembre 2,09 2,87 2,58 2,65 3,04 2,92 2,47 3,18 3,08 Diciembre 1,71 2,13 1,99 2,20 2,40 2,28 2,48 2,48 2,03 Suma anual 1779 1815 1844 1814 1926 1802 1840 1859 LA LUISIANA RADIACION GLOBAL HORIZONTAL (kWh/m2) Tabla 5. Datos estación Agrometeorológica de Lora del Río MES/AÑO 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Enero 1,76 2,46 2,46 2,39 3,25 2,53 2,61 2,60 1,97 Febrero 3,07 3,55 3,12 3,01 3,91 3,34 2,59 3,49 3,51 Marzo 3,73 4,62 4,38 4,48 4,68 4,39 5,23 5,40 4,58 Abril 6,45 5,45 5,62 6,11 6,75 5,91 5,23 6,04 6,55 Mayo 6,55 7,14 7,51 6,31 7,36 6,96 7,01 6,21 7,73 Junio 8,19 7,62 7,86 8,11 7,79 7,74 7,85 8,58 7,78 Julio 7,67 7,94 8,34 8,07 8,13 8,02 8,70 8,41 8,57 Agosto 6,91 6,99 7,25 7,14 7,22 7,38 7,27 7,65 7,64 Septiembre 4,99 4,95 5,97 5,74 5,96 5,64 5,40 5,23 5,71 Octubre 3,48 3,72 3,23 3,86 3,60 3,50 4,42 3,75 4,71 Noviembre 1,86 2,85 2,35 2,59 3,06 2,90 2,42 3,23 3,25 Diciembre 1,53 2,05 1,85 2,05 2,44 2,35 2,46 2,44 1,99 Suma anual 1757 1787 1840 1854 1946 1837 1892 1910 LORA DEL RIO RADIACION GLOBAL HORIZONTAL (kWh/m2)
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 13 de 57 Tabla 6: Datos estación Agrometeorológica de Palma del Río MES/AÑO 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Enero 1,97 2,22 2,68 2,52 3,33 2,85 2,66 2,60 2,00 Febrero 3,40 3,45 3,09 3,09 3,93 3,38 2,72 3,38 3,53 Marzo 3,95 4,22 4,46 4,44 4,74 4,67 4,96 5,32 4,44 Abril 6,58 5,15 5,67 6,12 6,71 5,87 5,11 6,04 6,39 Mayo 6,42 7,27 7,55 6,15 7,51 6,96 6,82 6,22 7,54 Junio 8,40 7,81 8,03 8,24 8,22 8,12 7,90 8,75 7,60 Julio 7,72 8,14 8,37 8,07 8,15 8,26 8,81 8,64 8,26 Agosto 7,04 7,08 7,34 7,18 7,45 7,48 7,45 7,86 7,46 Septiembre 5,25 5,04 6,23 5,83 6,26 5,76 5,44 5,30 5,37 Octubre 3,93 3,59 3,70 3,23 3,80 3,80 3,75 4,46 3,76 4,45 Noviembre 2,37 2,90 2,52 2,63 3,01 3,17 2,57 3,39 3,26 Diciembre 1,66 2,15 1,96 2,19 2,54 2,48 2,58 2,60 1,97 Suma anual 1807 1785 1874 1862 2002 1897 1902 1926 PALMA DEL RIO RADIACION GLOBAL HORIZONTAL (kWh/m2) Tabla 7: Datos estación Agrometeorológica de Écija MES/AÑO 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Enero 2,01 2,65 2,75 2,55 3,44 2,80 2,56 2,65 2,02 Febrero 3,30 3,83 3,16 3,29 3,98 3,61 2,71 3,36 3,43 Marzo 3,97 4,62 4,70 4,62 4,76 4,88 5,04 5,35 4,56 Abril 6,57 5,73 5,95 6,29 7,00 6,19 5,03 6,07 6,35 Mayo 6,50 7,28 7,85 6,38 7,68 7,31 6,64 5,85 7,44 Junio 8,59 8,03 8,26 8,43 8,36 8,22 7,73 8,20 7,58 Julio 7,76 8,49 8,59 8,14 8,51 7,79 8,42 8,07 8,22 Agosto 6,76 7,37 7,47 7,13 7,57 7,01 6,99 7,42 7,44 Septiembre 5,08 5,29 6,28 6,02 6,34 5,32 5,21 5,05 5,43 Octubre 3,71 3,77 3,29 3,87 3,94 3,67 4,21 3,54 4,49 Noviembre 1,74 2,86 2,63 2,76 3,15 3,23 2,67 3,13 2,95 Diciembre 1,68 2,10 2,11 2,25 2,55 2,59 2,66 2,44 2,06 Suma anual 1803 1883 1930 1905 2052 1892 1834 1848 ÉCIJA RADIACION GLOBAL HORIZONTAL (kWh/m2) Tabla 8: Datos estación Agrometeorológica de Hornachuelos
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 14 de 57 MES/AÑO 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Enero 1,86 2,56 2,67 2,57 3,45 2,77 2,62 2,67 2,03 Febrero 3,25 3,74 3,11 3,13 3,93 3,25 2,67 3,48 3,60 Marzo 3,82 4,47 4,62 4,49 4,76 4,66 5,23 5,54 4,46 Abril 6,56 5,43 5,79 6,34 6,74 5,93 5,03 6,08 5,76 Mayo 6,29 7,00 7,53 6,26 7,34 6,94 6,78 6,01 6,59 Junio 8,27 7,61 7,89 8,21 8,05 7,77 7,61 8,47 6,61 Julio 7,57 7,95 8,22 8,03 8,08 7,98 8,54 8,44 7,32 Agosto 6,61 7,10 7,32 7,25 7,34 7,31 7,26 7,63 6,64 Septiembre 5,11 4,99 6,13 5,93 6,10 5,61 5,41 5,12 4,84 Octubre 3,98 3,55 3,68 3,18 3,82 3,60 3,69 4,48 3,66 4,13 Noviembre 2,27 2,85 2,47 2,66 3,21 3,07 2,53 3,40 3,28 Diciembre 1,59 2,09 1,95 2,23 2,56 2,45 2,57 2,58 2,08 Suma anual 1761 1796 1870 1886 1977 1860 1880 1907 HORNACHUELOS RADIACION GLOBAL HORIZONTAL (kWh/m2) Las estaciones agrometeorológicas de la zona se encuentran en el rango aproximado de 25 km del emplazamiento de STATION, como se puede apreciar en la Figura 2. La estación más cercana a STATION es la estación de La Luisiana a tan solo 10 km (aprox.), mientras que la más alejada es la estación de Hornachuelos a 23 km aproximadamente. Dentro del apartado de análisis de calidad de cada año, se incluirá una comparación de los datos medidos en STATION con los datos obtenidos de las estaciones cercanas. Esta comparación, solo se realizará de años completos.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 15 de 57 5. Análisis de calidad. El análisis de calidad de los datos medidos se ha realizado cada año por separado. De esta manera, el análisis ha sido mucho más exhaustivo y se ha estudiado en detalle cada año. Como se ha comentado anteriormente, el análisis de calidad comienza por comprobar la referencia temporal de los registros. Lo primero que se ha podido observar, es que durante todos los años, los datos han sido tomados con diferentes referencias horarias. Para poder realizar el estudio, se ha tenido que realizar un ajuste lo más óptimo posible de las referencias horarias de todos los años para poner todos los valores en tiempo solar verdadero (TSV). En la siguiente tabla, se muestran los períodos que se han detectado y los ajustes más óptimos posibles para su conversión a TSV. Tabla 9: Período y corrección realizada en los datos Año Período Corrección 2005 Del 15 al 31 de diciembre 1 h 45’ 2006 Del 1 enero al 8 febrero 1h 45’ Del 9 febrero al 21 septiembre 45’ Del 22 al 27 septiembre No hay datos medidos Del 28 septiembre al 31 diciembre 45’ 2007 Del 1 enero al 31 diciembre 45’ 2008 Del 1 al 29 enero 35’ Del 30 enero al 31 diciembre 1 h 45’ 2009 Del 1 enero al 31 diciembre 1 h 45’ A continuación, y en base a la metodología de análisis expuesta en el apartado anterior, se presentan los resultados de este análisis de forma estadística y separada por años estudiados. Los datos del mes de diciembre de 2005 se han incluido en el análisis junto con los datos medidos en el 2006. Por otro lado, se han graficado día a día las medidas tomadas junto con la estimación de la radiación global y la directa normal para un día despejado. En las gráficas diarias se presenta la radiación global de cielo despejado en rojo, la radiación directa normal de cielo despejado en verde, la radiación global medida en azul, la difusa en negro y la directa normal en añil. Los perfiles de radiación para cielo despejado se han estimado con el modelo del ESRA, tal como se indica en el apartado de metodología.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 16 de 57 5.1. Año 2006 (incluido diciembre 2005). 