Estimativa do potencial fotovoltaico no Sul de Portugal através de simulações do modelo Meso-NH para um ano meteorológico típico

Abstract

O objetivo deste trabalho é a geração de mapas de recurso solar e de po- tencial fotovoltaico (PV) para o Sul de Portugal. Estes mapas foram obtidos com base em simulações de um modelo de Previsão Numérica do Tempo (NWP) para um Ano Meteorológico Típico (TMY). Os TMYs reproduzem as estatísticas de longo prazo e consistem em 12 meses típicos concatenados. Para determinar um TMY para Évora foram usados dezasseis anos (2003 a 2018 inclusive) de observações diárias de irradiação solar global (GHI), temperatura do ar média, máxima e mínima, humidade relativa média, máxima e mínima, velocidade do vento média e rajada máxima. Estes dados foram filtrados e as lacunas foram preenchidas com base em duas estações próximas ou através de interpolação sendo depois utilizados para determinar um TMY para Évora através do método de Sandia [1] e das estatísticas de Finkelstein-Schafer. O TMY foi validado através da comparação com os valores a longo prazo. O modelo Meso-NH [2] é um modelo atmosférico de meso-escala não-hidrostático com um conjunto de parametrizações físicas com alto detalhe na representação de nuvens e precipitação. A transferência de radiação na atmosfera (incluindo a sua interação com as nuvens) é modelada através do modelo ecRad desenvolvido no Centro Europeu de Previsão do Tempo a Médio Prazo (ECMWF). O Meso-NH foi utilizado para simular o TMY, sendo inicializado e forçado com análises do modelo do ECMWF, gerando valores de irradiância horizontal global, irradiância normal direta (DNI), irradiância horizontal difusa (DHI) e temperatura do ar (10 m) com 1,25 km e 1 minuto de resolução horizontal e temporal, respetivamente. Estes podem ser convertidos em valores diários, mensais e anuais por acumulação, no caso de variáveis relativas à radiação solar, ou médias no caso da temperatura do ar. A temperatura média do ar durante o período do dia (sol acima do horizonte) é utilizada por ser essa a variável necessária para estimar a produção de energia fotovoltaica (PV). Utilizando as simulações do TMY de DNI e DHI pode-se determinar o valor típico de irradiação solar no plano inclinado, através do modelo de Hottel e Hoertz [3] e Liu e Jordan [4]. Nesta primeira abordagem, para estimar a produção de energia em sistemas fotovoltaicos, foi utilizado um modelo relativamente simples proposto por Kawajiri et al. [5], que tem em conta o efeito da temperatura das células fotovoltaicas na produção de energia. Conseguiu-se, assim, a geração de mapas de recurso solar e potencial fotovoltaico para o Sul de Portugal, mostrando um elevado potencial na região da Serra Algarvia. Observou-se ainda que o Meso-NH tende a sobrestimar a radiação solar global e sobretudo a radiação solar direta, e a subestimar a radiação solar difusa, muito provavelmente de- vido a erros associados à simulação de nuvens e à utilização de climatologias mensais de aerossóis.