Modelos de estimativa de radiação solar para elaboração de mapas solarimétricos

O objetivo fundamental desta dissertação foi desenvolver modelos de estimativa da radiação solar no intuito de complementar a base de dados visando o traçado de mapas de radiação solar para o Rio Grande do Sul. Inicialmente foi realizada uma pesquisa na literatura sobre as metodologias desenvolvidas para a estimativa da radiação solar para locais onde inexistem dados medidos desta variável. Foi feito um levantamento das técnicas estatísticas utilizadas na previsão de valores de variáveis. As metodologias pesquisadas foram aplicadas ao banco de dados SAMSON (Solar and Meteorological Surface Observational Network). Entre as variáveis deste banco de dados estão a radiação solar, a umidade relativa, a temperatura, a latitude, a altitude e a nebulosidade. A metodologia dos modelos de estimativa aplicada neste trabalho baseia-se no Método dos Mínimos Quadrados. Foram realizadas correlações mensais e anuais entre as variáveis acima citadas e seus resultados validados através de validação cruzada. Resultou apropriada, na disponibilidade de dados climatológicos, a aplicação de modelos com parâmetros mensais de regressão linear múltipla envolvendo as variáveis explicativas: insolação, temperatura média e umidade relativa. Este modelo, entre outros, foi aplicado aos dados do Rio Grande do Sul. A metodologia acima descrita aplicada aos dados medidos no Rio Grande do Sul, resultou eficaz. Foram pesquisadas técnicas de interpolação para traçado de mapas e estabelecidas regras para o traçado dos mesmos. Foram utilizados dados periféricos para a Argentina, Uruguai e Santa Catarina. Foram feitos mapas mensais de médias mensais de radiação solar global horizontal diária bem como um mapa da média anual de radiação solar global horizontal diária. Observou-se que o modelo de Ångström–Prescott apresenta bons resultados quando se dispõe apenas da insolação Os mapas serão úteis para a pesquisa e implementação de sistemas empregando Energia Solar no Estado do Rio Grande do Sul. Finalmente, a principal conclusão é a de que modelos de correlações obtidos com dados de cada mês e produzindo parâmetros mensais são mais adequados do que um único modelo de correlação com parâmetros de validade anual utilizado nas estimativas mensais.

Radiação solar difusa horária incidente em superfícies inclinadas: fatores de correção, evolução diurna e modelos de estimativa

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estimativa da Radiação Solar em Presidente Prudente – SP nos anos de 1999-2007

The wide territorial extension of Brazil derails the installation and maintenance of instruments for measuring solar radiation, which makes necessary the development and application of models that are able to estimate reliable and sufficient data for many different activities that use such data. And these, in most cases, are estimated from the Ångström equation. Based on this model, this project aimed to estimate the global solar radiation at Presidente Prudente-SP, Brazil, using daily data from 1999 to 2007. The solar radiation data have been extracted from the paper tapes of actinograph bi-metallic (Robitsch) daily records at the meteorological station in the Faculty of Science and Technology, UNESP. These tapes were scanned, resulting in digital images with x and y coordinates pairs (x = time; y = solar radiation, cal/min.cm²). The daily global solar radiation is the area under the curve of the image. This value has been calculated by computer algorithms. After the acquisition and calculation of the values needed to develop the Ångström equation have been determined the constants a and b, using linear regression between the values of Rg/R0 (solar radiation/solar radiation on a horizontal surface at the top of atmosphere), as ordered, and n/N (number of hours of sunshine/day length in hours) as abscissa. The slope of the line will be the constant b and the linear coefficient, the constant a. The estimated results were compared to the observed using the Kolmogorov-Smirnov test, realizing that the models can be accepted. So, the equation to aim the solar global radiation is: Rg = R0 (0,2662+0,3592 n/N)

Estimativa da turbidez atmosférica e radiação solar direta na incidência com base no modelo de Linke para Botucatu/SP, Brasil