5.1.1. Diagramas Box-Whisker A continuación se pueden ver los diagramas Box-Whisker que muestran los momentos principales de la distribución de cada componente de la radiación, global, difusa y directa. Los diagramas Box & Whisker se han realizado con las medias 30 minutales de los registros de cada componente de la radiación solar medida. En estos diagramas se puede comprobar cómo se distribuye la población medida, empleando como parámetros de la distribución los siguientes: la mediana, representada por la línea punteada roja; los percentiles 25% y 75%, representados por los bordes inferior y superior de las cajas azules, respectivamente; y los outliers, representados por las cruces rojas. Figura 3: Distribución de la Radiación Global. Representación Box-Whisker. El diagrama Box & Whisker de la radiación global (Figura 3) muestra una mediana con forma muy similar al perfil de radiación global horizontal de un día despejado, como es de esperar. Se aprecia que, en las horas centrales del día, la mediana de la radiación solar tiene unas pequeñas fluctuaciones. Aunque en los perfiles de los percentiles 25 y 75 no ocurre lo mismo, estas fluctuaciones pueden venir dadas bien por la existencia de un gran número de días nubosos y poco despejados, bien por un error sistemático en la toma de la medida. Hay que señalar también, que se observa que se han obtenido valores medidos mucho más altos de lo esperado, es decir, valores medidos que carecen de sentido físico ya que superan los valores obtenidos mediante la metodología ESRA (apartado 2) para un día despejado. Este fenómeno, aunque se ve reflejado en el Box-Whisker, se describirá más adelante para explicar claramente casos concretos.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 17 de 57 Figura 4: Distribución de la Radiación Difusa. Representación Box-Whisker. Por otro lado, en el diagrama Box & Whisker de la radiación difusa (Figura 4) se observan la presencia de outliers, por encima de las cajas de percentil, con un perfil típico de radiación global de cielo despejado. Estos se deben, probablemente, a días y periodos de tiempo en los que el seguidor solar se haya desapuntado completamente y el valor de la radiación difusa coincida con el de la global. De manera que estos outliers con forma son indicios de fallos en el seguidor solar. Figura 5: Distribución de la Radiación Directa. Representación Box-Whisker. Finalmente, respecto a la radiación directa normal, como es de esperar, muestra una mediana con una forma muy similar al perfil de radiación directa normal de un día despejado. Aún así, se observa un sesgo a partir del mediodía solar. Este sesgo, o forma asimétrica, que se observa en la evolución de la mediana de la radiación directa normal después del medio día solar podría deberse a múltiples factores reales, pero podría ser un indicativo de desapuntamiento
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 18 de 57 parcial del seguidor solar. Por otro lado, cabe señalar la asimetría que se puede observar en la forma del percentil 25%. El tamaño de las cajas del percentil 25% es muy bajo, lo que puede indicar la presencia de un importante número de días cubiertos. Así mismo, cabe señalar que al igual que en la figura de la radiación global, aparecen un gran número de outliers. 5.1.2. Medias Mensuales La siguiente tabla muestra las medias mensuales de las componentes de la radiación: Tabla 10: Promedios mensuales (Wm -2 ) Rad. Global Rad. Difusa Rad. Directa 2005 DIC 4511 2137 2624 ENE 5696 2209 3496 FEB 4301 1918 3488 2006 MAR 4425 2691 3207 ABR 5655 3523 3197 MAY 5135 2531 5477 JUN 7572 2441 6681 JUL 7502 1823 7436 AGO 7001 1523 7575 SEP 5631 3851 2707 OCT 3714 2119 3318 NOV 2454 1015 3736 DIC 2476 859 4638 En los siguientes gráficos se pueden ver representados las medias mensuales obtenidas en el año 2006. Como se puede observar en las imágenes, la radiación global tiene el perfil esperado para todo el año salvo en los meses de enero y febrero que los valores son más elevados de lo que cabría esperar. Asimismo, el perfil de medias mensuales de irradiación directa normal es aparentemente anómalo. Figura 6: Distribución de las medias mensuales de Radiación Global, Difusa y Directa. Año 2006.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 19 de 57 5.1.3. Estadísticas del filtrado A continuación, se muestran los diagramas de contorno de los flags que se han obtenido en el análisis de los datos con los filtros explicados en el apartado de metodología (Tabla 2). Estos diagramas muestran la distribución de los flags 0, 1, 3, 4, 5 y 6, en tanto por ciento, que se han dado a lo largo de los meses y por horas. En el análisis no se ha obtenido ningún flag del tipo 2. En la Figura 7 se pueden observar los períodos de noche y día según el mes, ya que el flag 0 nos indicaba aquellos datos que habían sido tomados cuando la elevación del sol era menor que 0,01. Figura 7: Diagrama de contorno Flag 0 (%) En el diagrama de contorno del Flag 1 (Figura 8), se observa que el mayor porcentaje de datos válidos se alcanza durante los meses de verano, aunque vienen precedidos de un período de datos anómalo en el mes de mayo. Además, se puede apreciar que en los meses de enero y febrero hay un elevado número de datos erróneos en las horas centrales del día. Estos datos erróneos pueden venir dados por los errores encontrados (Figura 3) y que carecen de sentido físico, ya que los valores medidos de la radiación global superan a los valores calculados de la radiación global de un día despejado.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 20 de 57 Figura 8: Diagrama de contorno Flag 1 (%) En el diagrama de contorno del flag 3, se puede apreciar que el mayor porcentaje de datos que no han superado el filtro se obtienen a la salida del sol y en los meses de invierno. Estos problemas pueden venir dados por el seguidor solar. Figura 9: Diagrama de contorno Flag 3 (%) En la Figura 10 se puede apreciar que existe un porcentaje muy bajo de valores erróneos en los que la radiación directa medida supere a la radiación directa calculada para un día despejado.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 21 de 57 Figura 10: Diagrama de contorno Flag 4 (%) En la Figura 11, se puede apreciar que los datos erróneos aparecen en las horas centrales del día durante los meses de diciembre, enero y febrero. El mayor porcentaje se observa en enero, donde se han encontrado mayor de datos erróneos que como se ha comentado anteriormente, los valores medidos carecen de sentido físico. Esta anomalía en los datos, será comentado en el apartado siguiente mostrando casos concretos. En el diagrama de contorno del flag 6 (Figura 12) podemos observar que el mayor porcentaje se encuentra en el mes de mayo. Estos errores pueden venir provocados por problemas en el seguidor solar. Cabe señalar que los filtros que se han seguido en el estudio son los recomendados por la BSRN y en algunos casos son demasiado estrictos, lo que provoca que aparezcan los tipos de errores 5 y 6. Figura 11: Diagrama de contorno Flag 5 (%)
