Sistema autônomo de sensoriamento remoto espaço-temporal do céu por imagens e sua aplicação em sistemas distribuídos de energia.
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Data
2020-12-17Primeiro membro da banca
Bernadon, Daniel Pinheiro
Segundo membro da banca
Prado, Josué Campos do
Terceiro membro da banca
Suárez, Rodrigo Alonso
Quarto membro da banca
Anabor, Vagner
Metadata
Mostrar registro completoResumo
A instabilidade da cobertura de nuvens é o principal fator de impacto e incerteza em relação à previsão de energia gerada em sistemas fotovoltaicos. O estabelecimento de métricas de controle e confiabilidade na previsão da potência fotovoltaica gerada, ante à variabilidade e incerteza climática, exige a garantia de prospecção de dados confiáveis para viabilizar metodologias eficazes de tomada de decisão, diante aos cenários complexos do mercado de energia e da economia global. Além disso, a inclusão massiva da geração fotovoltaica no sistema elétrico mundial exige previsões precisas e de curto prazo da energia gerada, tornando-se um importante desafio científico na atualidade.
Este trabalho descreve um instrumento capaz de medir a altura da base de nuvens (ABN) e definir áreas de cobertura de nuvens e céu claro sobre grandes áreas de resolução espacial da geração de energia fotovoltaica, o imageador de céu de cobertura de nuvens, do inglês, Cloud Coverage Sky Imager (CCSI). Este sistema de rastreamento autônomo alinha o sol ao centro da câmera, de acordo com os ângulos solares. Ao varrer o movimento do sol no horizonte, captura imagens do céu e as projeta sobre uma área de interesse.
A metodologia desenvolvida emprega um conjunto de técnicas de engenharia de rastreamento solar, sistemas eletrônicos, processamento de imagens, sistemas de informações geográficas e calibração de câmeras omnidirecionais, permitindo a funcionalidade do dispositivo e a validação da metodologia empregada. O sistema de imagem usa triangulação estéreo com duas câmeras e correspondência de pixels para reconstruir imagens do céu.
Os resultados da validação da estereografia comparados às alturas medidas pelo ceilômetro e utilizadas para mensurar o a altura da base da nuvem, mostraram níveis de acurácia com correlação próxima à unidade, significância menor que 0,05 e linearidade entre os dados. O sistema foi capaz de projetar a sombra de nuvens sobre a área de interesse a partir de um sistema de informações geográficas, cobrindo áreas de raio de até 6 km em solo.
A técnica contribui para o estado da arte com um rastreador solar autônomo que pode monitorar o céu em um cone de imagem de 120° e obter a cobertura da superfície refletida para qualquer local do mundo. Esta nova técnica é capaz de monitorar a cobertura de nuvens e seu impacto sobre grandes áreas territoriais. Conclui-se que essa abordagem fornece, na prática, uma base fundamental para o entendimento da cobertura de nuvens e seu impacto na geração fotovoltaica, além de contribuições valiosas aos trabalhos que se seguirão.
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