Estimativa da produção de energia solar fotovoltaica com base em modelos meteorológicos
Resumo
A energia fotovoltaica tem apresentado um crescimento exponencial nos últimos anos no
Brasil e em pouco tempo deve se tornar uma fonte importante de energia no sistema elétrico
brasileiro. Diferentemente de outras fontes, não é possível controlar a quantidade de
energia gerada por um sistema fotovoltaico, já que a irradiância tem características intermitentes
e sazonalidades. Para contornar esse problema é preciso um bom planejamento do
sistema elétrico com estimativas de produção em vários horizontes, que vão de horas até
anos. Previsões de irradiância são muito importantes para auxiliar este planejamento, e
uma das principais ferramentas para a previsão são os modelos numéricos de previsão de
tempo. O principal modelo deste tipo, Weather Research and Forecasting Model (WRF),
tem sido objeto de estudos e otimizações com foco específico em previsões de irradiância.
Por meio das previsões da irradiância e temperatura é possível estimar a produção
de energia por um sistema fotovoltaico. Este trabalho envolveu a criação diversas ferramentas
para uma possível operacionalização de um sistema de previsão de irradiância e
produção de energia elétrica, que envolveu desde a obtenção de dados de estações em
solo, rodada automática do modelo WRF e previsão de geração para as unidades de geração
distribuída. Além disso foram realizados ensaios a fim de verificar a influência de
parametrizações próprias para previsões de irradiância e diferentes configurações de aerossóis
no WRF. As simulações foram realizadas para o estado do Rio Grande do Sul no
período de 20 dias entre 12 e 31 de março de 2018. A validação dos dados de irradiância
utilizou como referência estações da rede do INMET. As rodadas do WRF utilizaram como
condição de contorno dados do modelo global Global Forecast System (GFS). Foram realizadas
simulações com cinco conjuntos de parametrizações, uma com parâmetros típicos
e quatro com parâmetros recomendados para previsões de irradiância. Entre as simulações
específicas para previsões de irradiância foram feitas rodadas sem consideração de
aerossóis, com uso de aerossóis climatológicos e com aerossóis do ECMWF-CAMS com e
sem perturbações estocásticas. Posteriormente foram criadas previsões de geração com
base nas previsões do WRF utilizando-se o modelo SAPM para as instalações de geração
distribuída do domínio da previsão de irradiância. Os resultados mostraram que as parametrizações
específicas para previsões de irradiância mostraram melhor resultado que
parametrizações típicas. Adicionalmente observou-se que o uso de aerossóis externos e
perturbações estocásticas resultaram em reduções pouco significativas do erro. As previsões
de geração mostraram que a potência de saída das instalações fotovoltaicas do
domínio somadas formaram curvas suaves não apresentando oscilações significativas na
produção de energia nos intervalos de 30 min das simulações.
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