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 22 de 57 Figura 12: Diagrama de contorno Flag 6 (%) A continuación se van a mostrar algunos ejemplos que explican y aclaran los comentarios que se han realizado en los apartados anteriores. 5.1.4. Gráficas semanales. En las siguientes gráficas se presenta la radiación extraterrestre y la radiación global medida de los días de una semana concreta. En rojo, se ha pintado la radiación extraterrestre y en azul, la radiación global medida. En las siguientes figuras, Figura 13 y Figura 14, se puede observar el perfil de la radiación global de los días de la semana del 22 al 28 de diciembre de 2005 y del 15 al 21 de enero de 2006. En las figuras, podemos ver que los valores medidos (en color azul) están por encima de la radiación extraterrestre calculada, hecho que físicamente no es factible. Estos días anómalos provocan que aparezcan errores del tipo 3 y 5. Además, esto se ve reflejado en la figura de las medias mensuales, dónde se ve que los valores medidos en los meses de enero y febrero están muy por encima de lo que se podría esperar.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 23 de 57 Figura 13: Semana del 22 al 28 de diciembre de 2005 Figura 14: Semana del 15 al 21 de enero de 2006 En la Figura 15 se aprecia que hay varios días en los que no se ha medido correctamente la radiación global, puesto que salen valores muy bajos. Pueden venir dados por errores en los sensores. Esto ha provocado que aparezcan errores del tipo 6. Figura 15: Semana del 30 de abril al 6 de mayo de 2006. 5.1.5. Gráficas diarias. A continuación, se presentan algunas gráficas diarias que nos van a servir para explicar casos concretos. En esta primera gráfica, Figura 16, se puede apreciar que la radiación global y la radiación difusa medidas tienen muy poca variación y que la radiación directa medida es 0 todo el día. Esto puede estar provocado por el seguidor solar. Estas caídas del seguidor solar se han visto reflejadas en el diagrama Box & Whisker de la radiación difusa como outliers (Figura 4). Así
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 24 de 57 mismo, en la Figura 17 se observa que al comienzo del día la radiación global y difusa medidas no tienen variación y que la radiación directa medida es 0. A partir de las 10 h de la mañana, se aprecia que el seguidor solar comienza a funcionar y que las tres componentes de la radiación son medidas con exactitud. Figura 16: Día 25 de marzo de 2006 Figura 17: Día 28 de marzo de 2006 En las siguientes gráficas, Figura 18 y Figura 19, podemos ver que la distribución de la radiación directa no sigue una distribución similar a la distribución de la radiación directa normal para un día despejado. Esto podría venir provocado por un fallo en el seguidor solar y dar lugar a las apariciones de los errores de tipo 5 (Figura 11). Figura 18: Día 25 de marzo de 2006 Figura 19: Día 28 de marzo de 2006 En las siguientes gráficas se muestran algunos días representativos en los que las mediciones realizadas por los sensores carecen de sentido físico. Como se han comentado en el apartado anterior, los valores medidos superan a los calculados para un día despejado. Este error ocurre desde las primeras mediciones en diciembre de 2005 hasta el 9 de febrero de 2006.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 25 de 57 Figura 20: Día 18 de diciembre de 2005 Figura 21: Día 27 de diciembre de 2005 Figura 22: Día 20 de enero de 2006 Figura 23: Día 28 de enero de 2006 En la siguiente figura se puede apreciar, como se comentaba anteriormente, que la radiación global medida es menor que la radiación difusa medida, hecho que no tiene sentido físico. Figura 24: Día 25 de marzo de 2006 Figura 25: Día 28 de marzo de 2006
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 26 de 57 5.1.6. Comparación con estaciones A continuación, se muestra un gráfico en el que están representadas las medias mensuales del año 2006 de la estación de STATION junto con las medias mensuales de las estaciones agroclimáticas cercanas. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 2006 Gemasolar LaLuisiana Loradel Rio Palma del Rio Ecija Hornachuelos Figura 26: Comparación de medias mensuales de radiación global de STATION con estaciones agroclimáticas cercanas. Año 2006. Como se aprecia en la figura anterior, el perfil de las medias mensuales de STATION es muy parecido a la distribución de las estaciones cercanas, exceptuando los meses de enero, febrero y mayo. En ellos, como se ha visto en los apartados anteriores con días y semanas concretas, se han podido cometer errores a la hora de tomar las medidas de la radiación global. Cabe señalar que se aprecia también una gran similitud entre las medias mensuales de STATION y La Luisiana, estación agroclimática más cercana. Las diferencias que existen entre STATION y las otras estaciones pueden deberse a múltiples factores, y no significa que los datos de la estación STATION sean erróneos. 5.1.7. Conclusiones  La distribución de la radiación global es la que se podría esperar para los días despejados, aunque cabe señalar que durante los meses de diciembre de 2005, enero y febrero de 2006, los datos tomados carecen de sentido físico, tal como se ha mostrado en los apartados anteriores.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 27 de 57  La distribución de la radiación directa normal no es la que se podría esperar para los días despejados, como resulta de comparar, no los valores absolutos, sino el perfil de radiación directa normal medido con el estimado con un modelo de cielo despejado. Se observa una asimetría que, como se ha comentado anteriormente, esto podría indicar un fallo en el seguidor solar. Además, la variabilidad y el tamaño de las cajas del percentil 25, hace sospechar de la existencia de un gran número de días nublados en la zona.  Los registros de radiación solar difusa parecen adecuados. Por otro lado, existen días concretos en los que ha fallado completamente el seguidor solar, como se muestra en el correspondiente diagrama de Box & Whisker. Por todo ello, es difícil asegurar de forma rotunda la fiabilidad de las medidas de difusa. Además, hay que tener en cuenta que un pequeño fallo de seguimiento del Sol se nota mucho en las medidas de directa normal, y no así en las de difusa.  En la comparación con las estaciones cercanas podemos apreciar que los datos medidos en la estación de STATION están acordes con los medidos en las estaciones cercanas, existiendo una gran similitud con la estación de La Luisiana a tan solo 10 km de STATION.