Datos meteorológicos históricos para recurso eólico y solar

Desarrollo de estrategias propias del Dynamical Downscalling para ofrecer toda una gama de datos meteorológicos históricos de diferente naturaleza.


Período

2013-2023

Sector

Energías Renovables: eólica y solar

Servicio

Datos Meteorológicos para recurso eólico y solar

CONTEXTO

Desarrollo de estrategias propias del denominado Dynamical Downscalling, con objeto de proveer una amplia gama de productos meteorológicos que ayuden a la caracterización climática de emplazamientos eólicos y solares.

Desde los denominados “atlas de viento y radiación”, normalmente con resoluciones horizontales de 3-1 km, hasta datos tabulares y largas series temporales generadas con modelos LES (Large Eddy Simulation), el equipo de meteorología y modelización numérica de SOLUTE trabaja para reducir la incertidumbre asociada a estos datos.

Nuestros productos pueden ser utilizados para fines muy específicos como, la estimación de régimen de vientos extremos, datos concretos para proyectos de recurso eólico y solar, condiciones de engelamiento promedio en turbinas eólicas, etc.

A partir de datos de reanálisis de modelos globales (ERA5, MERRA2, CFSR), y gracias al manejo y ejecución masiva del modelo WRF (Weather Research and Forecasting), tras progresivos ciclos de cálculo y validación, se logra la reconstrucción de series históricas de las distintas variables meteorológicas. Cambiando la resolución espacial y las aproximaciones realizadas en cada configuración del modelo WRF, se construyen diferentes productos, que asesoran y guían de manera durante las diferentes fases de un proyecto de recurso eólico/solar. De esta forma, es posible ofrecer al cliente información meteorológica histórica de calidad a través de diferentes modelos, algoritmos y herramientas.


RESULTADOS

Con este set de productos, SOLUTE se configura como proveedor de datos meso-microescalares, aprovechando sus capacidades en la modelización meteorológica y su buen posicionamiento dentro del sector eólico. Para alcanzar esta meta ha sido preciso configurara un sistema de cálculo escalable y flexible, gracias al acuerdo con proveedores de cálculo in cloud.

OTROS USOS Y APLICACIONES

Los procesos de caracterización climatológica requieren contar con amplias bases de datos históricas de las condiciones meteorológicas locales (temperaturas promedio, régimen pluviométrico, etc.). En multitud de ocasiones no es posible acceder a las observaciones de estaciones meteorológicas automáticas o estas no son suficientemente representativas a nivel local. Las largas series mesoescalares son, en estas situaciones, la alternativa natural. SOLUTE, a través de sus productos meso-microescalares y gracias a la accesibilidad conseguida con su nueva API REST, garantiza a sus clientes una fuente fiable de datos con los que conocer la climatología local. Otros sectores como la agricultura se benefician también de estos datos.

ENFOQUE

Los clientes potenciales de esta capacidad son consultoras que se dediquen a hacer ingeniería de proyecto eólico, promotores u otras empresas que acumulen diferentes pasos durante las fases tempranas de un proyecto un parque eólico/ solar.

SOLUTE tradicionalmente ha trabajado como consultora técnica para esta tipología de empresas desde hace aproximadamente una década. Este inventario de datos vendría a completar nuestros servicios de prospección eólica.

METODOLOGÍA

Las herramientas utilizadas son el modelo numérico de área limitada Weather Research and Forecasting (WRF), el lenguaje de programación Python y visualizadores georefenciados QGIS y ARCGIS. El equipo cuenta con competencias técnicas específicas y tiene conocimiento en el uso de modelos numéricos como WRF, modelización mesoescalar, manejo de datos de modelos globales en formato .grib2, experiencia profunda en Python para el tratamiento de datos y técnicas de validación de predicciones.

La modelización atmosférica requiere de un completo conocimiento de diferentes materias, desde la dinámica atmosférica hasta la configuración de modelos LES (Large Eddy Simulation), pasando por meteorología sinóptica, dinámica de mesoescala, modelización numérica del tiempo, validación de predicciones, incertidumbre de los modelos numéricos, Python o Meteorología para parques eólicos.

En cuanto a los requisitos técnicos, es preciso el almacenamiento, tanto para la descarga de los datos de reanálisis (ERA5, MERRA2 y CFSR) como para las simulaciones propias. El volumen computacional para configurar estos servicios, el cálculo de los tests de sensibilidad, la generación de los datos y su validación sistemática es ingente.

El output final se resume en los siguientes productos/servicios desarrollados por SOLUTE:

  1. MWM (Mesoescale World Mapes), mapas de condiciones medias de velocidad del viento, dirección, temperatura, humedad y densidad a diferentes alturas (10,20,30,40,50,80,100 y 120) en una cuadrícula de 9 km de resolución obtenidos a partir de modelos de mesoescala.
  2. HMWM (High Resolution Mesoescale World Map) es un servicio para proporcionar datos de mesoescala con 3 km de resolución para las fases iniciales de estimación del recurso eólico, disponibles tanto para estudios en tierra como en alta mar.
  3. WindPointTab es un producto que contiene información meteorológica histórica, obtenida de la ejecución de modelos de alta resolución, para cada sitio en formato tabular. Existen dos versiones de este producto en función de la metodología utilizada en cada una.
  4. GTSS (Global Time Series), SOLUTE, ofrece este producto en formato serie temporal, el cual parte del modelado WRF de 3km y cuenta con la velocidad y dirección del viento, temperatura y presión; la zona horaria seleccionable para que coincida con la marca de tiempo de las mediciones; las variables de estabilidad atmosférica (RMOL and Richardson Number) y los datos base seleccionables de ERA5, MERRA2 y CFSR.
  5. HMaps, resultado de la optimización de un modelo WRF-1km de 20 años y la posterior reducción de los datos a una malla de 100 metros que contiene variables meteorológicas (y no meteorológicas) clave para cualquier estudio de recurso eólico.
  6. IcingLab contiene información fundamental sobre las condiciones históricas de formación de hielo en aerogenerador para una determinada región. Las condiciones de formación de hielo pueden atender a diferentes factores como la lluvia helada (hidrometeoro líquido que se congela al entrar en contacto con una superficie sólida) o las condiciones ambientales de formación de hielo, temperaturas inferiores a 0º y alto contenido de humedad.
  7. Wind-LES: El equipo de modelado atmosférico de SOLUTE ha implementado diferentes estrategias para desarrollar modelos LES (Large Eddy Simulations) específicos para ubicaciones concretas basados en la implementación del software libre WRF. Los datos obtenidos gracias a este modelado son especialmente útiles durante las fases avanzadas de un proyecto de recurso eólico. En diferentes partes de este tipo de proyectos, es fundamental contar con datos LES cuya calidad interviene en diferentes procesos: Metodologías MCP (Measure Correlate Predict), para llenar los vacíos en la serie de datos medidos, para proyectos en los que no hay datos medidos, así como correcciones a largo plazo de la energía bruta calculada.

Eólica

Simulación aerodinámica para WRA

Las herramientas CFD (Computational Fluid Dynamics) aplicadas al análisis de recurso eólico (WRA) nos proporcionan una información más detallada del potencial eólico en un área determinada.

Eólica

Predicción energética y meteorológica para operadores renovables

Servicio de predicción meteorológica y energética a través del entrenamiento de algoritmos de inteligencia artificial. Pronóstico para la optimización de estrategias de venta de energía y la planificación de tareas en campo.