Kiedy ludzie myślą o Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA), myślą o Marsie, Księżycu i tym, co kryje się w gwiazdach, ale NASA również zwraca ten zakres z powrotem na Ziemię, aby lepiej zrozumieć planetę, którą zamieszkujemy. NASA koncentruje się na tym, co duże, małe i wszystkim, co pomiędzy. 1
Dzięki projektowi Prediction Of Worldwide Energy Resources (POWER) NASA może dostarczać informacje środowiskowe globalnej publiczności. Według jego strony internetowej, projekt „dostarcza zestawy danych słonecznych i meteorologicznych z badań NASA na potrzeby energii odnawialnej, efektywności energetycznej budynków i potrzeb rolniczych”.
Dane do realizacji celów zrównoważonego rozwoju
POWER to projekt będący kamieniem węgielnym w Earth Sciences Division w NASA, którego misją jest pomoc społeczeństwu w zrozumieniu Ziemi i jej procesów. Projekt wspiera trzy główne obszary swoimi produktami danych: Energia odnawialna, Zrównoważona infrastruktura i Agroclimatologia.
Obecnie dostarczamy parametry danych z misji Clouds and the Earth's Radiant Energy System (CERES) dla napromieniowania słonecznego, ilości promieniowania słonecznego uzyskanej na jednostkę powierzchni. Nasze parametry klimatyczne i meteorologiczne pochodzą z produktów danych Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications, Version 2 (MERRA-2).
Dane dotyczące promieniowania słonecznego na powierzchni Ziemi pochodzą z 1984 r., a dane meteorologiczne z 1981 r., co pozwala użytkownikom na uzyskanie obszernej osi czasu historycznego, nie tylko w celu zapoznania się z aktualnym klimatem, ale także sprawdzenia, jak zmieniał się on na przestrzeni ostatnich dziesięcioleci.
W ciągu 26 lat dostarczania przez POWER danych gotowych do analizy zrealizowaliśmy ponad 480 milionów żądań danych. Każdego miesiąca POWER realizuje ponad 10 milionów żądań danych dla ponad 30 000 unikalnych użytkowników, zaspokajając ich różne potrzeby.
Użytkownicy wykorzystali dane POWER, aby uzyskać pomoc w realizacji różnych projektów związanych z energią słoneczną, takich jak optymalizacja wyboru miejsca instalacji paneli słonecznych, maksymalizacja pojemności akumulatorów w systemach energii słonecznej oraz zrozumienie, w jaki sposób światło słoneczne odbija się od budynków i oddziałuje na pobliskie obiekty.
Wielu dostawców danych oferuje Ci wiadro wody, gdy potrzebujesz tylko szklanki. Umożliwiamy użytkownikowi żądanie parametrów istotnych dla jego projektu zamiast całego katalogu danych. Dzięki POWER użytkownicy mogą wybrać parametry odpowiadające ich potrzebom. Tak więc, jeśli potrzebujesz tylko danych o natężeniu promieniowania słonecznego i zachmurzeniu, nie będziesz musiał również przeszukiwać danych o opadach i wilgotności.
Aby nasi użytkownicy mogli korzystać z takich funkcji, opracowaliśmy łatwo dostępne narzędzia i aplikacje internetowe. Narzędzia te są szczególnie pomocne dla osób i społeczności o ograniczonej wiedzy na temat tworzenia oprogramowania.
POWER's Data Access Viewer (DAV) to oparta na sieci aplikacja, która wymaga niewielkiego lub żadnego doświadczenia w kodowaniu. Zapewnia interaktywne systemy mapowania ze szczegółowymi wykresami, geoprzestrzennymi zestawami danych (dane o informacjach związanych z lokalizacjami na Ziemi) i narzędziami wizualizacyjnymi. 2
DAV zawiera solidny wybór parametrów danych związanych ze słońcem, meteorologią i chmurami, które są ukierunkowane na projektowanie i ocenę systemów energii odnawialnej. Użytkownicy mogą pobierać dane w różnych formatach i dla wybranych lokalizacji lub małych regionów na całym świecie.
Wiele branż i organizacji wykorzystało unikalne funkcje POWER DAV do prowadzenia badań i osiągania celów. Jednym z przykładów jest system prognozowania słonecznego w Arunai Engineering College w Indiach. Ci badacze wykorzystują różne parametry słoneczne i meteorologiczne z DAV do przewidywania generacji ich małego systemu energii słonecznej na terenie kampusu.
Mamy globalny zakres zróżnicowanych użytkowników, takich jak prywatne firmy komercyjne, agencje rządowe i instytucje badawcze. Produkty danych w POWER są dostępne nawet dla najbardziej odległych miejsc na świecie. Pomaga to społecznościom, które mają trudności ze znalezieniem danych, takich jak dane meteorologiczne powierzchni poza zasięgiem stacji meteorologicznej.
Kolejną unikalną cechą POWER jest poświęcenie się naszej społeczności użytkowników. Jest to projekt zorientowany na użytkownika, który ceni wkład osób korzystających z jego danych. Zachęcamy naszą społeczność do otwartej komunikacji z nami za pośrednictwem poczty e-mail, na wydarzeniach i poprzez wywiady, abyśmy mogli zbierać unikalne historie z każdego kontynentu.
