atlas solarimetrico do brasil 2000

Atlas Solarimtrico do Brasil

Banco de Dados Terrestres

Atlas Solarimtrico do Brasil

Atlas Solarimtrico do Brasil : banco de dados solarimtricos / coordenador Chigueru Tiba... et al.- Recife : Ed. Universitria da UFPE, 2000. 111 p. : il., tab., mapas. Inclui bibliografia. 1. Energia fotovoltaica. 2. Solarimetria Banco de dados. 3. Radiao solar - Mensurao - Atlas. 4. Isolinhas de radiao solar - Mapas . I. Tiba, Chigueru. 620.91 621.31244 CDU (2. ed.) CDU (21. ed.) UFPE Bc2000-133

Coordenao e ExecuoCoordenador do Projeto Chigueru Tiba UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO Depto. de Energia Nucler - DEN Grupo de Pesquisa em Fontes Alternativas de Energias - FAE Chigueru Tiba Naum Fraidenraich

CENTRO DE PESQUISAS DE ENERGIA ELTRICA - CEPEL / ELETROBRAS Maurcio Moszkowicz Evandro Srgio Camelo Cavalcant

COMPANHIA HIDRO ELTRICA DO SO FRANCISCO - CHESF Diviso de Projetos e de Fontes Alternativas - DEFA Francisco Jos Maciel Lyra ngela Maria de Barros Nogueira Consultoria Tcnica Hugo Grossi Gallegos

FinanciamentoCENTRO DE PESQUISAS DE ENERGIA ELTRICA - CEPEL/ ELETROBRAS

Projeto GrficoDeisiane Cristina Nascimento de Arajo Frederico Jorge Santos Mamede Alfredo Ferreira de Pinho Jnior

Projeto MultimdiaCtia Helena Kida Tito Marcelo Almeida de Oliveira

PREFCIOA conscientizao de que a maioria dos recursos, sejam eles energticos ou no, so finitos, tem aberto espao para tentar equacionar a relao do homem com a natureza em termos de uma melhor e mais harmnica convivncia. Acreditamos que a tecnologia solar e mais particularmente as mudanas culturais que essa tecnologia promove pode fazer uma importante contribuio na direo do que tem se dado em chamar desenvolvimento sustentvel. De acordo com o Relatrio da Comisso Bruntland "Our common future", apresentado em 1987, "...desenvolvimento sustentvel consiste em satisfazer as necessidades do presente sem comprometer a capacidade das geraes futuras de atender suas prprias demandas". A realizao deste trabalho foi motivada pela convico de que era necessrio, at imprescindvel, atualizar e aprimorar a base de dados sobre o recurso solar, para impulsar de maneira slida a cincia e a tecnologia solar no Brasil. Existe conscincia generalizada de que contamos com um recurso solar de excelente qualidade, em boa parte do pas. Mas isso no basta. necessrio tambm conhecer como o recurso se distribui no territrio nacional ao longo do ano todo. O banco de dados e as cartas elaboradas fornecem a distribuio espacial e temporal necessrias para dar o suporte bsico s atividades que se desenvolvem no campo da tecnologia solar. O primeiro tem o mrito de ter resgatado, organizado e disponibilizado boa parte da informao existente sobre o tema em instituies pblicas, centros de pesquisa e universidades. Recuperase assim o acervo de publicaes de mais de quarenta anos de trabalho. J, as cartas de radiao solar foram elaboradas a partir das melhores informaes disponveis, tanto do ponto de vista dos instrumentos utilizados como do intervalo de medio. Diversos programas de mbito nacional requerem hoje de informaes confiveis sobre esse recurso que, caso elas no existam, podem se traduzir em sistemas mal dimensionados ou importantes recursos financeiros inadequadamente utilizados, em outras palavras, chegar a constituir uma barreira infranquevel para a disseminao e desenvolvimento da tecnologia solar. O PRODEEM, coordenado pelo Ministrio de Minas e Energia, que vem instalando milhares de sistemas de eletrificao rural em todo o territrio nacional, em residncias , escolas e postos de sade um exemplo desses programas. S no Estado de Pernambuco existem em torno de 850 sistemas de eletrificao rural e 15 sistemas de abastecimento de gua com energia fotovoltaica j instalados pela Companhia Energtica de Estado de Pernambuco- CELPE.