O conhecimento sobre a turbidez atmosférica é de grande importância para áreas de climatologia, monitoramento de poluição e estudos da atenuação da radiação solar em condições de céu limpo. Neste trabalho o modelo de turbidez atmosférica de Linke (TL), modificado por Li e Lam é descrito e utilizado na estimativa da turbidez atmosférica e radiação solar direta na incidência (Ib). Os dados de Ib na incidência e radiação global utilizados são do período de 1996 a 2003. Os resultados mostram que TL apresenta sazonalidade em função do clima local variando entre 3,10±0,72 (maio) e 3,93±0,91(setembro), com média anual igual a 3,51±0,25. Na estimativa de Ib, ocorreu sub/superestimativa (MBE), espalhamento (RMSE) e ajustamento (d), respectivamente, em: janeiro: -4,38%; 13,87%; 0,83 e junho: 2,00%; 8,98%; 0,94. Com base nos valores dos três indicativos estatísticos, o melhor desempenho do modelo foi obtido nos meses de céu sem nuvens e baixa poluição.

Calibração e validação de um método de medida da radiação solar global por meio de actinógrafos baseada em técnicas de processamento de imagens digitais

O objetivo do trabalho é desenvolver um sistema informático de digitalização e processamento de actinogramas baseado em técnicas de Processamento de Imagens Digitais e comparar com o sistema tradicional de medidas. Os actinogramas foram fornecidos pela Estação Meteorológica de Botucatu (FCA/UNESP). As análises preliminares indicam um desempenho satisfatório do software proposto, gerando medidas na mesma ordem de grandeza do método de referência para partição diária. O software proposto pertence a um projeto que se encontra ainda em andamento, onde rotinas de técnicas diversas continuam sendo implementadas no reconhecimento da curva de interesse para melhorar a qualidade do processamento das informações gráficas dos actinogramas. Os actinogramas estão em fase de digitalização para que o software possa ser testado com uma base de dados mais consistente, onde poderão ser identificados tendências temporais dos dados resultantes da aplicação das técnicas de Processamento de Imagens Digitais no monitoramento da radiação solar por actinógrafos.

Radiação solar em Sete Lagoas, MG.

2006

Estimativa da radiação solar global diária em Sete Lagoas, MG baseada em dados de insolação.

2008

Estimativa diária da radiação solar incidente com base no número de horas de brilho solar para a região de Bento Gonçalves, RS.

2006

Estimativa do saldo de radiação no noroeste paulista com base na radiação solar incidente.

2006

Radiação solar direta em Porto Alegre

Neste trabalho foi calculada teoricamente a radiação solar direta normal para Porto Alegre e vizinhanças. Para tal fim foi feito um levantamento da insolação horária em Porto Alegre, entre os anos de 1968 a 1982 e, a partir destes como não se dispunha de dados experimentais, calculou-se a radiação solar global efetiva, com o auxílio de uma expressão do tipo Angstrom. A posse destes dados permitiu calcular a radiação direta normal, que se apresenta em forma de tabelas e gráficas. Como um resultado adicional, calculou-se a percentagem de dias aproveitáveis ou não para distintas hipóteses de uso da Energia Solar. Com o intuito de comprovar a validade dos cálculos desenvolvidos, compararam-se os dados de radiação difusa, calculados a partir dos de direta normal, com os obtidos por outras teorias.

Construcao e calibracao de sensores termoeletricos para a medida da radiacao solar

Neste trabalho experimental, apresenta-se várias propostas para a construção de sensores termoelétricos para a medida da radiação solar. 0s sensores construídos segundo estas propostas obedecem 4 configurações geométricas, e têm seus princípios de funcionamento de acordo com dois sistemas: Preto e Branco e de Grande Capacidade Calorífica. 0s materiais utilizados são facilmente encontrados no mercado brasileiro, e a técnica de construção é simples e assegura a reprodutibilidade dos instrumentos. Uma das grandes vantagens oferecidas por alguns destes instrumentos é a possibilidade da utilização de instrumentos auxliares de leitura, baratos e comuns no mercado brasileiro. Enfim, os instrumentos construídos para este trabalho são considerados bons, fornecem um sinal de saída alto e um custo relativamente baixo, quando comparado aos instrumentos importados.