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 28 de 57 5.2. Año 2007 5.2.1. Diagramas Box-Whisker Siguiendo la misma metodología que en el año 2006, a continuación se pueden ver los diagramas Box-Whisker que muestran los momentos principales de la distribución de cada componente de la radiación, global, difusa y directa. En estos diagramas se representa la distribución de los datos medidos. Se puede observar la mediana, representada por la línea punteada roja; los percentiles 25% y 75%, representados por los bordes inferior y superior de las cajas azules, respectivamente; y los outliers, representados por las cruces rojas. Figura 27: Distribución de la Radiación Global. Representación Box-Whisker. El diagrama Box & Whisker de la radiación global (Figura 27) muestra una mediana con forma muy similar al perfil de radiación global horizontal de un día despejado, como es de esperar. Se aprecia que, en las horas centrales del día, la mediana de la radiación solar tiene unas pequeñas fluctuaciones. Estas fluctuaciones pueden venir dadas por la existencia de un gran número de días nubosos y poco despejados.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 29 de 57 Figura 28: Distribución de la Radiación Difusa. Representación Box-Whisker. Por otro lado, en el diagrama Box & Whisker de la radiación difusa (Figura 28) se observan la presencia de outliers, por encima de las cajas de percentil, con un perfil típico de radiación global de cielo despejado. Estos se deben, probablemente, a días y periodos de tiempo en los que el seguidor solar se haya desapuntado completamente y el valor de la radiación difusa coincida con el de la global. De manera que estos outliers con forma son indicios de fallos en el seguidor solar. Finalmente, respecto a la radiación directa normal, se puede apreciar que muestra una mediana con una forma no muy similar al perfil de radiación directa normal de un día despejado. De hecho, se podría decir que la distribución de la radiación directa es similar a la distribución de la radiación global horizontal. En la figura se observa un sesgo a partir del mediodía solar. Este sesgo, o forma asimétrica, que se observa en la evolución de la mediana de la radiación directa normal después del medio día solar podría deberse a múltiples factores reales, pero podría ser un indicativo de desapuntamiento parcial del seguidor solar. Se puede observar que la forma del percentil 25% es asimétrica y que el tamaño de las cajas es muy bajo. Ambas cosas, junto con la variabilidad de la mediana en las horas centrales del día, pueden indicar la presencia de un importante número de días cubiertos.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 30 de 57 Figura 29: Distribución de la Radiación Directa. Representación Box-Whisker. 5.2.2. Medias Mensuales La siguiente tabla muestra las medias mensuales de las componentes de la radiación: Tabla 11: Promedios mensuales (Wm -2 ) Rad. Global Rad. Difusa Rad. Directa 2007 ENE 2561 1022 4215 FEB 2741 1395 2871 MAR 5008 1602 6426 ABR 4894 2452 3925 MAY 6574 2055 6727 JUN 7587 2074 7501 JUL 8291 1342 9607 AGO 6912 1950 6653 SEP 5162 2134 4523 OCT 4175 3956 418 NOV 3126 2306 2333 DIC 2421 848 4366 En los siguientes gráficos se pueden ver representados las medias mensuales obtenidas en el año 2007.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 31 de 57 0 2 4 6 8 10 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Kwh/m2 Rad. Global 2007 0 2 4 6 8 10 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Kwh/m2 Rad.Difusa 2007 0 2 4 6 8 10 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Kwh/m2 Rad. Directa 2007 Figura 30: Distribución de las medias mensuales de la radiación Global, Difusa y Directa. Año 2007. En la Figura 30 se aprecia que las medias mensuales de la radiación global es la esperable, mientras que en la radiación difusa se observa que en el mes de octubre la media es más alta de lo normal y la radiación directa, en ese mismo mes, es muy baja. Esto podría ser un indicativo de problemas con el seguimiento del sol provocando errores en las medidas de la difusa y directa. 5.2.3. Estadísticas del filtrado A continuación, se muestran los diagramas de contorno de los flags que se han obtenido en el análisis de los datos con los filtros explicados en el apartado de metodología (Tabla 2). Estos diagramas muestran la distribución de los flags 0, 1, 3, 5 y 6, en tanto por ciento, que se han dado a lo largo de los meses y por horas. En el análisis no se ha obtenido ningún flag del tipo 2 y 4. En la Figura 31 se pueden observar los períodos de noche y día según el mes, ya que el flag 0 nos indicaba aquellos datos que habían sido tomados cuando la elevación del sol era menor que 0,01. Figura 31: Diagrama de contorno Flag 0 (%)
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 32 de 57 En el diagrama de contorno del Flag 1 (Figura 32), se observa que el mayor porcentaje de datos válidos se alcanza durante las horas centrales del día. Figura 32: Diagrama de contorno Flag 1 (%) En el diagrama de contorno del flag 3, se puede apreciar que el mayor porcentaje de datos que no han superado el filtro se obtienen durante los meses de octubre, noviembre y diciembre, aunque el porcentaje es despreciable, ya que tan solo llega al 1%. Estos problemas pueden venir dados por el seguidor solar. Figura 33: Diagrama de contorno Flag 3 (%) En la Figura 34, se puede apreciar que los datos erróneos aparecen en las primeras horas del día durante todos los meses del año. En el diagrama de contorno del flag 6 (Figura 35) podemos observar, al igual que en la Figura 34, que los datos erróneos aparecen en las primeras horas del día pero solo en los meses de octubre a diciembre. Estos errores pueden venir provocados por problemas en el seguidor solar.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 33 de 57 Cabe señalar que los filtros que se han seguido en el estudio son los recomendados por la BSRN y en algunos casos son demasiado estrictos, lo que provoca que aparezcan los tipos de errores 5 y 6. Figura 34: Diagrama de contorno Flag 5 (%) Figura 35: Diagrama de contorno Flag 6 (%) A continuación se van a mostrar algunos ejemplos que explican y aclaran los comentarios que se han realizado en los apartados anteriores. 5.2.4. Gráficas semanales. En las siguientes gráficas se presenta la radiación extraterrestre y la radiación global medida de los días de una semana concreta. En rojo, se ha pintado la radiación extraterrestre y en azul, la radiación global medida.