O tema da solarimetria e bastante complexo. As tarefas so imensas, os recursos humanos e materiais disponveis, pequenos. Medir o recurso solar implica empreender o rduo labor de instalar, medir, processar e disponibilizar os dados de forma adequada e permanente, da mesma forma que feito com outras grandezas relativas ao clima. Nesse sentido, o recurso solar precisa ainda ganhar status equivalente a outras variveis meteorolgicas, cuja medio considerada indispensvel para atender as necessidades da sociedade e economia modernas. A base de dados do Atlas Solarimtrico do Brasil, ora apresentada, leva consigo a marca da historia do recurso solar, nos instrumentos que foram originalmente utilizados para sua medio, heligrafos, actingrafos e piranmetros. Mas, transporta sobretudo a histria e o esforo realizado por pessoas e instituies que durante longos anos e de maneira muitas vezes annima registraram esse como outros parmetros meteorolgicos para atender necessidades da agricultura, meteorologia, engenharia florestal, recursos hdricos, entre outros. Temos conscincia que resta ainda muito por fazer. Extensas regies do territrio nacional no contam com informao de nenhuma ndole sobre o recurso solar. Outras contam com informaes obtidas com instrumentos cuja preciso hoje j no satisfatria. A melhor homenagem que podemos render aos que nos precederam, continuar e modernizar seus trabalhos, sem soluo de continuidade.

Chigueru Tiba Naum Fraidenraich

Grupo de Pesquisas em Fontes Alternativas de Energia Depto de Energia Nuclear UFPE Recife - PE Brasil Recife, outubro de 2000

PREFCIO

I . Captulo 1 - INTRODUO1.1 - Histrico do Projeto 1.2 - Fluxograma de Execuo do Projeto 1.3 - Anlise das Publicaes Solarimtricas Recuperadas 1.4 - Descrio do Banco de Dados Solarimtricos 1.5 - Metodologia da Elaborao das Cartas de Isolinhas 1.6 - Avaliao do Recurso Solar no Brasil

1113 13 15 15 18 19

II . Captulo 2 - INSTRUMENTOS DE MEDIDAS SOLARIMTRICAS2.1 - Introduo 2.2 - Sensores e Princpios das Medies Solarimtricas 2.3 - Instrumentos Solarimtricos 2.4 - Rede Mundial de Centros de Radiao Solar

21 23 23 24 28

III . Captulo 3 - MAPAS DE ISOLINHAS DE RADIAO SOLAR3.1 - Localizao das Estaes Piranomtricas e Actinogrficas 3.2 - Radiao Solar Global Diria, Mdia Mensal - Janeiro 3.3 - Radiao Solar Global Diria, Mdia Mensal - Fevereiro 3.4 - Radiao Solar Global Diria, Mdia Mensal - Maro 3.2 - Radiao Solar Global Diria, Mdia Mensal - Abril 3.6 - Radiao Solar Global Diria, Mdia Mensal - Maio 3.7 - Radiao Solar Global Diria, Mdia Mensal - Junho 3.8 - Radiao Solar Global Diria, Mdia Mensal - Julho 3.9 - Radiao Solar Global Diria, Mdia Mensal - Agosto 3.10 - Radiao Solar Global Diria, Mdia Mensal - Setembro 3.11 - Radiao Solar Global Diria, Mdia Mensal - Outubro 3.12 - Radiao Solar Global Diria, Mdia Mensal - Novembro 3.13 - Radiao Solar Global Diria, Mdia Mensal - Dezembro 3.14 - Radiao Solar Global Diria, Mdia Mensal - Anual

