Short-term solar irradiance forecasting and photovoltaic systems performance in a tropical climate in Singapore

Autor:
Andre Maia Nobre
Orientador:
Ricardo Rüther
Resumo:

A humanidade usou e continua consumindo em grande quantidade os recursos não-renováveis do planeta como petróleo, gás natural e carvão mineral para suprir suas necessidades energéticas. Somente nas últimas duas décadas que outras fontes de energia renováveis, como a solar fotovoltaica e a eólica, passaram a se tornar relevantes na geração de energia elétrica em nível mundial. Instalações de sistemas fotovoltaicos ao redor do mundo atingiram crescimento da ordem de 40% durante os últimos quinze anos. Entretanto, a grande maioria destes sistemas, (acima de 90%), estão localizados em regiões onde o recurso solar não é tão abundante, ou seja, fora da região dos trópicos do planeta. Devido a este fato, ao tentar incorporar a energia solar fotovoltaica às redes elétricas, uma pergunta que sempre surge está relacionada a variação desta forma de geração de energia elétrica com a produção alternante durante o dia devido ao movimento das nuvens e total ausência no período noturno. Mesmo assim, em alguns países, já se atinge percentuais em torno de 5 a 10% de contribuição da energia elétrica proveniente de energia solar fotovoltaica. Passa a ser desafiador a inserção dessa fonte de energia à rede, de maneira intensiva, em paralelo com os recursos já existentes (em sua maioria ainda de origem fóssil). Nesta tese, foi avaliada a previsão do recurso solar em curtíssimo prazo (como 15-min, 30-min e uma hora) para uma região tropical do planeta, neste caso em Cingapura, ilha que se localiza próxima à linha do equador, no Sudeste Asiático. Esta tese foca em métodos existentes de previsão de irradiância, mas também explora uma nova proposta híbrida, adaptada a uma localidade tropical. Além das previsões de irradiação solar, simulações de sistemas fotovoltaicos e o cálculo de seu desempenho foram estudados e avaliados de modo a se prever quanto de energia elétrica é produzida com a mesma antecedência dada nos produtos de previsão do recurso solar. A influência da gaze de queimada foi um fenômeno particular, comum na Cingapura de hoje, que afeta o desempenho de sistemas fotovoltaicos e que foi investigado em detalhe. Todo o trabalho foi validado por redes detalhadas de estações meteorológicas em solo e também através de monitoramento de sistemas fotovoltaicos por toda Cingapura

Data de defesa: