Simulação e caracterização da irradiância espectral por meio de variáveis meteorológicas, com base na identificação de padrões. Aplicação na geração fotovoltaica.

Abstract

Dados de irradiância solar espectral trazem um maior detalhamento sobre o comportamento da radiação solar, sendo importantes na análise da geração fotovoltaica (FV). Porém, por ser de difícil obtenção, a inclusão da variável da distribuição espectral da irradiância na modelagem da produção de energia fotovoltaica é pouco frequente. No presente estudo, foi desenvolvido um modelo para a simulação do espectro da irradiância global horizontal baseado no agrupamento de padrões atmosféricos que associaram um formato da irradiância espectral com condições meteorológicas. Foram obtidos 3 grupos de céu claro diferenciados pela massa de ar e 3 grupos de céu coberto que se caracterizaram pela proporção de radiação difusa na componente global da radiação. O nRMSE (normalizado pela média da observação) do modelo desenvolvido foi de 3,5 %, redução significativa quando comparado com o modelo SMARTS, que obteve nRMSE de 7 %. O modelo de agrupamento de padrões atmosféricos teve um melhor desempenho na simulação do espectro de GHI para todas as condições ambientais, mas especialmente para massa de ar mais elevada e céu com cobertura de nuvens. O fator espectral (SF) é um parâmetro que relaciona a geração FV a partir do espectro padrão de certificação e do espectro local. O SF foi calculado com base nos espectros medidos e simulados para as tecnologias de p-Si e CdTe para avaliar a influência do espectro local na geração fotovoltaica. Os valores de SF mostram que, em média, o espectro local, em relação ao padrão, apresenta uma redução menor que 1 % para o p-Si e um ganho de 3 % para CdTe na geração FV. Porém, foram observados com frequência relevante valores de SF da ordem de 2 % de redução e 6% de ganho, ocorrendo principalmente para os espectros pertencentes ao grupo de céu claro e massa de ar elevada e a alguns grupos de céu coberto. A adição do SF como parâmetro de entrada para a modelagem da geração FV melhorou o desempenho de modelos estatísticos de curva de potência, indicando que o SF é um fator importante na modelagem de potência em centrais FV.