31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59

IV . Captulo 4 - MAPAS DE ISOLINHAS DE INSOLAO3.1 - Localizao das Estaes Heliogrficas 3.2 - Insolao Diria, Mdia Mensal - Janeiro 3.3 - Insolao Diria, Mdia Mensal - Fevereiro 3.4 - Insolao Diria, Mdia Mensal - Maro 3.2 - Insolao Diria, Mdia Mensal - Abril 3.6 - Insolao Diria, Mdia Mensal - Maio 3.7 - Insolao Diria, Mdia Mensal - Junho 3.8 - Insolao Diria, Mdia Mensal - Julho 3.9 - Insolao Diria, Mdia Mensal - Agosto 3.10 - Insolao Diria, Mdia Mensal - Setembro 3.11 - Insolao Diria, Mdia Mensal - Outubro 3.12 - Insolao Diria, Mdia Mensal - Novembro 3.13 - Insolao Diria, Mdia Mensal - Dezembro 3.14 - Insolao Diria, Mdia Mensal - Anual

6163 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85 87 89

V . Captulo 5 - TABELAS DE DADOS SOLARIMTRICOS EDE LOCALIDADES

91 97

VI . Captulo 6 - RESUMO DAS PUBLICAES6.1 - Publicaes com Dados de Radiao Solar ou Insolao Inseridos no Atlas Solarimtricos 6.2 - Outras Publicaes Consultadas para Elaborao do Atlas Solarimtrico

99 104

Introduo

60

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Captulo I

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60

P13G 131.INTRODUO1.1 HISTRICO DO PROJETO Em janeiro de 1993, sob a coordenao do Centro de Pesquisas de Eletricidade da ELETROBRS, foi criado um Grupo de Trabalho em Energia Solar Fotovoltaica - GTEF. O GTEF tinha uma abrangncia nacional e foi constituido por empresas do setor eltrico, grupos de pesquisas, universidades e fabricantes ou representantes de equipamentos fotovoltaicos. Em reunio do GTEF no decorrer de 1993, foi criado simultaneamente, entre outros grupos de trabalho ( Manual de Engenharia, Certificao e Normatizao, Treinamento, Estratgia de Fomento da Tecnologia, Poltica de Divulgao e Base de Dados da Tecnologia Fotovoltaica) o Grupo de trabalho em Solarimetria sob a coordenao do Grupo FAE-UFPE/DEFACHESF. O GT em Solarimetria rapidamente elaborou e apresentou ao GTEF, ainda em maio de 1993, o Relatrio: Solarimetria no Brasil - Situao e Propostas1 que descreve a crtica situao da Solarimetria no Brasil e prope algumas medidas que permitiriam suprimir partes destas deficincias apontadas em relao ao tema. Entre as diversas medidas propostas e que esto reproduzidas na Tabela 1.1, constava a elaborao de uma base de dados solarimtricos para o pas, que consistiria na organizao, classificao e padronizao de dados medidos e publicados por diversos autores e instituies ao longo das ltimas dcadas . Tal compndio de dados padronizados em conjunto com novos mapas de isolinhas da radiao solar resultariam num Atlas Solarimtrico para o Brasil. Cabe ressaltar que os dados existentes exibiam uma fragmentao espacial e/ou temporal e problemas de padronizao. Alm disso, muitos dados solarimtricos , embora publicados, esto indisponveis ou quase inacessveis para a maioria dos usurios, seja pela baixssima circulao destas publicaes , seja pela disperso dos veculos de publicao (Relatrios de Projeto , Teses de Mestrado , Publicaes Internas, Relatrios Institucionais, entre outros). Pelo que antecede, em 1994 foi submetido ao CEPEL o Projeto para a elaborao do Atlas Solarimtrico Nacional . Os autores da proposta consideravam que a publicao do Atlas colocaria disposio do pblico interessado uma importante base de dados que, na medida em que a tecnologia solar se difunde no Brasil torna-se crescentemente importante. Finalmente, em maio de 1996 foi assinado o convnio FADE-UFPE/CEPEL que permitiu executar o projeto da elaborao do Atlas Solarimtrico Nacional .

1.2

FLUXOGRAMA DE EXECUO DO PROJETO

As etapas percorridas ao longo do desenvolvimento do projeto esto mostradas na Figura 1.1. De forma geral, os blocos em azul representam trabalhos preparatrios ou produtos intermedirios e os blocos em vermelho representam os produtos deste projeto.

1 Lyra, F. M., Fraidenraich, N., e Tiba, C.. Solarimetria no Brasil - Situao e Propostas, Relatrio Tcnico GTEF, 73 pp., Recife, 1993.

