A napenergia magyarországi hasznosítását támogató új fejlesztések az Országos Meteorológiai Szolgálatnál

Átírás

1 A napenergia magyarországi hasznosítását támogató új fejlesztések az Országos Meteorológiai Szolgálatnál Nagy Zoltán, Tóth Zoltán, Morvai Krisztián, Szintai Balázs Országos Meteorológiai Szolgálat A globálsugárzás előrejelzésének lehetőségei Költségkímélő megoldások a napsugárzás diffúz és direkt komponensének meghatározására MÉGNAP

2 Milyen tényezők befolyásolják a felszínre érkező napsugárzás erősségét? (1) KJ/cm A glob.sugárzás havi és max.napi összegének éves menete hónap havi összeg max.napi összeg 3,5 3 2,5 2 1,5 1,5 KJ/cm 2 A napsugárzás beesési szögének és a nappalok hosszának éves és napi változása erőteljes éves és napi menet A globál sugárzás óraösszegeinek és a relatív globál napi menete, , Pápa 3 25 óraösszeg (J/cm 2 ) MÉGNAP óra

3 A relatív globálsugárzás bevezetésének fontossága A glob.sugárzás havi és max.napi összegének éves menete A relatív globál havi összegeinek éves menete KJ/cm hónap havi összeg max.napi összeg 3,5 3 2,5 2 1,5 1,5 KJ/cm 2 relatív globál 1,9,8,7,6,5,4,3,2,1 hónap 3 A globál sugárzás óraösszegeinek és a relatív globál napi menete, , Pápa 12 A relatív globál napi menete, Pápa 25 1 óraösszeg (J/cm 2 ) relatív globál (%) óra óra MÉGNAP

4 Milyen tényezők befolyásolják a felszínre érkező napsugárzás erősségét? (2) A légkör átbocsátó képességének állapota (szórás, elnyelés) A direkt, diffúz és globál sugárzás napi menete, Budapest, A direkt, diffúz és globál sugárzás napi menete, Budapest, W/m direkt diffúz globál W/m direkt diffúz globál 1 1 idő idő spektrális intenzitás (W/(m 2 *nm)) 1,6 1,4 1,2 1,8,6,4,2 Különböző sugárzási komponensek spektrális eloszlása direkt diffúz globál 3 11 hullámhossz (nm) MÉGNAP

5 Milyen tényezők befolyásolják a felszínre érkező napsugárzás erősségét? (3) A felhőzet mennyisége és fajtája A golbál sugárzás napi menete egy derült és egy felhős napon W/m idő MÉGNAP

6 MÉGNAP

7 Az OMSZ milyen forrásokra támaszkodik (támaszkodhat) a globál sugárzásra vonatkozó információ tekintetében? (1) Valós idejű mérési adatok a felszíni automata mérőhálózatból MÉGNAP

8 Az OMSZ milyen forrásokra támaszkodik (támaszkodhat) a globál sugárzásra vonatkozó információ tekintetében? (2) Műholdas mérésekből származó felhő borítottság és elmozdulás Második generációs Meteosat (MSG) műhold 15 percenkénti látható és 1.8 mikrométeres infra képeiből felhőzet borítottság és a felhők elmozdulásának vektora (irány, nagyság és felhő magasság 3 egymást követő 15 perc képeinek felhasználásával) MÉGNAP

9 Az OMSZ milyen forrásokra támaszkodik (támaszkodhat) a globál sugárzásra vonatkozó információ tekintetében? (3) Operatív módon futó időjárási előrejelzési modellek produktuma ECMWF - European Centre for Medium Weather Forecast-ben (Reading, Egyesült Királyság) fejlesztett modell:,12 UTC +9 óráig 1 órás, óráig 3 órás, óráig 6 órás outputok, 16 km-es felbontással AROME - METEOFRANCE koordinálásával és vezetésével nemzetközi együttműködésben fejlesztett modell: + 48 óra, 12 UTC órás output- ok 2.5 km-es felbontás + 39 óra 6, 18 UTC Mindkét modell az RRTM (Rapid Radiation Transfer Model) eljárást használja a globál sugárzás előrejelzésére. Az OMSZ az említett modellek sugárzási előrejelzését jelenleg csak igen korlátozottan, eseti jelleggel használja. MÉGNAP

10 A globál sugárzás előrejelzésének lehetőségei MÉGNAP

11 Hogyan használhatók a globál sugárzásra vonatkozó információk az előrejelzés céljaira? (1) A mérőhálózatból származó valós idejű mérések csak korlátozott módon Amire alkalmazható: Egyértelmű helyzetek azonosítására az ország összefüggő, kiterjedt területeire a teljesen borult vagy derült sugárzási viszonyok meghatározására órás időlépcsőre vonatkozó előrejelzésre lehet alkalmas; Mérőhálózatból származó hosszabb adatsorok statisztikai elemzése, vizsgálata az előrejelzési módszerek fejlesztése céljából szerkezeti függvények; MÉGNAP