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 34 de 57 En la siguiente figura, Figura 36, se puede observar el perfil de la radiación global de los días de la semana del 25 de junio al 1 de julio de 2007. En la figura, podemos ver que en la primera hora de la mañana los valores medidos de la radiación global no han sido tomados con exactitud. Estos errores pueden provocar que aparezcan los errores del tipo 5. Figura 36: Semana del 25 de junio al 1 de julio de 2007 5.2.5. Gráficas diarias. A continuación, se presentan algunas gráficas diarias que nos van a servir para explicar casos concretos. En esta primera gráfica, Figura 37, se puede apreciar que la radiación global y la radiación difusa medidas tienen muy poca variación y que la radiación directa medida es 0 todo el día. Esto puede estar provocado por el seguidor solar. Estas caídas del seguidor solar se han visto reflejadas en el diagrama Box & Whisker de la radiación difusa como outliers (Figura 28). Así mismo, en la Figura 38 se observa que durante la mayor parte del día, la radiación global y difusa medidas no tienen variación y que la radiación directa medida es 0. A partir de las 14 h de la tarde, se aprecia que el seguidor solar comienza a funcionar y que las tres componentes de la radiación son medidas con exactitud.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 35 de 57 Figura 37: Día 30 de septiembre de 2007 Figura 38: Día 15 de noviembre de 2007 En las siguientes gráficas, vamos a poder ver diferentes problemas encontrados en la medición de la radiación directa normal. En la Figura 39 y Figura 40 se observa cómo la distribución de la radiación directa no sigue una distribución similar a la distribución de la radiación directa normal para un día despejado. Como se puede apreciar, los errores en la primera gráfica podrían venir dados por problemas con el seguidor en las horas de la mañana, mientras que en la gráfica dos, el error del seguidor viene en las horas posteriores al mediodía solar. Como hemos comentado, esto podría venir provocado por un fallo en el seguidor solar y dar lugar a las apariciones de los errores de tipo 5 y 6 (Figura 11). Figura 39: Día 30 de noviembre de 2007 Figura 40: Día 29 de julio de 2007 En la Figura 41 y Figura 42 se muestran dos días representativos en los que se puede apreciar que la distribución de la radiación directa sigue una distribución similar a la radiación global. Estos problemas pueden venir provocados por un desapuntamiento del seguidor solar, lo que provoca que aparezcan errores del tipo 5 y 6.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 36 de 57 Figura 41: Día 26 de agosto de 2007 Figura 42: Día 28 de agosto de 2007 Se ha observado que existe un espurio en las medidas de la radiación directa y que se repite en un gran número de días del año 2007. Este espurio ocurre entre las 7 y 8 de la mañana. Si observamos el diagrama Box-Whisker de la radiación directa (Figura 29) se observa que los valores entre esas dos horas nos muestra el problema. A continuación se muestran varias figuras en las que apreciar el problema, Figura 43 y Figura 44. Figura 43: Día 25 de junio de 2007 Figura 44: Día 3 de julio de 2007 5.2.6. Comparación con estaciones A continuación, se muestra un gráfico en el que están representadas las medias mensuales del año 2007 de la estación de STATION junto con las medias mensuales de las estaciones agroclimáticas cercanas.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 37 de 57 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 2007 Gemasolar LaLuisiana Loradel Rio Palma del Rio Ecija Hornachuelos Figura 45: Comparación de medias mensuales de radiación global de STATION con estaciones agroclimáticas cercanas. Año 2007. Como se aprecia en la Figura 45, el perfil de las medias mensuales de STATION es muy aparecido a la distribución de las estaciones cercanas. Como ocurría en el año 2006, los datos medidos en STATION son muy similares a las estaciones más cercanas existiendo unas variaciones muy pequeñas. Las diferencias que se aprecian con las estaciones, sobre todo en los meses de verano, pueden deberse a múltiples factores. 5.2.7. Conclusiones  La distribución de la radiación directa normal no es la que se podría esperar para los días despejados, como resulta de comparar, no los valores absolutos, sino el perfil de radiación directa normal medido con el estimado con un modelo de cielo despejado. Se observa una asimetría que, como se ha comentado anteriormente, esto podría indicar un fallo en el seguidor solar. Se observa una variabilidad en las horas centrales del día que puede ser indicativo de una gran cantidad de días nublados en el emplazamiento.  Los registros de radiación solar difusa parecen adecuados. Por otro lado, existen días concretos en los que ha fallado completamente el seguidor solar, como se muestra en el correspondiente diagrama de Box & Whisker.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 38 de 57  Durante el mes de octubre se ha apreciado que ha habido errores en las mediciones de la radiación solar directa por problemas en el seguimiento del sol. Esto se parecía, tanto en las gráficas diarias, como en la gráfica de las medias mensuales de radiación directa del 2007 (Figura 30).  Las medidas tomadas en STATION se asemejan en gran medida a las mediciones tomadas en la estación agroclimáticas de La Luisiana, estación más cercana al emplazamiento de STATION.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 39 de 57 5.3. Año 2008 5.3.1. Diagramas Box-Whisker A continuación se pueden ver los diagramas Box-Whisker que muestran los momentos principales de la distribución de cada componente de la radiación, global, difusa y directa. En estos diagramas se representa la distribución de los datos medidos. Se puede observar la mediana, representada por la línea punteada roja; los percentiles 25% y 75%, representados por los bordes inferior y superior de las cajas azules, respectivamente; y los outliers, representados por las cruces rojas. Figura 46: Distribución de la Radiación Global. Representación Box-Whisker. El diagrama Box & Whisker de la radiación global (Figura 46) muestra una mediana con forma muy similar al perfil de radiación global horizontal de un día despejado, como es de esperar. Sin embargo, llama la atención una ligera discontinuidad situada poco después del mediodía solar, entre las 13 y 14 horas. El hecho de que esta discontinuidad aparezca en el perfil de la mediana es consecuencia de que éste espurio aparece de forma sistemática en una gran cantidad de las medidas de ese instante temporal. Este valor espurio se debe considerar como un error sistemático, que podría atribuirse bien a algún pequeño obstáculo, bien a algún error en la adquisición de los datos.