1 . INTRODUO

P14G 14Tabela 1.1 - Proposta de Trabalho em Solarimetria ( Solarimetria no Brasil - Situao e Propostas, Relatrio Tcnico GTEF, 73 pp., Recife, 1993)

EXECUOMETAS1.Elaborao de um compndio de dados solarimtricos existentes no pas ! ! !

AES PROGRAMADASReunir o material publicado no pas Formatar Editar

Coordenao

ExecuoFirma Particular

Levantamento e busca de informaes

GT-Solarimetria

! 2.Recuperao dos dados existentes at 1992 ! ! !

Anlise e sistematizao das publicaes

Verificar o estado de conservao dos actinogramas e heliogramas Selar um acordo institucional com INEMET para a cesso e uso do material Aperfeioamento da metodologia de planimetria Apoiar iniciativas regionais para processamento e consolidao dos dados.

GT-Solarimetria GT-Solarimetria GT-Solarimetria GT-Solarimetria

Firma Particular Universidade Concessionrias/ INEMET

Banco de dados solarimtricos

Preparao dos mapas bsicos

Resumo analtico das publicaes

3.Consolidao da rede piranomtrica e plano modesto de expanso*

! ! ! !

Avaliar e recuperar as 20 estaes piranomtricas do INEMET Mapear redes piranomtricas locais, fora do INEMET, por exemplo, a rede da CEMIG Criar um programa de manuteno e calibrao dos equipamentos. Estabelecer um programa modesto de expanso da rede piranomtrica. Alternativas: a) 2 a 3 estaes piranomtricas com/sem banda de sombra e pirohelimetro por ano por concessionria b) 5 estaes piranomtricas/ano/conces.

GT-Solarimetria GT-Solarimetria GT-Solarimetria Concessionrias/ INEMET

Firma Particular/ INEMET Concessionrias CEPEL/NREL/ INEMET/Conces Concessionrias/ INEMET

Cartas de isolinhas de radiao solar diria ( Mdia Mensal)

Cartas de isolinhas de insolao solar diria ( Mdia Mensal) Cartas de isolinhas de insolao solar diria ( Mdia Anual)

Cartas de isolinhas de radiao solar diria ( Mdia Anual)

4.Consolidao da rede actinogrfica e heliogrfica do INEMET*

! ! ! !

Fazer o mapeamento e a verificao do estado do equipamento Programa de relocao ou substituio de equipamentos danificados Programa de manuteno e calibrao dos equipamentos Programa de pesquisa e avaliao das correlaes existentes ou mtodo para melhorar a exatido dos equipamentos.

T-Solarimetria Conces/INEMET CEPEL/INEMET GT-Solarimetria

Firma Particular INEMET Firma Particular Universidade

5. Estimativa da radiao solar via satlites

!

!

Realizar estimativas via satlite baseada em primeira instncia na rede piranomtrica existente(20 estaes do INEMET, cuja reativao espera-se que seja imediatas) ou redes locais( CEMIG) Programa de pesquisa e avaliao peridica desta metodologia

GT-Solarimetria

Universidade

GT-Solarimetria

Universidade

Figura 1.1 - Principais etapas relativas execuo do projeto : Atlas Solarimtrico do Brasil

*As metas 3 e 4 so interdependentes. S ser possvel implementar a meta 4 tendo como base de aferio a rede piranomtrica definida na meta 3.

A fase de levantamento e busca de informaes foi uma das mais rduas do projeto. Constituiu-se do levantamento, localizao e busca de publicaes que continham dados de radiao, de insolao, mapas solarimtricos, mapas climatolgicos e fitogeogrficos do Brasil e de pases limtrofes. Tais informaes encontravam-se dispersas, tanto a nvel geogrfico ( a nvel nacional ,em diversos Estados da Federao e a nvel internacional, em diversos pases ) como de publicao ( Relatrios de Projeto, Relatrios Internos de Instituies, Revistas, etc..). As fontes institucionais nacionais so diversas, tais como: Secretarias de Agricultura, Distritos Meteorolgicos, Universidades , Instituies de Pesquisa Agrcola, entre outros. A recuperao das publicaes ( levantamento, localizao e busca) ocorreu principalmente nos primeiros seis meses do projeto, porm continuou at o final do projeto, naturalmente com taxas de recuperao decrescente. As outras fases da execuo do projeto sero detalhados nos tens que seguem. 1.3 ANLISE DAS PUBLICAES SOLARIMTRICAS RECUPERADAS

