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PVシステムが受ける太陽放射照度の次に、モジュールの温度はPVシステムの効率にとって考慮すべき最も重要な要素である。

PVモジュールが暖かくなると、その変換効率は低下する。

言い換えれば、PVモジュールは、太陽放射照度が高くても気温が低い瞬間に最も高い出力を提供することが期待される。温度はまた、PVシステムのサイズに影響を与える重要なパラメータでもある。ストリング内のPVモジュールの最大枚数を決めるには、予想最低動作温度(TLEO)に基づいて計算する。

PVモジュールの温度を計算するためには、計算を実行するための主な入力として正確な気温データが必要である。そして、シミュレーションアルゴリズムは、太陽放射照度の影響と、特定のPVシステム設置タイプ用に計算された風による対流熱交換を加えることで、予想モジュール温度を求めます。

この記事では、Solargisが提供する気温データセットの精度を、太陽エネルギー発電シミュレーションに影響する他のパラメータとともにどのように向上させたかを紹介します。

Solargis Prospectによる温度マップ

Solargis Prospectによる気温マップ

再解析モデル

現在、地球規模での太陽光発電シミュレーションに使用できるグリッド化された気温データの最も正確な情報源は、再解析モデルです。

再解析データは、その言葉からも想像できるように、数値天気予報モデル(NWP)を再度「解析」した結果です。これは、以前に予測された期間の実際の観測値を収集した後に行うことができる。言い換えれば、最新の観測値を用いて「未来に向かって」モデルを計算するのではなく、「過去に向かって」モデルを計算するようなものである。

その結果、比較的高い時間分解能(通常1時間毎)と低い空間分解能(通常数十km)で世界をカバーする気象変数の包括的なセットが得られる。

モデルの混合

最も正確な全球データをインプットするということは、適切な全球気象モデルに依存するということである。最も著名な気象モデル予測センターのひとつが、欧州中距離気象予報センター(ECMWF)である。

イギリスのレディングに本部を置くECMWFは、強力な観測ネットワークとヨーロッパ最大級のスーパーコンピューターを備えた高い計算能力により、世界中のどのサイトに対してもデータを提供することができます。

特に、太陽エネルギーのモデリング目的には、2つのモデルが特に興味深い:

  • ERA5は、上層大気と地表近傍の膨大な観測データを同化した包括的な再解析である。ERA5は、30kmの空間分解能を持つ大気結合モデルと、陸面モデルおよび波浪モデルを採用している。
  • 逆に、ERA5-Landは高解像度(9 km)の陸面モデルで、ERA5の大気パラメータと経過率補正によって強制されていますが、追加のデータ同化は含まれていません。

モデルのブレンドについて話すとき、入力モデルから単純な加重平均を実行するほど単純ではないことに注意することが重要です。効果的に適用するためには、データを見る専門家の目が必要であり、また各モデルがどのような状況でより良い性能を発揮するかを知る必要がある。

結果

両モデルをNOAAの統合地表面データベース(ISD)ネットワークによる地上観測値と比較した結果、ERA5とERA5-Landの長期平均気温の精度は同等であると結論づけられる。

しかし、ERA5-LandはERA5と比較して、陸面変数の詳細度が向上し、空間分解能が高くなっています。ERA5-Landは、鉛直解像度の違い、地表面のパラメタリゼーション、後処理の違いにより、揺らぎを除去し、より滑らかな日ごとの気温プロファイルを示します。

さらに、ERA5-Landは沿岸データの欠測の問題を軽減し、沿岸画素のギャップを効果的に埋めるのに役立ちます。

ERA5およびERA5 Landの1時間ごとの気温時系列。

ブラジルのベロオリゾンテにおけるERA5とERA5-Landによる気温の時系列(2022年5月13~19日の期間

結論

ERA5陸域モデルとERA5陸域モデルをブレンドすることで、気温情報が改善され、高解像度の陸面変数と滑らかな気温プロファイルを必要とするアプリケーションに適したデータセットとなります。

このようなサイト気象データの改善努力は、以前の記事で取り上げた衛星ベースの太陽放射照度モデルの絶え間ない改善と並行して行われている。

ECMWFのERA5およびERA5-Landデータセットのブレンドバージョンは、長期平均(Solargis Prospect)、時系列、およびTMYデータ(Solargis Evaluate)でアクセスできます。

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