Modelado y predicción de la irradiación solar global utilizando modelos de aprendizaje automático para su posible uso en aplicaciones de energía renovable
Autores: Puga-Gil, David; Astray, Gonzalo; Barreiro, Enrique; Gálvez, Juan F.; Mejuto, Juan Carlos
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Modelado y predicción de la irradiación solar global utilizando modelos de aprendizaje automático para su posible uso en aplicaciones de energía renovable
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Irradiación solar
Modelos de aprendizaje automático
Irradiación solar global
Estaciones de medición
Red neuronal artificial
Parámetros meteorológicos.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
La irradiación solar global es una variable importante que se puede utilizar para determinar la idoneidad de un área para instalar sistemas solares; sin embargo, debido a las limitaciones de requerir estaciones de medición en todo el mundo, se puede correlacionar con diferentes parámetros meteorológicos. Para hacer frente a este problema, se utilizaron diferentes ubicaciones en Rías Baixas (Comunidad Autónoma de Galicia, España) y combinaciones de parámetros (mes y temperatura promedio, entre otros) para desarrollar varios modelos de aprendizaje automático (bosque aleatorio -RF-, máquina de vectores de soporte -SVM- y red neuronal artificial -ANN-). Estos tres enfoques se utilizaron para modelar y predecir (un mes por delante) la irradiación solar global mensual utilizando los datos de seis estaciones de medición. Posteriormente, estos modelos se aplicaron a siete estaciones de medición diferentes para comprobar si el conocimiento adquirido podía extrapolarse a otras ubicaciones. En general, los modelos de ANN ofrecieron los mejores resultados para las fases de desarrollo y prueba del modelo, así como para la fase de extrapolación del conocimiento a otras ubicaciones. En este sentido, las ANNs seleccionadas obtuvieron un valor de error porcentual medio absoluto (MAPE) entre el 3,9 y el 13,8% para el desarrollo del modelo y un MAPE total entre el 4,1 y el 12,5% para las otras siete ubicaciones. Las ANNs pueden ser una herramienta capaz para modelar y predecir la irradiación solar global mensual en áreas donde los datos están disponibles y para extrapolar este conocimiento a áreas cercanas.
Descripción
La irradiación solar global es una variable importante que se puede utilizar para determinar la idoneidad de un área para instalar sistemas solares; sin embargo, debido a las limitaciones de requerir estaciones de medición en todo el mundo, se puede correlacionar con diferentes parámetros meteorológicos. Para hacer frente a este problema, se utilizaron diferentes ubicaciones en Rías Baixas (Comunidad Autónoma de Galicia, España) y combinaciones de parámetros (mes y temperatura promedio, entre otros) para desarrollar varios modelos de aprendizaje automático (bosque aleatorio -RF-, máquina de vectores de soporte -SVM- y red neuronal artificial -ANN-). Estos tres enfoques se utilizaron para modelar y predecir (un mes por delante) la irradiación solar global mensual utilizando los datos de seis estaciones de medición. Posteriormente, estos modelos se aplicaron a siete estaciones de medición diferentes para comprobar si el conocimiento adquirido podía extrapolarse a otras ubicaciones. En general, los modelos de ANN ofrecieron los mejores resultados para las fases de desarrollo y prueba del modelo, así como para la fase de extrapolación del conocimiento a otras ubicaciones. En este sentido, las ANNs seleccionadas obtuvieron un valor de error porcentual medio absoluto (MAPE) entre el 3,9 y el 13,8% para el desarrollo del modelo y un MAPE total entre el 4,1 y el 12,5% para las otras siete ubicaciones. Las ANNs pueden ser una herramienta capaz para modelar y predecir la irradiación solar global mensual en áreas donde los datos están disponibles y para extrapolar este conocimiento a áreas cercanas.