P15G 15!

se conseguiu identificar se o dado de radiao foi medido ou estimado. As linhas sucessivas para uma mesma localidade indicam fontes de informaes distintas; A segunda, onde constam, para cada localidade e fonte de informao, os seguintes parmetros, em bases dirias, mdias mensais: Durao do dia , N (h); Insolao diria, n (h); Frao de insolao , n/N; Desvio padro da insolao (h), onde houver; Total de dias com dados de Insolao (dias), onde houver; Radiao solar global diria, (MJ/m2); Desvio padro da radiao solar global diria, (MJ/m2), onde houver; Total de dias com dados de radiao solar global diria, (dias), onde houver.

1.4.2 Alguns critrios Todas as publicaes solarimtricas foram sistematicamente analisadas. As informaes solarimtricas de carter numrico foram digitadas na forma de tabelas. A anlise de cada trabalho foi registrada resumidamente numa ficha. Os resumos resultantes, foram publicados entre outros, pelos seguintes motivos : ! A consulta esses resumos permitir ter uma rpida viso sobre o riqussimo acervo de publicaes resgatadas e que se constitui seguramente, num conjunto quase completo de trabalhos sobre o tema, publicados no Brasil, ao longo dos ltimos 40 anos; Possibilitar aos potenciais usurios das informaes solarimtricas a possibilidade de voltar origem das fontes de informaes, quando ou se necessrio; E, finalmente, mostrar que existiu ao longo das ltimas dcadas, um significativo e rduo trabalho de levantamento solarimtrico no Brasil, realizado por diferentes atores institucionais e/ou individuais. Portanto, as informaes contidas no Atlas Solarimtrico o produto coletivo destas instituies/indivduos. DESCRIO DO BANCO DE DADOS SOLARIMTRICOS

bsicos para a avaliao dos dados solarimtricos

A seguir, so conceituados e delimitados os principais parmetros e critrios que permitiro nortear a avaliao dos dados solarimtricos. 1.4.2.1 Qualidade dos equipamentos Os heligrafos do tipo Campbell-Stokes produzem informaes sobre a insolao diria. Nestes equipamentos, a convergncia dos raios solares sobre uma faixa de papel queima, ao longo do dia, um certo comprimento, que utilizado para quantificar as horas de brilho do Sol. A queima ocorre quando a radiao solar direta supera um limiar varivel de 2 100 a 200 W/m , que depende da localizao geogrfica do equipamento, do clima e do tipo da faixa de papel utilizada para o registro. Quando o equipamento est adequadamente instalado, com a utilizao de faixa de papel apropriada, o limiar igual a 120 W/m2. Mediante o uso de correlaes simples, com coeficientes apropriados, as sries histricas da insolao podem ser utilizadas para estimar radiao solar diria, mdia mensal ou anual, com erros mnimos da ordem de 10%.2 O actingrafo bimetlico destinado medio da radiao solar global sobre um plano horizontal. Consiste basicamente de uma varinha bimetlica enegrecida, presa em um extremo e livre no outro. Quando iluminado, o par bimetlico absorve a luz e se curva na extremidade livre, devido a diferena no coeficiente de dilatao dos metais. Tal curvatura gera um movimento na extremidade livre, transmitido mecanicamente a uma pena, que risca uma faixa de papel enrolada num tambor que gira velocidade constante, controlado e acionado por um mecanismo de relojoaria. Conforme diversos autores, os erros de medida para valores dirios no so inferiores a 10%, mesmo com calibrao mensal . No entanto, erros da ordem de 15% so bastante freqentes. Alm disso, devem-se somar os erros de leitura das faixas de papel. Portanto, estes equipamentos geram dados de radiao solar global diria, com erros no intervalo de 15 a 20%, quando houver uma manuteno razovel. Os piranmetros so equipamentos destinados a medir a radiao solar global e difusa. Existem diferentes tipos de piranmetros, porm reportaremos aqui somente os piranmetros do tipo termoeltrico "black and white", pois a maioria dos equipamentos instalados no Brasil deste tipo. O elemento sensvel deste instrumento uma pilha termoeltrica (conjunto de pares termoeltricos interligados em srie).2 Grossi Gallegos, H., Fraidenraich, N. e Lyra, F.J.M., Notas de Aulas do III Curso de Energia - Solar - Solarimetria e Estatstica da Radiao Solar, Recife, Brasil, 1995.

