Le rendement des systèmes d'énergie solaire dépend fortement de la couverture nuageuse. Alors que les prévisions météorologiques peuvent être utilisées pour prédire la quantité de lumière solaire atteignant les capteurs solaires au sol, la couverture nuageuse est souvent caractérisée en termes simples, comme nuageux, partiellement nuageux ou clair. Cela ne fournit pas d'informations précises pour estimer la quantité de lumière solaire disponible pour les centrales solaires.

Dans cette semaine Journal de l'énergie renouvelable et durable , une nouvelle méthode est signalée pour estimer les propriétés optiques des nuages ​​à l'aide de données provenant de satellites récemment lancés. Cette nouvelle technique est connue sous le nom d'estimation de la propriété optique du nuage spectral, ou PORTÉE.

En 2016, La NASA a commencé à lancer une nouvelle génération de satellites environnementaux opérationnels géostationnaires, la série GOES-R. Ces satellites occupent des positions fixes au-dessus de la surface de la Terre. Chacun est équipé de plusieurs instruments sophistiqués, y compris l'imageur de ligne de base avancé, ou ABI, qui peut détecter le rayonnement ascendant de la Terre à des longueurs d'onde spécifiques.

La méthode SCOPE estime trois propriétés des nuages ​​qui déterminent la quantité de lumière solaire atteignant la surface de la Terre. La première, hauteur du sommet des nuages, est l'altitude correspondant au sommet de chaque nuage. La deuxième, épaisseur des nuages, est simplement la différence d'altitude entre le haut et le bas d'un nuage. La troisième propriété est la profondeur optique du nuage, une mesure de la façon dont un nuage modifie la lumière qui le traverse.

Les nuages ​​sont, essentiellement, masses flottantes d'eau condensée. L'eau prend de multiples formes sous forme de gouttelettes liquides ou de cristaux de glace de différentes tailles. Ces différentes formes d'eau absorbent la lumière en différentes quantités, affectant la profondeur optique d'un nuage.

La quantité de lumière absorbée dépend également de la longueur d'onde de la lumière. L'absorption est particulièrement variable pour la lumière dans la plage infrarouge plus large du spectre, mais pas tellement pour la lumière dans la plage visible plus étroite.

La méthode SCOPE estime simultanément l'épaisseur des nuages, la hauteur du sommet et la profondeur optique en couplant les données des capteurs ABI des satellites GOES-R à un modèle atmosphérique. Deux autres entrées du modèle proviennent de stations météorologiques au sol :la température ambiante et l'humidité relative au sol. Ceux-ci sont utilisés pour ajuster les profils verticaux de température et de concentration de gaz dans le modèle.

La précision des propriétés optiques estimées des nuages ​​a été évaluée à l'aide d'une année de données à partir de 2018 pour des mesures prises à sept emplacements au sol aux États-Unis pendant la nuit et le jour, par tous les temps, et pour une large couverture spatiale à intervalles de 5 minutes.

"SCOPE peut être utilisé de jour comme de nuit avec une précision fiable, " a déclaré le co-auteur Carlos F.M. Coimbra. " En raison de sa sortie à haute fréquence pendant la journée, SCOPE est particulièrement adapté pour fournir des estimations précises en temps réel des propriétés optiques des nuages ​​pour les applications de prévision solaire."