12 Globál sugárzási mező statisztikai szerkezetének jellemzése, szerkezeti függvény alkalmazása f(1,2) =(G(1) - G(2)) 2 f(1,3) =(G(1) - G(3)) 2 f(1,x) =(G(1) - G(x)) 2 f(x-1,x) =(G(x-1) - G(x)) 2 Távolság függvényében az f átlagának négyzetgyöke Homogén és izotróp mező - szerkezeti függvény csak a távolságtól függ a globál sugárzási mérőhálózatunkra első közelítésben teljesül nincs szisztematikus eltérést okozó tényező (földrajzi szélesség, tsz. feletti magasság) szerkezeti függvények a légkör átbocsátó képességének véletlenszerű ingadozását tükrözik; Évszakos menet kiküszöbölése relatív globál sugárzás használata; 4 mérőállomás = 4*4/2 kombináció szerkezeti függvény távolság függése havi bontásokban. MÉGNAP

13 A globál sugárzás napi összegeinek szerkezeti függvénye,35 tél,35 átmeneti,3,3 eltérés rel.glob (%),25,2,15,1 jan. febr. nov. dec. eltérés rel.glob. (%),25,2,15,1 márc. ápr. szep. okt.,5, km km,35 nyár,3 eltérés rel.glob.(%),25,2,15,1,5 máj. jún. júl. aug km MÉGNAP

14 A globál sugárzás óraösszegeinek szerkezeti függvénye,4 tél,4 átmenet,35,35 eltérés rel.glob. (%),3,25,2,15,1,5 jan. feb. eltérés rel. glob. (%),3,25,2,15,1,5 márc. ápr. szept km km 4,4 nyár,35 eltérés rel.glob. (%),3,25,2,15,1,5 máj. jún. júl. aug km 4 MÉGNAP

15 Hogyan használhatók a globál sugárzásra vonatkozó információk az előrejelzés céljaira (2)? Az előrejelzési modellek használhatósága relatív gyakoriság (% ) realtív gyakoriság (% ) relatív gyakoriság (% ) napi ös s ze g (e lőreje lze tt - m é rt) re latív gyakoris ága, eltérés < % = 71.9 % < -5 elté ré s (%) > 5 napi összeg (előrejelzett- m ért) relatív gyakorisága, eltérés < % = 68.6 % < -5 e lté ré s (%) > 5 < -5 napi összeg (előrejelzett-m ért) relatív gyakorisága, eltérés < % = 75.7 % e lté ré s (%) > 5 MÉGNAP

16 napi összeg (előrejelzett-mért) relatív gyakorisága, (borult idő, rel.glob.<.25%) 3 25 eltérés < % = 38.4 % relatív gyakoriság (% ) < - 5 elté ré s (%) > 5 napi összeg ( előrejelzett-mért) relatív gyakorisága, ( derült idő, rel. glob.> 85%) 3 25 eltérés < % = 89.7 % relatív gyakoriság (% ) < - 5 e lté ré s (%) > 5 MÉGNAP

17 MÉGNAP

18 Egyéb lehetőségek a globál sugárzás előrejelzése céljából (1) Égbolt kamerák alkalmazása a felhőzet által okozott, gyors változások azonosítására MÉGNAP

19 Egyéb lehetőségek a globál sugárzás előrejelzése céljából(2) Célzott mérőhálózatok tervezett naperőművek környezetében, műholdas és égbolt kamerás információkkal kiegészítve 1-2: sum glob(1, t) glob(2, t-1) t = : sum glob(1, t) glob(2, t-1) t = : sum glob(1, t) glob(2, t-1) t = : sum glob(1, t) glob(2, t-1) t = sum min(1 2, 1 3, 1 4, 1 5) sum max(1 2, 1 3, 1 4, 1 5) MÉGNAP

20 Célzott mérőrendszerek telepítésének lehetőségei,8,7 minmum maximum,6 abs_eltérés (%),5,4,3,2,1 napok MÉGNAP

21 Összegzés 1 fázis Modell eredmények 12, 24 órás előrejelzési produktumainak értékelése; 2 fázis Mérőhálózat valós idejű mérési eredményeinek értékelése, műholdas mérésekből származó információval kiegészítve; 3 fázis Célzottan telepített mérőrendszerek eredményeinek folyamatos értékelése, égbolt kamerák, műholdas információk figyelembe vételével. MÉGNAP

22 Költségkímélő megoldások a diffúz és a direkt komponenek meghatározására MÉGNAP

23 MÉGNAP

24 Az ST1 által mért valamint a referencia diffúz sugárzás 1 perces értékeinek eltérése, Budapest, eltérés % perces értékek Az ST1(diff.) - REF(diff.) 1 perces értékeinek DIFF/GLOB aránytól való függése, Budapest, eltérés % y = x x R 2 = DIFF/GLOB MÉGNAP

25 Az ST1 által mért és a korrigált diffúz sugárzás 1 perces értékeinek különbsége, Budapest, különbség W/m perces értékek mért érték korrigált érték Az ST1 által mért és a korrigált diffúz sugárzás segítségével számított direkt sugárzás 1 perces értékeinek különbsége, Budapest, különbség W/m perces értékek direkt ST1(m ért diffúz) direkt korrigál diffúz MÉGNAP

26 Köszönöm a figyelmet! MÉGNAP