Radiação solar global em Portugal e a sua variabilidade mensal e anual

mundo acadĂŠmico

radiação solar global em Portugal e a sua variabilidade mensal e anual Afonso Cavaco Mestre, Engenheiro, IPES – Instituto Português de Energia Solar Hugo Silva Investigador da Cåtedra Energias Renovåveis da Universidade Évora (UE) Paulo Canhoto

Sumårio executivo Conhecer a disponibilidade solar Ê essencial para analisar a viabilidade dos projetos de produção de energia solar. Para responder a essa necessidade, o Instituto Português de Energia Solar, o Instituto de Ciências da Terra da Universidade

Investigador do Instituto de CiĂŞncias da Terra (ICT) da UE

de Évora e o Instituto Português do Mar e da Atmosfera

Samuel Neves

uniram-se num estudo de grande relevância para o setor

Investigador da CĂĄtedra Energias RenovĂĄveis da UE

que ĂŠ apresentado em primeira mĂŁo na “renovĂĄveis magazineâ€?.

Jorge Neto TÊcnico do IPMA – Instituto Português do Mar e da Atmosfera Manuel Collares Pereira Presidente da Direção do IPES e Titular da Cåtedra Energias Renovåveis da UE

Introdução O objetivo de fundo deste estudo Ê a determinação da disponibilidade anual e da variabilidade de radiação solar em Portugal. Este tipo de informação Ê relevante para efeitos de due diligence solar de grande dimensão; para que o utilizador comum que pretenda instalar um sistema solar (fotovoltaico, AQS, aquecimento ambiente) possa estimar a produção energÊtica e, consequentemente, a viabilidade económica de qualquer sis funcionamento de um sistema solar, entre outros.

radiação solar global num plano horizontal da rede de medida do Instituto Português do Mar e da Atmosfera (IPMA), composta por 15 estaçþes principais e 74 estaçþes secundårias. Uma abordagem possível para a validação destes dados foi feita comparando os valores horårios de irradiação solar global da estação de Évora do IPMA com os valores medidos na estação do ICT na Universidade de Évora [1], muito próxima da do IPMA. Detalhes serão dados em baixo. Contudo, para o estudo da variabilidade anual de radiação solar, considerou-se que a eventual menor qualidade dos dados do IPMA1 não Ê tão relevante, visto que as consequências de

1 Eventuais problemas devido à falta de calibração dos instrumentos de medida, falhas na aquisição de dados, procedimentos de recolha de dados, avarias ou mau funcionamento de equipamentos.

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problemas de calibração e de procedimentos de recolha de dados não deverão afetar substancialmente a variabilidade, em torno de um valor

! AtravÊs da anålise dos dados de radiação solar da rede de medição do IPMA (ver Figura 1), procedeu-se ao mapeamento da disponibilidade e variabilidade anual de radiação solar global em Portugal.

Qualidade dos dados analisados: uma avaliação prÊvia Este estudo cinge-se à anålise das sÊries temporais cedidas, não sendo possível aferir a qualidade intrínseca de todas as amostras. Contudo, recorreu-se ao facto de existir uma estação do IPMA em Évora (aeródromo), localizada a cerca de 4,5 km da estação do ICT, para se realizar uma comparação entre essas duas sÊries de dados. Desta forma tornou-se possível aferir a qualidade da sÊrie de dados do IPMA para Évora. A correlação entre as referidas sÊries temporais, para o mesmo período de 2003 a 2015, Ê apresentada na Figura 2 em termos de irradiação solar global diåria. Constata-se uma for te correlação entre ambas as sÊries temporais, com um fator de correlação de 98%, como se esperaria para sÊries de dados com qualidade de amostragem comparåvel. Existem dias em que a disponibilidade de radiação solar entre os dois locais diverge, conforme assinalado na Figura 2, para valores mais baixos de irradiação, devido a dinâmicas da atmosfera, neste caso essencialmente em

Figura 1 Localização das estaçþes da rede de medição do IPMA com os pontos a preto a indicar as Estaçþes Principais e a vermelho as Estaçþes Secundårias.

resultado da passagem de nuvens. Ainda que as

" #$ poderĂĄ ser mais afetada por nuvens do que a outra, num determinado dia, o que evidencia, &

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O conhecimento da disponibilidade solar Ê essencial para a anålise de viabilidade de projetos de produção de energia solar.

Figura 4 Disponibilidade anual de radiação solar global (kWh/m2).

Figura 5 Variabilidade anual relativa da disponibilidade de radiação solar global (%).