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 40 de 57 Figura 47: Distribución de la Radiación Difusa. Representación Box-Whisker. Por otro lado, en el diagrama Box & Whisker de la radiación difusa (Figura 47) se observan la presencia de outliers, por encima de las cajas de percentil, con un perfil típico de radiación global de cielo despejado. Estos se deben, probablemente, a días y periodos de tiempo en los que el seguidor solar se haya desapuntado completamente y el valor de la radiación difusa coincida con el de la global. De manera que estos outliers con forma son indicios de fallos en el seguidor solar. Finalmente, respecto a la radiación directa normal se observa un sesgo en el perfil de la mediana. La derivada del perfil de la mediana después del mediodía es menor que después. Este sesgo, o forma asimétrica, que se observa en la evolución de la mediana de la radiación directa normal después del medio día solar podría ser un indicativo de desapuntamiento parcial del seguidor solar. Este hecho se observa de forma más contundente en las gráficas diarias, donde se observa además que en los días despejados el perfil de la radiación solar directa normal se aleja del perfil estimado para un día despejado. Se puede observar que la forma del percentil 25% es asimétrica y que el tamaño de las cajas es muy bajo. Ambas cosas, junto con la variabilidad de la mediana a partir del mediodía, pueden indicar la presencia de un importante número de días cubiertos.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 41 de 57 Figura 48: Distribución de la Radiación Directa. Representación Box-Whisker. 5.3.2. Medias Mensuales La siguiente tabla muestra las medias mensuales de las componentes de la radiación: Tabla 12: Promedios mensuales (Wm -2 ) Rad. Global Rad. Difusa Rad. Directa 2008 ENE 2473 902 4011 FEB 3319 1492 4027 MAR 5101 1592 6708 ABR 5899 1958 6575 MAY 6023 4031 2505 JUN 8159 2864 7428 JUL 7893 1594 9326 AGO 7300 1417 8815 SEP 4938 1831 5400 OCT 3580 1419 4394 NOV 3077 2225 2334 DIC 2038 921 3239 En los siguientes gráficos se pueden ver representados las medias mensuales obtenidas en el año 2008.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 42 de 57 0 2 4 6 8 10 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Kwh/m2 Rad. Global 2008 0 2 4 6 8 10 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Kwh/m2 Rad. Difusa 2008 0 2 4 6 8 10 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Kwh/m2 Rad. Directa 2008 Figura 49: Distribución de las medias mensuales de la radiación Global, Difusa y Directa. Año 2008. En la Figura 49 se aprecia que las medias mensuales de la radiación global es la esperable, mientras que en la radiación difusa y directa se observa que en el mes de mayo ha habido algo anómalo. Durante ese mes, en la radiación difusa se observa una media mensual muy alta y en la radiación directa la media es más baja de lo que se podría esperar. 5.3.3. Estadísticas del filtrado A continuación, se muestran los diagramas de contorno de los flags que se han obtenido en el análisis de los datos con los filtros explicados en el apartado de metodología (Tabla 2). Estos diagramas muestran la distribución de los flags 0, 1, 3, 5 y 6, en tanto por ciento, que se han dado a lo largo de los meses y por horas. En el análisis no se ha obtenido ningún flag del tipo 2 y 4. En la Figura 50 se pueden observar los períodos de noche y día según el mes, ya que el flag 0 nos indicaba aquellos datos que habían sido tomados cuando la elevación del sol era menor que 0,01. Figura 50: Diagrama de contorno Flag 0 (%)
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 43 de 57 En el diagrama de contorno del Flag 1 (Figura 51), se observa que existe un elevado porcentaje de datos válidos a lo largo del año, salvo en el mes de mayo, que en las primeras horas del día el porcentaje desciende. Figura 51: Diagrama de contorno Flag 1 (%) En el diagrama de contorno del flag 3, se puede apreciar que el porcentaje de datos erróneos es muy bajo, casi despreciable. Se observa que el mayor porcentaje se obtiene en la puesta de sol en el mes de enero. Estos problemas pueden venir dados por problemas del seguidor solar. Figura 52: Diagrama de contorno Flag 3 (%) En la Figura 53, se puede apreciar que los datos erróneos aparecen en las primeras horas del día durante los meses de mayo y junio. En el diagrama de contorno del flag 6 (Figura 54) podemos observar, que el porcentaje de datos no válidos es despreciable. Estos datos erróneos aparecen en las primeras horas del día solo en los meses de noviembre y diciembre, y pueden venir provocados por un desapuntamiento del seguidor solar.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 44 de 57 Cabe señalar que los filtros que se han seguido en el estudio son los recomendados por la BSRN y en algunos casos son demasiado estrictos, lo que provoca que aparezcan los tipos de errores 5 y 6. Figura 53: Diagrama de contorno Flag 5 (%) Figura 54: Diagrama de contorno Flag 6 (%) 5.3.4. Gráficas diarias. A continuación, se presentan algunas gráficas diarias que nos van a servir para explicar casos concretos. En esta primera gráfica, Figura 55, se puede apreciar que la radiación global y la radiación difusa medidas tienen muy poca variación y que la radiación directa medida es 0 todo el día. Esto puede estar provocado por el seguidor solar. Estas caídas del seguidor solar se han visto
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 45 de 57 reflejadas en el diagrama Box & Whisker de la radiación difusa como outliers (Figura 47). Así mismo, en la Figura 56 se observa que hasta el mediodía solar los sensores han tomado correctamente las medidas, pero que a partir de las 12 horas, el seguidor solar ha dejado de funcionar lo que ha provocado que las medidas tomadas sean erróneas. Figura 55: Día 19 de noviembre de 2008 Figura 56: Día 4 de noviembre de 2008 En la Figura 57 y Figura 58 se observa cómo la distribución de la radiación directa sigue una distribución similar a la distribución de la radiación global., y no sigue una distribución parecida a la radiación directa normal de un día despejado como era de esperar. El problema descrito podría venir provocado por un desapuntamiento del sensor en el seguimiento del sol. Figura 57: Día 26 de febrero de 2008 Figura 58: Día 15 de octubre de 2008 En la Figura 59 y Figura 60 se muestran dos días representativos en los que se puede apreciar que la distribución de la radiación directa no sigue con exactitud la distribución de la radiación directa para un día despejado. Estos problemas se han visto reflejados en el diagrama Box- Whisker de dicha componente de la radiación (Figura 48). Como ha ocurrido en las gráficas anteriores, estos problemas pueden venir provocados por un desapuntamiento del seguidor solar.