Données d’ensoleillement à haute résolution

Introduction

Des séries de données d’éclairement solaire à haute résolution spatiale et temporelle ont été développées. Ces données permettent de simuler l’opération de systèmes solaires photovoltaïques et d’étudier l’impact de fluctuations solaires à court terme (< 5 minutes) sur la production d’une centrale solaire ou d’un quartier de maisons solaires.

Les mesures d’ensoleillement ont été effectuées à haute fréquence (30-100 Hz ou jusqu’à une fois par 10 millisecondes) afin de permettre l’enregistrement de variations d’ensoleillement rapides. Les données recueillies proviennent d’un réseau de 41 unités de mesure d’ensoleillement, réparties entre deux systèmes à deux emplacements au Canada. Le premier système se trouve à Varennes (Québec) et le deuxième, à Alderville (Ontario), co-localisé au sein d’une section de 1 MW de la centrale solaire de 5 MW des Premières Nations d’Alderville. Ces systèmes permettent de mesurer la variabilité de l’ensoleillement au sol pour un réseau de points, répartis sur une surface donnée.

Instrumentation et échantillonnage

Les capteurs d’ensoleillement sont des photodiodes LI-COR LI-200s installées sur des unités alimentées de façon autonome et communiquant entre elles. Chaque unité mesure l’ensoleillement à l’aide de deux capteurs : le premier pour l’ensoleillement global horizontal, et le deuxième pour l’ensoleillement global sur un plan incliné. À Varennes, le plan incliné a une pente de 45° par rapport à l’horizontale et fait face au sud. À Alderville, le plan incliné est de 30° par rapport à l’horizontale (face au sud) pour correspondre à l’angle des modules solaires de l’installation photovoltaïque.

Chaque unité prend une mesure à chaque milliseconde (1 ms), en fait une moyenne sur 10 millisecondes, et enregistre la donnée lors d’un changement de plus de 5 W/m² par rapport à la dernière mesure enregistrée. De plus, une donnée est enregistrée toutes les minutes. Chacune des unités est synchronisée à l’aide d’un système GPS afin d’assurer une déviation de moins de 1 milliseconde entre deux unités.

Description des fichiers de données

Les fichiers de données sont en format CSV (colonnes séparées par des virgules) et correspondent à chacune des unités du réseau. Le système de Varennes comprend 17 unités alors que celui d’Alderville en compte 24.

Les fichiers sont nommés selon la date et l’identifiant de la position de l’unité d’où les données sont tirées. La position de chacune des unités est répertoriée dans les fichiers KML, décrits plus bas. Les données correspondent à la journée indiquée dans le nom du dossier qui contient les fichiers (selon le format aaaammjj), du lever au coucher du soleil (crépuscule civil, soit lorsque le centre du Soleil est 6° sous l’horizon), pour chacune des unités du site correspondant.

Le Tableau 1 détaille le contenu des colonnes dans chacun des fichiers.

Les fichiers de données correspondent à quatre catégories de journées observées à Varennes et à Alderville. Le Tableau 2 catégorise les journées selon le type de couverture nuageuse. Cliquez sur la date pour télécharger les fichiers de données pour le type de journée et le lieu voulus.

Description des fichiers de position KML

Deux fichiers KML décrivent la position des 41 unités de mesure situées à Varennes et à Alderville. Ce fichier s’ouvre à l’aide du logiciel Google Earth ou de l’outil en ligne Google Maps. Les cartes montrent la position des unités sur chacun des sites. Les coordonnées des unités se trouvent au bas de cette page.

Site de Varennes

En raison de la fréquence d’échantillonnage élevée, les capteurs peuvent mesurer l’effet du passage d’un obstacle leur causant de l’ombre, tels des oiseaux ou des insectes. Ces événements peuvent se traduire par une diminution soudaine de l’ensoleillement mesuré par une unité. Certaines unités sont relativement proches d’obstacles (arbres, lignes électriques, etc.), qui pourraient ombrager les capteurs à certains moments de la journée et de l’année. L’identifiant des positions commence par les lettres VAR. La disposition des unités est illustrée à la Figure 1.

Site d’Alderville

Tout comme à Varennes, les capteurs peuvent être ombragés par le passage d’un obstacle, comme des oiseaux ou des insectes. Toutefois, les unités à Alderville se trouvent dans un environnement moins encombré qu’à Varennes. L’ombre causée par des obstacles est ainsi moins fréquente. L’identifiant des positions commence par les lettres AFN. La disposition des unités est illustrée à la Figure 2.

Coordonnées des unités

Les tableaux 3 et 4 résument les coordonnées (latitude et longitude) de chacune des unités. Les unités VAR01 à VAR17 sont situées à Varennes, et les unités AFN01 à AFN24 sont situées à Alderville.

Remerciements

Les données ont été recueillies par le laboratoire CanmetÉNERGIE à Varennes, dans le cadre du projet Production de séries de données d’ensoleillement à haute résolution temporelle et spatiale (RENI-506). L’emplacement utilisé à Varennes pour l’installation du système a été fourni par l’Institut de recherche d’Hydro-Québec (IREQ). Le deuxième emplacement a été fourni par la Nation Ojibway d’Alderville. Ce projet a été financé par le gouvernement du Canada par l’entremise de l’Initiative écoÉNERGIE sur l’innovation (ecoEII).