Choi, Ji Nyeong;Lee, Sanghee;Ahn, Ki-Beom;Kim, Sug-Whan;Kim, Jinho
Korean Journal of Remote Sensing
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v.36
no.6_1
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pp.1435-1447
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2020
The seasonal variations in weather parameters can significantly affect the atmospheric transmission characteristics. Herein, we propose a novel augmented multiple regression algorithm for the accurate estimation of atmospheric transmittance and solar irradiance over highly localized areas. The algorithm employs 1) adaptive atmospheric model selection using measured meteorological data and 2) multiple linear regression computation augmented with the conventional application of MODerate resolution atmospheric TRANsmission (MODTRAN). In this study, the proposed algorithm was employed to estimate the solar irradiance over Taean coastal area using the 2018 clear days' meteorological data of the area, and the results were compared with the measurement data. The difference between the measured and computed solar irradiance significantly improved from 89.27 ± 48.08σ W/㎡ (with standard MODTRAN) to 21.35 ± 16.54σ W/㎡ (with augmented multiple regression algorithm). The novel method proposed herein can be a useful tool for the accurate estimation of solar irradiance and atmospheric transmission characteristics of highly localized areas with various weather conditions; it can also be used to correct remotely sensed atmospheric data of such areas.
To well design the solar energy system using solar energy, the correlation to calculate solar irradiation is basically needed. So, this study was performed to reveal the relationships between the solar irradiation and four meteorological observation data(dry bulb temperature, relative humidity, sunshine duration, and cloud cover) which are different from previous other researches. And then, we finally proposed the first order non-linear correlation from the measured solar irradiation using four meteorological observation data with MINITAB. To show the deviation of the solar irradiation between measured and calculated, this study compared using the daily total solar irradiance and the maximum peak value. From those results, the calculation error was estimated about maximum 25.4% for the daily total solar irradiance. The error of the solar irradiation between measured and calculated was made from the curve fitting error. So, solar irradiation prediction correlation with higher accuracy can be obtained using 2nd or higher order terms with four meteorological observation data.
Kim, Chang Ki;Kim, Hyun-Goo;Kang, Yong-Heack;Yun, Chang-Yeol
Journal of the Korean Solar Energy Society
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v.39
no.2
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pp.71-80
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2019
Daily ahead forecast is necessary for the electricity balance between load and supply due to the variability renewable energy. Numerical weather prediction is usually employed to produce the solar irradiance as well as electric power forecast for more than 12 hours forecast horizon. UM-LDAPS model is the numerical weather prediction operated by Korea Meteorological Administration and it generates the 36 hours forecast of hourly total irradiance 4 times a day. This study attempts to evaluate the model performance against the in situ measurements at 37 ground stations from January to May, 2013. Relative mean bias error, mean absolute error and root mean square error of hourly total irradiance are averaged over all ground stations as being 8.2%, 21.2% and 29.6%, respectively. The behavior of mean bias error appears to be different; positively largest in Chupoongnyeong station but negatively largest in Daegu station. The distinct contrast might be attributed to the limitation of microphysics parameterization for thick and thin clouds in the model.
Richards, Laura A.;Richards, Bryce S.;Schafer, Andrea I.
Membrane and Water Treatment
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v.2
no.4
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pp.239-250
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2011
A photovoltaic powered ultrafiltration and reverse osmosis system was tested with a number of natural groundwaters in Australia. The objective of this study was to compare system performance at six remote field locations by assessing the impact of water composition and fluctuating energy on inorganic contaminant removal using a BW30-4040 membrane. Solar irradiance directly affected pressure and flow. Groundwater characteristics (including TDS, salts, heavy metals, and pH), impacted other performance parameters such as retention, specific energy consumption and flux. During continual system operation, retention of ions such as $Ca^{2+}$ and $Mg^{2+}$ was high (> 95%) with each groundwater which can be attributed to steric exclusion. The retention of smaller ions such as $NO_3{^-}$ was affected by weather conditions and groundwater composition, as convection/diffusion dominate retention. When solar irradiance was insufficient or fluctuations too great for system operation, performance deteriorated and retention dropped significantly (< 30% at Ti Tree). Groundwater pH affected flux and retention of smaller ions ($NO_3{^-}$ and $F^-$) because charge repulsion increases with pH. The results highlight variations in system performance (ion retention, flux, specific energy consumption) with real solar irradiance, groundwater composition, and pH conditions.
Jo, Dok-Ki;Yun, Chang-Yeol;Kim, Kwang-Deuk;Kang, Young-Heack
Journal of the Korean Solar Energy Society
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v.31
no.2
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pp.99-106
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2011
Since the solar energy resource is the main input for sizing any solar photovoltaic system, it is essential to utilize the solar radiation data as an application and development of solar energy system increase. It will be necessary to understand and evaluate the insolation data. The Korea Institute of Energy Research(KIER) has begun collecting horizontal global insolation data since May, 1982 at 16 different locations in Korea and for the more detailed analysis, images taken by geostationary satellite may be used to estimate solar irradiance fluxes at earth"s surface. It is based on the empirical correlation between a satellite derived cloud index and the irradiance at the ground. From the results, the measured data has been collected at 16 different stations and estimated using satellite at 23 different stations over the South Korea from 1982 to 2009. The Result of analysis shows that the annual-average daily global radiation on the horizontal surface is 3.56 kWh/ $m^2$/day and estimated solar radiation fluxes show reliable results for estimating the global radiation with average deviation of -7.27 to +3.65% from the measured values.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.54
no.4
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pp.188-194
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2005
There are many factors that affect on the system output of Photovoltaic(PV) power generation; the variation of solar radiation, temperature, energy conversion efficiency of solar cell etc. This paper suggests a methodology for calculation of PV generation output using the probability distribution function of irradiance, PV array efficiency and revision factors of solar cell conversion efficiency. Long-term irradiance data recorded every hour of the day for 11 years were used. For goodness-fit test, several distribution (unctions are tested by Kolmogorov-Smirnov(K-S) method. The calculated generation output with or without revision factors of conversion efficiency is compared with that of CMS (Centered Monitoring System), which can monitor PV generation output of each PV generation site.