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 46 de 57 Figura 59: Día 29 de junio de 2008 Figura 60: Día 8 de julio de 2008 En el diagrama Box-Whisker de la radiación global (Figura 46), se observaba una bajada de la mediana entre las 13 y 14 horas. Las siguientes gráficas muestran dos ejemplos de lo comentado. El problema puede venir provocado o bien por la existencia de un obstáculo que esté sombreando el sensor provocando que la adquisición de datos no sea correcta, o bien por la climatología local de la zona, es decir, que en esas horas del día la formación de nubes sea más elevada. Figura 61: Día 30 de enero de 2008 Figura 62: Día 7 de marzo de 2008 Por último, como se muestra en el diagrama de contorno de tipo 5 (Figura 53), se ha observado que en los meses de mayo y junio aparece un porcentaje de datos erróneos. A continuación, vamos a mostrar varias gráficas en las que se puede apreciar lo que ha ocurrido durante ese periodo.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 47 de 57 Figura 63: Día 17 de mayo de 2008 Figura 64: Día 7 de marzo de 2008 Como se puede apreciar en las gráficas, existen problemas con el seguidor solar, dado que la radiación directa solo se mide entre las 9 y las 13 horas, y la radiación global y difusa siguen una distribución muy similar salvo en esas horas del día. Este problema se ha encontrado durante el período del 6 de mayo hasta el 8 de junio. 5.3.5. Comparación con estaciones A continuación, se muestra un gráfico en el que están representadas las medias mensuales del año 2008 de la estación de STATION junto con las medias mensuales de las estaciones agroclimáticas cercanas. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 2008 Gemasolar LaLuisiana Loradel Rio Palma del Rio Ecija Hornachuelos Figura 65: Comparación de medias mensuales de radiación global de STATION con estaciones agroclimáticas cercanas. Año 2008.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 48 de 57 Como se aprecia en la Figura 68, el perfil de las medias mensuales de STATION es muy parecido a la distribución de las estaciones cercanas. Se puede ver, que en los meses de junio, julio y agosto existe una mayor diferencia entre las medias mensuales de los datos de las estaciones cercanas y la estación de STATION. Aún así, se observa una gran similitud con la estación más cercana, La Luisiana. 5.3.6. Conclusiones  La distribución de la radiación directa normal no es la que se podría esperar para los días despejados, como resulta de comparar, no los valores absolutos, sino el perfil de radiación directa normal medido con el estimado con un modelo de cielo despejado. Se observa una asimetría que, como se ha comentado anteriormente, esto podría indicar un fallo en el seguidor solar. Además, durante el período del 6 de mayo hasta el 8 de junio, se han encontrado indicios de fallo en el seguidor solar en las primeras horas de la mañana y las últimas de la tarde.  Los registros de radiación solar difusa parecen adecuados. Por otro lado, existen días concretos en los que ha fallado parcial o totalmente el seguidor solar, como se muestra en el correspondiente diagrama de Box & Whisker.  En la comparación con las estaciones cercanas se ha observado que la radiación global sigue una distribución similar a las estaciones cercanas.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 49 de 57 5.4. Año 2009 5.4.1. Diagramas Box-Whisker Como en los apartados anteriores, a continuación se pueden ver los diagramas Box-Whisker que muestran los momentos principales de la distribución de cada componente de la radiación, global, difusa y directa. En estos diagramas se representa la distribución de los datos medidos. Se puede observar la mediana, representada por la línea punteada roja; los percentiles 25% y 75%, representados por los bordes inferior y superior de las cajas azules, respectivamente; y los outliers, representados por las cruces rojas. Figura 66: Distribución de la Radiación Global. Representación Box-Whisker. El diagrama Box & Whisker de la radiación global (Figura 66) muestra una mediana con forma muy similar al perfil de radiación global horizontal de un día despejado, como es de esperar. Por otro lado, en el diagrama Box & Whisker de la radiación difusa (Figura 67) se observan la presencia de outliers, por encima de las cajas de percentil, con un perfil típico de radiación global de cielo despejado. Estos se deben, probablemente, a días y periodos de tiempo en los que el seguidor solar se haya desapuntado completamente y el valor de la radiación difusa coincida con el de la global. De manera que estos outliers con forma son indicios de fallos en el seguidor solar.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 50 de 57 Figura 67: Distribución de la Radiación Difusa. Representación Box-Whisker. Finalmente, respecto a la radiación directa normal, como es de esperar, muestra una mediana con una forma muy similar al perfil de radiación directa normal de un día despejado. Cabe señalar la asimetría que se puede observar en la forma de los percentiles. La forma del percentil 75% es la de DNI de un día despejado, e incluso la mediana también sigue esa forma aunque presenta cierta irregularidad en las primeras horas de la tarde. Sin embargo, el percentil 25% muestra un perfil sesgado que se aleja del perfil de cielo despejado. Esta observación no es concluyente en el sentido de indicar fallo en el seguimiento del disco solar, ya que podría deberse a efectos o características meteorológicas de carácter estacional. Esta asimetría del percentil 25% junto con la variabilidad de la mediana en las horas centrales del día, pueden indicar la presencia de un importante número de días cubiertos. Figura 68: Distribución de la Radiación Directa. Representación Box-Whisker.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 51 de 57 5.4.2. Medias Mensuales La siguiente tabla muestra las medias mensuales de las componentes de la radiación: Tabla 13: Promedios mensuales (Wm -2 ) Rad. Global Rad. Difusa Rad. Directa 2009 ENE 2024 1113 2433 FEB 3444 1362 4647 MAR 4496 1554 5444 ABR 6312 2000 7117 MAY 7453 1969 8495 JUN 7436 2317 7658 JUL 8058 1653 10028 En los siguientes gráficos se pueden ver representados las medias mensuales obtenidas en el año 2009. 