Estudo da influência dos anos meteorológicos de referência na otimização da radiação solar incidente

Abstract

No âmbito do sistema de certificação energética de 2013, houve uma atualização dos anos meteorológicos de referência, ou seja, os valores base usados para previsão de produção de energia solar térmica ou fotovoltaica e simulação térmica de edifícios. Existe um especial interesse na otimização destes sistemas, uma vez que Portugal tem níveis de insolação elevados e o setor tem beneficiado de desenvolvimentos tecnológicos que permitiram aumentar a sua eficiência. Esta dissertação tem como principal objetivo a análise dos diferentes métodos de determinação dos anos meteorológicos de referência, aplicados ao município de Braga. Nesse sentido, efetuou-se um estudo sobre os conceitos fundamentais relacionados com a geometria solar, identificaram-se os melhores métodos para o tratamento de dados com vista à construção de uma ferramenta de análise para a realização dos estudos de previsão. Assim, desenvolveu-se uma ferramenta de cálculo, em suporte Excel, para comparar os dados de radiação entre as bases climáticas selecionadas. Foram consideradas diferentes configurações de seguimento solar: sistema biaxial, sistema de eixo polar, sistema de eixo vertical de inclinação igual à latitude, sistemas de eixo horizontal e o sistema fixo. Adicionalmente, compararam-se para as mesmas condições, o impacto da atualização dos anos meteorológicos entre a ferramenta desenvolvida e um programa comercial, o PVsyst, validando-se a consistência da ferramenta desenvolvida. A atualização da base de dados resultou num aumento significativo da incidência solar total. Concluiu-se que os sistemas de seguimento de um eixo: polar e vertical apresentam valores muito próximos do sistema biaxial, que maximiza a incidência no painel. Todavia, é a instalação mais complexa. A aplicação de modelos atmosféricos simples para estimativa/previsão de incidência total de radiação em painéis fixos apresenta valores mais conservadores relativamente aos modelos mais complexos.

For 2013, the energy certification system, introduced an update to the reference meteorological years, i.e., the base values used for forecasting the production of solar thermal or photovoltaic energy and thermal simulation of buildings. There is a special interest in optimizing these systems, since Portugal has high insolation levels and the sector has benefited from technological developments that have allowed to increase its efficiency. The main objective of this dissertation is the analysis of the different methods of determination of the meteorological years of reference, applied to the municipality of Braga. In this way, a study was carried out on the fundamental concepts related to solar geometry, and the best methods for data processing were identified in order to construct an analysis tool for the performance of prediction studies. Thus, a calculation tool was developed, in Excel, to compare the radiation data between the selected climatic bases. Different solar follow-up configurations were considered: biaxial system, polar axis system, vertical axis tilt system equal to the local latitude, horizontal axis systems and fixed system. Additionally, the impact of updating the meteorological years between the developed tool and a commercial program, the PVsyst, was compared to the same conditions, validating the consistency of the developed tool. The update of the database resulted in a significant increase in the total solar incidence. It was concluded that the segments of one axis follow-up: polar and vertical present values very close to the biaxial system, which maximizes the incidence in the panel. Although, it corresponds to the most complex installation. The application of simple atmospheric models to estimate/predict the total radiation incidence in fixed panels presents more conservative values, when compared to the more complex models.