Validação dos dados do SAM - Recurso Solar

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

Validação dos dados de recurso solar do software SAM utilizando medições do Instituto Nacional de Meteorologia

Relatório apresentado à disciplina Energia Solar, ministrada pelo Prof. Douglas Bressan Riffel

Autores:

Heytell Whitney de Souza Silvério

Pedro Henrique Barazotto Wirti

São Cristóvão, Sergipe

Agosto de 2016

1 Metodologia aplicada

O software SAM (System Advisor Model) é um software de modelagem financeira e de performance desenvolvido para facilitar tomadas de decisões envolvendo a indústria de energias renováveis, com foco em energia solar. O software fornece dados do recurso solar de diversas cidades e ainda oferece a opção de se fazer o download de qualquer cidade não listada em seu banco de dados através do site da NREL utilizando coordenadas geográficas. Assim sendo, foi feito o donwload do arquivo correspondente às coordenadas -10,46 e -36,47, pertencentes à cidade de Brejo Grande.

Para validação destes dados, que são medidos por satélite, foi utilizado o banco de dados do Instituto Nacional de Meteorologia, o INMET. Para os dados obtidos pelo SAM, foi escolhido um ano típico, que reúne meses de diferentes anos para se ter uma medida mais geral e próxima de uma média de todos os anos. O site do INMET por sua vez, só diponibiliza os dados referentes aos últimos 365 dias, sendo portatnto que os dados escolhidos variaram de agosto/2015 a agosto/2016.

Como as medições são feitas de hora em hora, foram escolhidos um mês de cada estação, a fim de se reduzir a quantidade de dados analisados. Assim escolheu-se os dados de Março (outono), Junho (inverno), Setembro (primavera) e Dezembro (verão). Porém, os dados do INMET não traziam informações sobre o mês de Junho, ficando a comparação para ser feita no mês de Julho.

Com os dados dos meses citados acima, foi feito o cálculo da média de radiação de cada hora para todos os dias do mês, tanto com os dados obtidos pelo SAM quanto para os dados obtidos pelo INMET, chegando ao que se chamou de “dia médio do mês”. Este dado não capta a variação de radiação ao longo do mês, por isso foi calculado o desvio padrão de cada média horária. Com o dia médio de cada mês selecionado, foi feita uma comparação gráfica entre os dados obtido no INMET e os dados obtidos no SAM.

Depois destes procedimento, foi realizado um mais simples, no qual se calculou a média de radiação mensal, que considerou a radiação medida em todas as horas em cada mês. Este dado, além de não captar as variações mensais, não capta a variação diária, mas serve como comparação para a quantidade total de energia recebida em forma de radiação de acordo com cada banco de dados.

2 Resultados e discussões

2.1 Março

Os dados médios diários de radiação para o mês de março são apresentados na tabela 1 abaixo. Para obtê-la, fêz-se a média das radiações medidas em cada hora de cada dia, tendo-se então uma média horária para cada dia do mês. A tabela traz os dados do SAM e do INMET:

Tabela 1: Radiação média diário de março

Março

Dia Radiação (w/m²) Dia Radiação (w/m²)

INMET SAM INMET SAM

1 235.83 293.21 17 203.16 279.83

2 259.84 211.88 18 304.12 313.92

3 198.41 184.50 19 254.53 300.58

4 257.35 286.21 20 259.04 313.08

5 225.98 259.33 21 218.57 295.00

6 240.15 241.58 22 228.32 314.29

7 280.74 290.83 23 239.81 287.13

8 273.63 242.58 24 260.85 300.13

9 283.65 299.71 25 267.26 272.42

10 291.04 306.04 26 242.32 277.67

11 292.58 252.71 27 235.56 302.00

12 269.03 276.42 28 268.11 293.42

13 291.85 318.50 29 215.33 305.96

14 171.78 306.71 30 238.92 301.33

15 244.92 317.46 31 231.09 305.88

16 243.61 284.83 Média 249.27 285.00

Desvio 30.32 31.15

Os dados de radiação do dia médio obtidos para o mês de março são apresentados na tabela 2 abaixo:

Tabela 2: Radiação do dia médio de março

Tabela de Radiação Dia Médio Março

Hora do dia 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Radiação Média Março INMET -0.90 -0.91 -0.91 -0.92 -0.92 -0.91 -0.92 -0.84 -0.48 37.71 233.89 405.88

Radiação Média Março SAM 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 130.03 356.16 555.84 765.16 868.19 946.10

Hora do dia 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Radiação Média Março INMET 597.84 751.72 820.29 875.98 816.19 749.34 571.90 400.47 178.04 18.96 -0.96 -0.96

Radiação Média Março SAM 928.42 836.00 701.45 500.42 297.19 99.19 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Pode-se observar que há uma grande variação da radiação medida em cada hora, o que contrasta com as médias não muito distintas mostradas na tabela 1. Isto se dá porque a média diária é apenas a soma total das radiações recebidas dividida pela quantidade de horas das medições feitas, portanto esta média não capta as variações horárias, ao contrário do dia médio. Para entender melhor o que estes dados indicam, foi plotado o grafico apresetando no gráfico 1 abaixo, que faz uma comparação das variações de radiação ao longo do dia entre os