Caracterização da distribuição de intensidade da radiação solar difusa

A proposta deste trabalho é caracterizar a distribuição de intensidade da radiação solar difusa. sob diferentes condições de nebulosidade, através da análise de imagens monocromáticas do hemisfério celeste e das correspondentes medidas da irradiância solar difusa. O sistema experimental tem como elementos principais uma câmera CCD monocromática. empregada na aquisição de imagens e um piranômetro, que realiza medidas de irradiância difusa. Tanto a câmera CCD quanto o piranômetro empregam anéis de sombra com as mesmas dimensões. Desta fonna. os equipamentos bloqueiam a mesma região correspondente ao caminho do Sol. O piranômetro também emprega um aro horizontal que bloqueia a irradiância difusa da região do hemisfério celeste, cuja altitude é inferior a 25°, tornando o seu ângulo de visão igual ao da câmera CCD. Um processo de análise permitiu reduzir os IÚveis de cinza da imagem original, que passaram de 256 para apenas 16 IÚveis.Determinou-se o ângulo sólido de cada pixel em função de sua distância ao centro da imagem. O ângulo sólido de toda a imagem foi calculado pela soma do ângulo sólido de cada pixel que compõe a imagem Determinaram-se mapas de distribuição de intensidade relativa. obtidos pela razão entre os valores de intensidade do cinza. observados para os pixels que compõem uma certa região, e o valor de intensidade do cinza do pixel que pertence à região que compreende o zênite. Estes mapas estão também relacionados à distribuição de luminância no hemisfério celestes. Também se determinaram as distribuições de intensidade direcional da radiação difusa. usando toda a infonnação dispoIÚvel associada a cada imagem. Os valores de intensidade direcional são calculados em função da irradiância difusa medida. do ângulo sólido de cada região e de características da imagem. Estes mapas fornecem infonnações mais completas sobre a distribuição de intensidade energética. A partir das características da imagem, estimou-se o índice de nebulosidade para imagens que correspondem à condição de céu parcialmente nublado. O índice de nebulosidade é calculado pela razão entre o ângulo sólido da região que corresponde às nuvens e o ângulo sólido total da imagem.

Radiação solar em ambiente protegido cultivado com tomateiro nas estações verão-outono do Rio Grande do Sul

O crescimento e desenvolvimento de uma planta dependem da intensidade, qualidade e duração da radiação solar. Por esse fator ser de importância vital às plantas, o presente trabalho objetivou fazer uma avaliação sobre sua variação, bem como sobre a sua disponibilidade no interior do ambiente protegido durante o ciclo do tomateiro nas estações verão-outono em Pelotas, Rio Grande do Sul. O experimento foi conduzido de janeiro a junho de 2003 no Campus da Universidade Federal de Pelotas (latitude 31°52'S; longitude 52°21'W e altitude de 13m), em estufa plástica disposta no sentido Leste-Oeste, com área de 180m². A cultivar utilizada foi Flora-dade, semeada em 24/01/03, transplantada no dia 28/02/03, sendo a última colheita em 12/06/03. Avaliou-se a radiação solar global externa (Rgext) e interna (Rgint), transmitância, radiação fotossinteticamente ativa (RFA) e o albedo da cultura a partir de sensores eletrônicos conectados a um datalloger. Durante o ciclo da cultura, o total de Rgext foi 1161,21MJ m-2, enquanto a Rgint foi 881,85MJ m-2. A Rgint e a RFA apresentaram valores médios diários de 8,5MJ m-2 dia-1 e 3,4MJ m-2 dia-1, respectivamente. A transmitância média da cobertura plástica à radiação solar global foi de 76%. O albedo médio diário da cultura foi 0,23, com albedo de 0,17 nos estádios iniciais, 0,26 no período de máximo crescimento e 0,23 no final do ciclo.

Estimativa da radiação solar global diária em função do potencial de energia solar na superfície do solo

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)