0 2 4 6 8 10 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL Kwh/m2 Rad. Global 2009 0 2 4 6 8 10 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL Kwh/m2 Rad. Difusa 2009 0 5 10 15 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL Kwh/m2 Rad. Directa 2009 Figura 69: Distribución de las medias mensuales de la radiación Global, Difusa y Directa. Año 2009. En la Figura 69 se aprecia que las medias mensuales de la radiación global es la esperable para los meses de los que disponemos de datos. 5.4.3. Estadísticas del filtrado A continuación, se muestran los diagramas de contorno de los flags que se han obtenido en el análisis de los datos con los filtros explicados en el apartado de metodología (Tabla 2). Estos diagramas muestran la distribución de los flags 0, 1, 5 y 6, en tanto por ciento, que se han dado a lo largo de los meses y por horas. En el análisis no se ha obtenido ningún flag del tipo 2, 3 y 4. En la Figura 70 se pueden observar los períodos de noche y día según el mes, ya que el flag 0 nos indicaba aquellos datos que habían sido tomados cuando la elevación del sol era menor que 0,01.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 52 de 57 Figura 70: Diagrama de contorno Flag 0 (%) En el diagrama de contorno del Flag 1 (Figura 71), se observa que el mayor porcentaje de datos válidos se alcanza durante las horas centrales del día. Figura 71: Diagrama de contorno Flag 1 (%) En la Figura 72, se puede apreciar que los datos erróneos aparecen en la salida y puesta del sol durante el mes de julio. En el diagrama de contorno del flag 6 (Figura 73) podemos observar, que los datos erróneos aparecen en las primeras horas del día pero solo en el mes de julio. Cabe señalar que los filtros que se han seguido en el estudio son los recomendados por la BSRN y en algunos casos son demasiado estrictos, lo que provoca que aparezcan los tipos de errores 5 y 6.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 53 de 57 Figura 72: Diagrama de contorno Flag 5 (%) Figura 73: Diagrama de contorno Flag 6 (%) 5.4.4. Gráficas diarias. A continuación, se presentan algunas gráficas diarias que nos van a servir para explicar casos concretos. En esta primera gráfica, Figura 74, se puede apreciar que la radiación global y la radiación difusa medidas tienen muy poca variación y que la radiación directa medida es 0 en las primeras horas del día. Esto puede estar provocado por el seguidor solar. Estas caídas del seguidor solar se han visto reflejadas en el diagrama Box & Whisker de la radiación difusa como outliers (Figura 67). Este error ocurre durante el mes de julio, y aparece reflejado en el diagrama de contorno del flag 6, (Figura 73).
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 54 de 57 Figura 74: Día 16 de julio de 2009 Durante ese mes, también se puede apreciar en las gráficas diarias, que en la primera hora de la mañana (entre las 5 y las 6) y la última de la tarde (entre las 18 y 19 horas), la radiación global medida coincide con la radiación difusa medida. Esto aparece reflejado en el diagrama de contorno del flag 5, Figura 72. Figura 75: Día 26 de agosto de 2009 Figura 76: Día 28 de agosto de 2009 5.4.5. Conclusiones.  La distribución de la radiación directa normal es la que se podría esperar para los días despejados, como resulta de comparar, no los valores absolutos, sino el perfil de radiación directa normal medido con el estimado con un modelo de cielo despejado. Como se ha comentado anteriormente, en el perfil del percentil 25% se observan
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 55 de 57 subidas y bajadas que pueden indicar que estamos midiendo en una zona con una importante frecuencia de días nubosos. Se ha observado que hay días en los que en las primeras horas de la mañana el perfil de la radiación directa no se ajusta a la de un día despejado.  Los registros de radiación solar difusa parecen adecuados. Por otro lado, existen días concretos en los que ha fallado el seguidor solar, como se muestra en el correspondiente diagrama de Box & Whisker. Por todo ello, es difícil asegurar de forma rotunda la fiabilidad de las medidas de difusa. Además, hay que tener en cuenta que un pequeño fallo de seguimiento del Sol se nota mucho en las medidas de directa normal, y no así en las de difusa.  No se ha podido comparar con los datos de las estaciones cercanas ya que no se dispone de un año completo de datos.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 56 de 57 6. Conclusiones generales Como resumen y conclusiones se puede destacar que:  Se ha tenido que realizar una corrección de la manera más óptima posible a la referencia horaria de los datos enviados por COMPANY Energy, para así poder realizar el análisis con la precisión necesaria. Dichas correcciones se pueden ver en la Tabla 9.  A continuación, se muestra una tabla en la que se pueden ver los porcentajes obtenidos para cada flag. Tabla 14: Porcentaje de errores para cada flag de control (%) Flag Dic 2005 y 2006 2007 2008 2009 0 50,71 50,27 50,28 47,86 1 44,27 48,47 49,27 51,54 2 0,00 0,00 0,00 0,00 3 0,64 0,02 0,02 0,00 4 0,00 0,00 0,00 0,00 5 3,80 0,66 0,40 0,45 6 0,58 0,58 0,03 0,15  En todos los años estudiados, se ha podido observar que existe un gran número de días en los que posiblemente haya habido algún tipo de error del seguidor solar, ya sea una caída total, o un desapuntamiento parcial de dicho instrumento de medida.  El porcentaje de datos válidos (flag 1) ha ido aumentando en el transcurso de los años, llegando a superar el 50% en el 2009. Aún así, se recomienda revisar el funcionamiento del seguidor solar y todos los parámetros que lo configuran, para asegurar que no existen fallos de apuntamiento a lo largo del día. Además, se sugiere que se revise la referencia horaria en la que se están tomando los datos para evitar errores en los ajustes a TSV. Así mismo, se aconseja seguir las recomendaciones de la BSRN para el mantenimiento y limpieza de los equipos de la estación.
  • ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS MEDIDOS EN LA ESTACIÓN DE Pág. 57 de 57 7. Referencias Beyer, H. G., Wald, L., Czeplak, G. and Terzenbach, U., 1996. Solar radiation maps for the new European solar radiation atlas ESRA. Proceedings of: The 1996 EuroSun Congress, Freiburgh (Germany). Dumortier, D., 1999. The European Solar Radiation Atlas and the Satellight web server. Proceedings of: 2n Workshop on satellites for solar energy assessments, Golden (USA). ESRA, 2000a. The European solar radiation atlas. Vol. 1: Fundamentals and maps. Edited by: Scharmer, K. y Reif, J. Les Presses de l'Ecole des Mines, Paris (France). ESRA, 2000b. The European solar radiation atlas. Vol. 2: Database and exploitation software. Edited by: Scharmer, K. y Reif, J. Les Presses de l'Ecole des Mines, Paris (France). McArthur, L. J. B., (Report 1998). Baseline Surface Radiation Network (BSRN). Operations Manual V1.0. WMO/TD-No.879.