!

!

1.4

1.4.1 Como est organizado As informaes solarimtricas numricas esto na forma de tabelas, organizadas em ordem alfabtica, por regio, por estado e finalmente por localidades. Para cada Estado existem dois tipos de tabelas: ! A primeira, onde constam em diferentes colunas, o nome da localidade com coordenadas geogrficas, altitude, tipo de instrumento de medidas, perodo de medidas e, no caso onde a radiao solar foi estimada, a correlao utilizada. Esta ltima coluna tambm utilizada para designar quando no

A juno quente da termopilha encontra-se em contato com a superfcie de um detetor (superfcie exposta radiao solar), pintado alternativamente de branco e preto . Os piranmetros mais difundidos desse tipo so o modelo 8-48 "Black and White" da Eppley e "Star" da Ph.Schenk. Estes piranmetros acoplados a integradores eletrnicos, realizam medidas da radiao solar global diria com erros da ordem de 5%, desde que todos os procedimentos de manuteno e calibrao peridica (no mnimo 1 vez por ano) sejam seguidos. 1.4.2.2 Metodologia das medidas As medidas realizadas com piranmetros so diretas e no requerem qualquer discusso de carter metodolgico, exceto referente aos procedimentos adequados para sua instalao e requisitos de manuteno e aferio peridica. Os actingrafos do tipo Robitzsch-Fuess requerem procedimentos de instalao e calibrao muito trabalhosos. A sua calibrao pouco estvel, a sensibilidade depende da posio do Sol e da intensidade da radiao. Por tal motivo, deve ser aferido com uma periodicidade muito grande (mensal) para que possa medir com uma preciso razovel. Adicionalmente, o sensor deste instrumento no tem resposta plana e no adequadamente compensado com a temperatura. Outro aspecto a salientar que o registro mecnico em papel requer um processamento (planimetria) com elevado nmero de homens-hora, alm de ser uma tarefa extremamente tediosa. Com isso so introduzidos (nas medidas j processadas) novos erros que aumentam a incerteza da estimativa do recurso solar. 1.4.2.3 Distribuio espacial das medidas De forma geral as informaes solarimtricas, at as mais abundantes como a insolao diria, no satisfazem todas as necessidades dos usurios devido baixa densidade da rede de estaes. Estudos recentes sobre a variabilidade espacial do recurso solar, em regies fito geogrficas homogneas, mostram que a radiao diria global, mdia mensal, pode ser extrapolada at 200 Km de distncia com erros da ordem de 15%, com um nvel de confiana de 90%.3 Obviamente, em regies geogrficas de relevos fortemente variveis como montanhas e/ou espelhos de gua muito grandes (costa) a extrapolao acima no vlida. O tema da extrapolao espacial da radiao solar ainda insuficientemente estudado, seja pela falta de dados de boa qualidade, seja pela variedade dos locais pesquisados. Portanto, e apesar de sua conhecida limitao, o critrio para qualificao da distribuio espacial ter como referncia a possibilidade mencionada acima. 1.4.2.4 Descrio das principais correlaes utilizadas na estimativa da radiao solar Para quase todas as localidades relacionadas no Banco de Dados

P16G 16

Solarimtricos constam os valores dos dados de radiao solar medidos, e/ouvalores estimados (calculados) .Quando os valores da radiao solar so estimados, nas tabelas onde esto relacionadas as localidades, referida tambm a metodologia utilizada para estas estimativas. Para um melhor esclarecimento desses procedimentos de clculo ser feita uma breve descrio dos mesmos. Relao de Angstrom