A exceção, com maior variabilidade, Ê a registada pela estação das Penhas Douradas (6%), e em outras regiþes de montanha do centro e norte de Portugal, com uma localização em altitude muito diferente de todas as outras e, portanto, provavelmente menos representativa do território envolvente em comparação com as restantes estaçþes. De facto, a elevada altitude desta estação då-lhe caraterísticas meteoro sua maior variabilidade, nevoeiros persistentes, ocorrência de neve no inverno), em comparação com as estaçþes vizinhas.

informação relevante para a fase de dimensiona ção de produção e a viabilidade económica do investimento, entre outros. Ao nível de resultados, apesar da qualidade das medidas não poder ser garantida, a variabilidade anual da radiação solar pode ser estudada e analisada, visto ser mais independente do valor absoluto da medida. Todavia, a comparação da sÊrie de Évora do IPMA com a do ICT da Universidade de Évora demonstrou a qualidade da primeira. A comparação dos resultados da anålise das sÊries de Faro, Évora, Lisboa, Coimbra, Porto e Bragança com resultados de sÊries temporais dos anos 70 do sÊculo passado, para os mesmos locais, evidenciou diferenças sistemåticas e relativas entre locais da mesma ordem de grandeza. Em termos de disponibilidade anual, existem diferenças que se poderão dever, essencialmente, à diferença de qualidade e/ou calibração entre a instrumentação utilizada nos anos 70 e a atualmente utilizada. Este documento providencia dois importantes resultados: a atualização da disponibilidade anual de radiação solar global e a atualização do mapeamento do recurso solar em Portugal, adicionando informação referente à sua variabilidade anual com base em medidas terrestres. Desta forma, este documento contribui para uma visão atualizada sobre a disponibilidade anual de radiação solar global e a sua variabilidade. De futuro, espera-se aplicar este estudo

Conclusão O conhecimento da disponibilidade solar Ê essencial para a anålise de viabilidade de projetos de produção de energia solar. Assim, torna-se fundamental a existência deste tipo de anålise estatística das sÊries de dados disponíveis, de modo a aferir a real disponibilidade e variabilidade do recurso solar em Portugal. Este estudo procura disponibilizar esse tipo de informação, facultando-o às entidades e pessoas singulares que dele pretendam usufruir. De um modo geral, a informação disponível existente apresenta a disponibilidade do recurso solar e não a sua variabilidade anual. Contudo, a variabilidade anual Ê fundamental para determinação de casos-cenårios, aquando do dimensionamento de sistemas solares, providenciando 40

a sÊries temporais mais extensas e fazer a sua atualização periódica. Espera-se tambÊm poder vir a realizar este tipo de estudo para a radiação solar direta normal (DNI). A principal conclusão Ê a de que, para todo o país, a variabilidade da radiação solar global, em termos anuais, Ê relativamente pequena, apresentando valores entre 1,6% e 3% para os locais do país com maior disponibilidade de radiação solar (Alentejo e Algarve) e apenas entre 3,5% e 5% para os restantes. Neste sentido, as regiþes com maior disponibilidade de radiação solar apresentam tambÊm uma menor variabilidade deste recurso, o que as torna particularmente interessantes para futuras instalaçþes solares. Não deixa de ser curioso notar que não sendo o vale do Douro uma região com os níveis de radiação mais elevados, apresenta uma variabilidade relativamente pequena sobre uma boa parte da sua extensão.

[1] Canhoto, P., “Preliminary Analysis of Irradiance Data for the Generation of a Typical Solar Radiation Year for Évora, Portugalâ€?, Technical Report, Institute of Earth Sciences, University of Évora, 2016. (http:// hdl.handle.net/10174/18249); [2] BjĂśrn MĂźller, Martin Wild, Anton Driesse, Klaus Behrens, Rethinking solar resource assessments in the context of global dimming and brightening, Solar Energy, Volume 99, January 2014, Pages 272282, ISSN 0038-092X, http://dx.doi.org/10.1016/j. solener.2013.11.013; [3] Trigo, R. M., DaCAMARA, C.C.,Circulation wea regime in Portugal, International Journal of Climatology, 20, 13, 1559-1581, 2000.

Nota: Os autores recorreram às suas melhores competências e esforço para avaliar a qualidade dos dados disponibilizados e assegurar a melhor precisão dos resultados e conclusþes. Assim, não devem ser responsabilizados pela qualidade ou veracidade dos dados fornecidos ou por qualquer consequência ou ação baseada nas conclusþes apresentadas neste documento ou por qualquer desrespeito por imposiçþes legais ou outras limitaçþes relacionadas com qualquer projeto que nelas se baseie.