Estimación de la Radiación Solar Global en Áreas No Monitoreadas de Brasil Utilizando Reanálisis ERA5 y Redes Neuronales Artificiales
Autores: Morgan Uliana, Eduardo; de Abreu Araujo, Juliana; Roggia Zanuzo, Márcio; Guedes Araujo, Alvaro Henrique; Fomaca de Sousa Junior, Marionei; Venâncio Aires, Uilson Ricardo; Alves Ramos Filho, Herval
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Estimación
Radiación global
Potencial de energía solar
Red neuronal artificial
Datos ERA5
Elementos meteorológicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
La estimación de la radiación global (GR) es crucial para evaluar el potencial de energía solar, comprender el balance energético de la superficie y prever la producción agrícola. Sin embargo, varias regiones requieren un monitoreo adicional y redes de sensores escasas. El reanálisis ERA5-ECMWF es una alternativa viable para estimar elementos meteorológicos en áreas no monitoreadas. Este estudio tuvo como objetivo entrenar un modelo de red neuronal artificial (ANN) para estimar la GR basado en datos de ERA5 y mapear su distribución en el área de estudio. Utilizamos datos de GR de 32 estaciones meteorológicas automáticas del Instituto Nacional de Meteorología de Brasil en Mato Grosso, Brasil, para el entrenamiento del modelo. La entrada del modelo consistió en la temperatura del aire de ERA5, datos de precipitación y radiación solar en la parte superior de la atmósfera (R) calculada a partir de la latitud y el día del año. El modelo calibrado demostró una alta precisión, con índices de eficiencia de Nash-Sutcliffe y Kling-Gupta que superaron 0.99. Esto permitió la generación de series temporales históricas y mapas de la distribución espacial de la GR en el área de estudio. Los resultados demuestran que, como entrada para la ANN, los datos de ERA5 permiten una estimación precisa y exacta de la distribución de la GR, incluso en lugares sin estaciones meteorológicas.
Descripción
La estimación de la radiación global (GR) es crucial para evaluar el potencial de energía solar, comprender el balance energético de la superficie y prever la producción agrícola. Sin embargo, varias regiones requieren un monitoreo adicional y redes de sensores escasas. El reanálisis ERA5-ECMWF es una alternativa viable para estimar elementos meteorológicos en áreas no monitoreadas. Este estudio tuvo como objetivo entrenar un modelo de red neuronal artificial (ANN) para estimar la GR basado en datos de ERA5 y mapear su distribución en el área de estudio. Utilizamos datos de GR de 32 estaciones meteorológicas automáticas del Instituto Nacional de Meteorología de Brasil en Mato Grosso, Brasil, para el entrenamiento del modelo. La entrada del modelo consistió en la temperatura del aire de ERA5, datos de precipitación y radiación solar en la parte superior de la atmósfera (R) calculada a partir de la latitud y el día del año. El modelo calibrado demostró una alta precisión, con índices de eficiencia de Nash-Sutcliffe y Kling-Gupta que superaron 0.99. Esto permitió la generación de series temporales históricas y mapas de la distribución espacial de la GR en el área de estudio. Los resultados demuestran que, como entrada para la ANN, los datos de ERA5 permiten una estimación precisa y exacta de la distribución de la GR, incluso en lugares sin estaciones meteorológicas.