A relao entre a insolao diria e a radiao solar global diria, mdia mensal, a conhecida relao de Angstrom, estabelecida em 1924. A expresso sofreu modificaes e atualmente expressa da seguinte forma: H/Ho = a +b(n/N) onde, H e Ho so, respectivamente, a radiao solar global diria e a radiao solar global diria no topo da atmosfera, mdias mensais ; n e N so a insolao diria e a durao astronmica do dia, mdias mensais. Existe uma extensa lista de trabalhos relativamente recentes, que procuram obter melhores coeficientes de regresso a e b, com a incluso de termos no lineares ou de outras variveis como umidade relativa, quantidade de gua precipitvel, latitude e altura solar, entre outros. A concluso que a melhoria nos resultados obtidos com a relao de Angstrom modesta e insuficiente para justificar o aumento na 4 complexidade dos clculos. Tambm foram publicados um bom nmero de trabalhos que propem coeficientes de regresso de carter universal. Porm, sabe-se hoje que os mesmos sofrem importantes variaes regionais e mesmo interanuais, quando se considera uma mesma regio. Portanto, a questo metodolgica central, quando se deseja estimar a radiao solar global diria, mdia mensal, a partir desta correlao, reside em saber quais valores de a e b devem ser utilizados em regies onde os coeficientes no foram determinados experimentalmente. As constantes a e b podem ser determinadas em estaes que possuem equipamentos para ambas as medidas, radiao e insolao. Sua variabilidade espacial, que pode ser estimada em uma regio com densidade de estaes adequadas, define as dimenses geogrficas onde, com um certo nvel de confiana, o mesmo par de valores pode ser extrapolado para outras regies. Mtodo Indireto : Hottel/ Liu-Jordan5

O clculo da radiao direta em dias claros pode ser feito com boa preciso a partir de um mnimo de informao local (sobre visibilidade). O clculo sempre baseado na distribuio dos constituintes da atmosfera que contribuem para a absoro e espalhamento da radiao e no valor da constante solar. Em particular, o mtodo utilizado por Hottel muito simples. O fluxo de radiao direta em uma superfcie horizontal ,(IDH), em dias claros, dado por: IDH = I0 D Cos ondeD

a transmitncia da radiao direta atravs da atmosfera, Io a constante solar

3 Grossi Gallegos, H., Lopardo, R., Spatial variability of the global solar radiation obtained by the Solarimetric Network in the Argentine Pampa Humeda, Solar Energy, Vol. 40, n0 5, pp. 397-404, 1988.

5 Macedo, I. C., Pereira, J. T.V. e Milanez, L. F., Aplicao de um mtodo indireto de Solarimetria para a energia incidente na regio Amaznica, Anais do I Congresso Brasileiro de Energia, Rio de Janeiro, pp. 127-137, 1978.

14

4 Aguiar, R. J. F., Notas de Aulas do IV Curso de Energia Solar - Estatstica da Radiao Solar, Recife, Brasil, 1996.

e o ngulo de znite. Para um dado modelo da atmosfera (por exemplo, a 1962 Standard Atmosphere) D pode ser calculado para vrios ngulos , nveis do solo e valores de visibilidade local. Em geral, os resultados podem ser bem representados por:D

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atmosfera, incorpora tambm os efeitos relativos altitude, latitude e poca do ano.

A equao proposta por Bennett dada por: Qs/Qo = a + b (n/N) + c h

= ao + a1 e

-ksec

onde: onde ao, a1 e k so constantes. Estas constantes foram determinadas para dois limites de visibilidade, algumas altitudes e vrios climas. Com base em IDH pode ser desenvolvido um mtodo muito simples para estimar mdias mensais de radiao diria direta, difusa e total. Como a variao mensal da declinao solar pequena, calculamos o valor da radiao direta em dias claros (HDH), como a integral de IDH ao longo de um dia mdio do ms, e estimamos a mdia mensal da radiao direta diria por: = HDH n/N Considerando que a radiao total pode ser analisada como a soma de uma componente direta e outra difusa, temos que: = + Os ndices T, D e d referem-se a energia total, difusa e direta respectivamente. Define-se o ndice de clareza como a relao entre a radiao solar, total, direta ou difusa, valor dirio mdio mensal e o valor mdio da radiao extraterrestre para o dia mdio desse ms, portanto : = + Uma relao entre e foi apresentada por Liu e Jordan, baseandose em medidas efetuadas em um grande nmero de regies. Com esta relao e a equao < KT > = + pode-se construir a tabela abaixo, onde e so relacionados com . 0,121 0,179 0,300 0,217 0,183 0,400 0,312 0,188 0,500 0,426 0,174 0,600 0,551 0,149 0,700 0,625 0,125 0,750

