Caracterizar a variabilidade dos recursos solares é primordial para seu uso térmico e fotovoltaico. A nebulosidade é o principal parâmetro que modula tanto a intensidade quanto a frequência das variações da irradiância solar na superfície do solo em uma escala horária/sub-horária. Aqui segue um breve resumo sobre o artigo publicado na revista Renewable Energy sobre o asunto, cujo trabalho completo está disponível no link: Variability Index of Solar Resource Based on Data from Surface and Satellite.
A expansão mundial da energia solar como fonte de geração de eletricidade na última década é onipresente. No Brasil, a capacidade total instalada de energia fotovoltaica passou de 1.160 MW em 2017 para 20.250 MW em outubro de 2022, quando a geração centralizada correspondeu a cerca de 9,7% da matriz energética brasileira – quase mesmo percentual da energia eólica (10,9%), segundo a ABSOLAR (Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica).
No entanto, a energia solar enfrenta variabilidade em diferentes escalas espaço-temporais associadas a fatores astronômicos e atmosféricos. O aumento da participação da energia solar na matriz elétrica tem suscitado discussões sobre os impactos na qualidade e segurança da energia fornecida a diversos setores de consumo de energia elétrica e possíveis soluções para mitigá-los.
A variabilidade de longo prazo (anual e decenal) da irradiância solar de superfície tem um componente sazonal associado ao ciclo solar, à excentricidade da órbita e aos padrões climáticos. A variabilidade de curto prazo (escala horária ou sub-horária) está associada a fenômenos atmosféricos, como movimentos de nuvens, chuva e altas concentrações de aerossóis (naturais ou antropogênicos).
Em relação à variabilidade de curto prazo, os efeitos na geração fotovoltaica podem ser observados em inversores, religadores, derivações de transformadores, controladores de tensão e no sistema de proteção, promovendo flutuações de tensão, variações de frequência e problemas relacionados à qualidade de energia e estabilidade da rede. Além disso, usinas de energia solar concentrada nessecitam de baixa variabilidade de curto prazo para que atinja sua melhor eficiência – veja mais sobre Usinas solares no link.
O trabalho apresenta um índice objetivo para quantificar a variabilidade temporal da irradiância solar incidente na superfície, definido como Percentual de Dias Sem Nuvens (Cloudless Percentage Days, CPD). Esse índice apresenta o número de dias classificados como claros e estáveis (ou seja, alto coeficiente de claridade e diminuição da frequência de rampas de irradiância solar incidente) com relação ao total de dias do mesmo ponto. Dessa forma, o índice reflete o total de dias com melhor disposição de recurso solar em um dado ponto e permite compará-lo com outras regiões.
Dois métodos foram desenvolvidos para quantificar o CPD: o primeiro baseado em medições em solo e o outro, em dados de satélite. O trabalho compara os resultados alcançados com os dois métodos para entender a sua consistência. Foram elaborados mapas mensais e anuais para o território brasileiro caracterizando a variabilidade dos recursos solares.
Um release do trabalho foi divulgado no site do DIIAV (Divisão de Impactos, Adaptação e Vulnerabilidades) do INPE: Índice que quantifica a variabilidade temporal da radiação solar em superfície é publicado por pesquisadores da DIIAV/CGCT. Também houve divulgação nas páginas do Instagram (@diiav_inpe) e do Facebook (diiavinpe) da divisão.
Esse trabalho começou durante o projeto “Estudo da variabilidade da cobertura de nuvens para suporte em projetos de geração de energia empregando Tecnologia Solar”, com seus resultados parcialmente apresentados no Congresso Brasileiro de Energia Solar (CBENS) 2020 e publicação na Revista Brasileira de Energia Solar (RBENS) sob o título “Avaliação da variabilidade do recurso solar em território brasileiro”. Também foi apresentado na Jornadas Científicas Regionales de Energía Solar (2022) – Salto, Uruguai.