Niezależnie od tego, czy chodzi o pompy wodne zasilane energią słoneczną w Kenii, prognozowanie generacji słonecznej w Indiach czy przystanki autobusowe zasilane energią słoneczną w Ameryce Północnej, POWER stale angażuje się w wiele tematów ze społecznościami. Poniżej znajduje się bardziej szczegółowy przykład tego, jak POWER odgrywa instrumentalną rolę jako dostawca danych dla społeczności energii odnawialnej.
Edukacja z wykorzystaniem energii słonecznej
Jednym z użytkowników POWER jest SIL International, globalna organizacja non-profit. Specjalizuje się w dostarczaniu rozwiązań językowych w zakresie umiejętności czytania i pisania, edukacji, rozwoju i lingwistyki dla społeczności. Celem jej Field Systems Department jest pomoc w zasilaniu systemów solarnych poza siecią w celu edukacji językowej i tłumaczeń.
Ten dział wykorzystuje produkty danych POWER w celu optymalizacji wydatków związanych z instalacją paneli słonecznych.
„[POWER] pomaga w osiągnięciu dolnej granicy budżetów. Zasadniczo pomaga nam instalować więcej systemów, ponieważ nie stawiamy niepotrzebnie paneli słonecznych ani sprzętu, którego nie trzeba używać” — powiedział Jeremy Maller, kierownik zespołu w SIL International.
SIL International opracowało publiczne internetowe narzędzie Solar Insolation Lookup Tool (SILT), narzędzie obsługiwane przez Google i oparte na przeglądarce. Umożliwia ono użytkownikowi przewidywanie produkcji energii słonecznej na podstawie orientacji paneli w dowolnym miejscu na świecie. SILT korzysta z interfejsu programowania aplikacji NASA POWER, który zapewnia dostęp do danych.
Zespół SIL International podjął się rozwiązania problemu niestabilności dostaw energii elektrycznej na odległych obszarach, na których działa, oraz zminimalizowania jego wpływu.
Wyobraź sobie, że pracujesz nad szczegółowym projektem od kilku miesięcy i zbliża się napięty termin. Gdy tylko zbliżasz się do jego ukończenia, poświęcasz chwilę, aby delektować się swoim osiągnięciem. A potem twój komputer umiera. Nie dość, że umarł, to jeszcze nie będziesz mógł go ładować przez kilka dni. To prawdziwy problem dla osób, które nie mają dostępu do stałego zasilania.
Zespół SIL starał się rozwiązać ten problem w swoich projektach, tworząc funkcję, która identyfikuje liczbę Dead Days w miesiącu dla danego systemu i lokalizacji. Dead Day to cztery kolejne dni, w których moc paneli słonecznych jest mniejsza niż wymagana do zaspokojenia potrzeb systemu.
Narzędzie przewiduje miesięczne Dead Days na podstawie danych historycznych, dzięki czemu użytkownicy mogą zarządzać zużyciem energii wokół siebie. Ta funkcja umożliwia również użytkownikom dostosowanie obciążenia i rozmiaru tablicy paneli w celu oszacowania i zmniejszenia liczby Dead Days.
SIL International pomógł rozwinąć systemy zasilania energią słoneczną na całym świecie, średnio około trzech niestandardowych systemów rocznie i 20 przenośnych systemów. Organizacja non-profit patrzy w przyszłość i planuje projekt w Afryce, aby zapewnić energię słoneczną dla dużego budynku biurowego. SIL International spodziewa się użyć produktów danych POWER do wdrożenia systemu solarnego poza siecią dostosowanego do potrzeb tej lokalizacji.
Organizacja ta pokazuje, w jaki sposób dane NASA POWER można wykorzystać do opracowywania nowych narzędzi, które będą miały bezpośredni wpływ na małe społeczności na całym świecie.
Każdy system solarny off-grid, który SIL International opracował, zmienił życie ludzi, umożliwiając edukację i rozwijając umiejętności językowe. Zaoferowaliśmy SIL International dane bazowe do realizacji jego misji i będziemy to robić w przyszłości.
Potrzeba zrównoważonych i odnawialnych rozwiązań energetycznych tylko wzrasta, ponieważ klimat nadal się zmienia, a popyt na alternatywy dla paliw kopalnych wzrasta. POWER będzie nadal dostarczać wartościowe i wiarygodne dane dotyczące energii słonecznej i meteorologii, które są bezpłatne i dostępne globalnie dla ogółu społeczeństwa.
Wiedza NASA na temat kosmosu i otaczającej nas Ziemi stale się poszerza, a dane z agencji inspirują do zmian i pomysłowości na przyszłość.
Źródła
O autorach
Paul Stackhouse jest starszym naukowcem badawczym w Langley Research Center Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA) i kieruje zespołem Prediction Of Worldwide Energy Resources. Ukończył studia magisterskie i doktoranckie z nauk atmosferycznych na Colorado State University odpowiednio w 1989 i 1995 roku. Jest członkiem American Solar Energy Society.
Falguni Patadia jest fizykiem badawczym w NASA Langley Research Center i pełni funkcję zastępcy kierownika projektu POWER. Ukończył doktorat z nauk atmosferycznych na University of Alabama w 2010 r. i uzyskał tytuł magistra fizyki na Devi Ahilya Vishwavidyalaya w 2000 r.
Zoe Waring jest naukową i techniczną pisarką/redaktorką zespołu NASA POWER Project. Uzyskała tytuł licencjata w zakresie pisania naukowego na College of William & Mary. Wykorzystuje swoją wiedzę redakcyjną i w zakresie pisania treści, aby wspierać zespół projektowy w różnych rolach.
