Estimativa de radiação solar via modelagem atmosférica de mesoescala aplicada à região nordeste do Brasil

Abstract

A utilização de fontes alternativas de energias, como a solar, a eólica e a biomassa, vem crescendo significativamente nos últimos anos, sendo a energia solar, em particular, uma fonte abundante na região Nordeste do Brasil. O conhecimento preciso da radiação solar incidente é, assim, de grande importância para o planejamento energético brasileiro, servindo de base para o desenvolvimento de futuros projetos de plantas fotovoltaicas e de aproveitamento da energia solar. Este trabalho apresenta uma metodologia para o mapeamento da energia solar incidente ao nível do solo para a região Nordeste do Brasil, utilizando um modelo atmosférico de mesoescala (Regional Atmospheric Modeling System -RAMS), validado e ajustado por meio dos dados medidos pela rede de plataformas de coleta de dados (PCDs) da Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos (FUNCEME). Os resultados mostraram que o modelo apresenta erros sistemáticos, sobreestimando a radiação na superfície, porém após as devidas correções estatísticas, utilizando-se uma relação entre a fração de cobertura de nuvens prevista pelo modelo e a radiação observada na superfície e estimada no topo da atmosfera, encontram-se correlações de 0,92 com intervalos de confiança de 13,5 W/m 2 para dados com base mensal. Usando essa metodologia, a estimativa do valor médio anual (após ajustes) da radiação solar incidente no estado do Ceará é de 215 W/m 2 (máximo em outubro: 260 W/m 2 ). Palavras-chave: Energia Solar, Transferência Radiativa, Modelagem Numérica. ABSTRACT: ESTIMATION OF SOLAR RADIATION BY MESOSCALE ATMOSPHERIC MODELING APPLIED TO THE NORTHEAST BRAZIL REGION.The use of renewable energy sources, like solar, wind and biomass is rapidly increasing in recent years, with solar radiation being a particularly abundant energy source over Northeast Brazil. Thus, the proper quantitative knowledge of the incoming solar radiation is of great importance for energy generation planning in Brazil, serving as basis for developing future projects of photovoltaic power plants and solar energy exploration. This work presents a methodology for mapping the incoming solar radiation at ground level on Northeast Brazil, using a mesoscale atmospheric model (Regional Atmospheric Modeling System -RAMS), calibrated and validated using the automatic surface stations network data from the Ceará State Foundation for Meteorology and Water Resources (Fundação Cearense de Meteorologia e Recursos Hídricos-FUNCEME). The results showed that the model presents systematic errors, overestimating surface radiation, but, after a proper statistical corrections, using a relationship between the model-predicted cloud fraction and the observed radiation at ground level and the estimated at the top of the atmosphere, a 0.92 correlation value, with a confidence interval of 13,5 W/m 2 , is obtained for monthly data. Using this methodology, an estimated 215 W/m 2 annual average incoming solar radiation over Ceará is found (maximum in October: 260 W/m 2 ).

Avaliação Metrológica De Modelos De Previsão a Curto Prazo Da Irradiação Solar Na Superfície Terrestre

“…Utilizando um modelo atmosférico de mesoescala regional RAMS [15] foi verificada uma forte correlação entre a fração de cobertura de nuvens e a razão entre a irradiação solar observada na superfície e no topo da atmosfera, chegando-se a uma correlação para a irradiação solar.…”