Jo, Dok-Ki;Yun, Chang-Yeol;Kim, Kwang-Deuk;Kang, Young-Heak
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2010.11a
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pp.63.1-63.1
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2010
Since the solar energy resource is the main input for sizing any solar photovoltaic system and solar thermal power system, it is essential to utilize the solar radiation data as a application and development of solar energy system increase. It will be necessary to understand and evaluate the insolation data. The Korea Institute of Energy Research(KIER) has begun collecting horizontal global insolation data since May, 1982 at 16 different locations in Korea and for the more detailed analysis, Images taken by geostationary satellite may be used to estimate solar irradiance fluxes at earth's surface. It is based on the empirical correlation between a satellite derived cloud index and the irradiance at the ground. From the results, the measured data has been collected at 16 different stations and estimated using satellite at 23 different stations over the South Korea from 1982 to 2009. The Result of analysis shows that the annual-average daily global radiation on the horizontal surface is $3.56kWh/m^2/day$.
This paper presents analysis of temperature and light intensity characteristics of PV modules with solar cell type. Taking the effect of sunlight irradiance on the cell temperature, the first experiment takes ambient temperature as reference input and uses the solar insolation as a unique varying parameter. Then taking the effect of the cell temperature on sunlight irradiance, the second experiment takes 1000W/$m^2$ as reference input and uses the cell temperature as a unique varying parameter. As a result, varying sunlight irradiance, the Cell-Type with the smallest change in output is HIT and the Cell-Type with the biggest change in output is a-Si. Varying the cell temperature, the Cell-Type with the smallest change in output is a-Si and the Cell-Type with the biggest change in output is Single-Si. And considering both temperature and light intensity characteristics, the Cell-Type with the smallest change in output is HIT.
Solar irradiation controls the exchange of heat energy between atmosphere and land or ocean, and becomes an important factors to the radiance flux at the surface and the biosphere. In order to estimate solar irradiance and earth albedo In Korea peninsula during 1996, GMS date and paramaterization model was combinationally used. In clear sky, the paramaterization model was used to estimate solar iradiance. Also in cloudy sky, the earth albedo was used to calculate the Interceptive effect of solar irradiance. The hourly solar irradiance [the hourly earth albedo] showed generally very low values with <1.00 MJ/m$^2$hr [high values with >0.65] on the middle part (36.00-36.50$^{\circ}$S) and the Southeastern part (near 34.50$^{\circ}$S) in Korea peninsula, respectively. Satellite estimates (GMS data) with pyramometer measurements (in-situ data) were compared for 21 observed stations. Totally, correlation coefficient showed high values with 0.85. In the monthly variation, correlation coefficient of the spring and summer with rms=about 0.42 MJ/m$^2$hr was better than the autumn and winter with rms >0.5 MJ/m$^2$hr. Generally monthly variations of correlation coefficient between satellite estimetes and pyranometer measurements showed r=0.936 in clear sky during 1 year except only May, June, July and August.
We compare insolation results calculated from two well-known empirical formulas (Socket and Beaudry's SB73 formula and the original Smithsonian (SMS) formula) and a radiative transfer model using input data predicted from meteorological weather-forecast models, and review the accuracy of each method. Comparison of annual mean daily irradiance values for clear-sky conditions between the two formulas shows that, relative to the SMS, the SB73 underestimates spring values by 9 W $m^{-2}$ in the northern Adriatic Sea, although overall there is a good agreement between the annual results calculated with the two formulas. We also elucidate the effect on SMS of changing the 'Sun-Earth distance factor (f)', a parameter which is commonly assumed to be constant in the oceanographic context. Results show that the mean daily solar radiation for clear-sky conditions in the northern Adriatic Sea can be reduced as much as 12 W $m^{-2}$ during summer due to a decrease in the f value. Lastly, surface irradiance values calculated from a simple radiative transfer model (GM02) for clear-sky conditions are compared to those from SB73 and SMS. Comparison with iu situ data in the northern Adriatic Sea shows that the GM02 estimate gives more realistic surface irradiance values than SMS, particularly during summer. Additionally, irradiance values calculated by GM02 using the buoy meteorological fields and ECMWF (The European Centre for Medium Range Weather Forecasts) meteorological data show the suitability of the ECMWF data usage. Through tests of GM02 sensitivity to key regional meteorological factors, we explore the main factors contributing significantly to a reduction in summertime solar irradiance in the Adriatic Sea.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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