Qs = radiao solar incidente na superfcie terrestre Q0 = radiao solar no topo da atmosfera n = nmero de horas de brilho solar observado N = nmero de horas de brilho solar previsto para cada dia h = altitude da estao a , b e c = coeficientes determinados a partir de dados observados Os coeficientes a, b e c foram determinados originalmente, para o Hemisfrio Norte. Para a determinao de Qo , foi utilizada a expresso clssica: Q0 = (1440 / onde: F0 d =constante solar(1,94 cal.cm . min ) = distncia instantnea entre a terra e o sol-2 -1

) . F0 ( /d ) . ( H sen . sen

2

+ cos . Cos

. sen H )

= distncia mdia entre a terra e o sol H = durao da metade do dia ( 12h ou = latitude local = declinao do Sol /2 radianos)

Desta maneira pode-se estimar as mdias mensais de radiao diria incidente, direta e difusa, separadamente. 1.4.3 Correlao de Bennett6

Qualificao dos dados solarimtrico para uma dada localidade do Brasil

A formulao proposta por Bennett, aplicada no Hemisfrio Norte, alm de considerar os efeitos da durao do brilho solar e da transmissividade da6 Nunes,G.S.S., Andr,R.G.B., Vianello, R/L/ e Marques, V.S., Estudo da distribuio de radiao solar incidente sobre o Brasil, Rev. Bras. de Armaz., Viosa, 4(21): 5-30, 1979.

Em conformidade com os comentrios anteriores, a respeito dos diversos aspectos referentes s medidas solarimtricas, a qualificao dos dados solarimtricos, para uma dada localidade, obedece a seguinte hierarquizao:

1. Dados piranomtricos 2. Dados actinogrficos 3. Estimativas da radiao solar com a relao de Angstrom

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como a energia solar e elica, pretende-se que o mesmo reflita, a partir das informaes existentes, a distribuio global do mencionado recurso, deixando de lado nesta etapa, as particularidades prprias de pequena e mdia escala, perante a particularidades de macro escala.

Se existirem informaes com equipamentos iguais e comprimentos desiguais da srie histrica de dados, prevalece a srie mais longa. 1.5 METODOLOGIA DA ELABORAO DAS CARTAS DE ISOLINHAS

Dentro das possibilidades oferecidas pelas informaes disponveis, busca-se compatibilizar a base de dados ( de procedncia muito diversa, tanto pelo instrumental com que foram obtidos quanto pela extenso e tratamento a que foram submetidos) e determinar grandes zonas, bem diferenciadas, sem perder de vista o carter preliminar do produto final. Como conseqncia do mesmo, devem aparecer regies nas quais sejam necessrias novas medidas porque no se fizeram antes adequadamente, outras nas quais ser conveniente aumentar a densidade das estaes de medidas e outras em que sero necessrias revisar a instrumentao ( a fim de compatibilizar os valores obtidos) ou racionalizar sua distribuio ( onde a cobertura espacial excessiva). Estas situaes ocorrem em todas as partes do mundo porque as redes de medio existentes no se encontram adequadamente distribuidas. muito difcil, seno impossvel, compatibilizar a necessidade ideal de informao (distribuio espacial ideal de estaes) com a possibilidade real (econmica) de instalao e manuteno desta rede. Por fim cabe ressaltar que, a escolha de local para instalar um sistema ou um conjunto de sistemas solares, mediante o uso de mapas de isolinhas do Atlas, (porque o valor mdio do recurso solar parece adequado ) tem um carter indicativo preliminar que ressalta o potencial da regio. Uma escolha definitiva necessitar de medidas detalhadas do recurso no local para determinar seu valor e principalmente a sua variabilidade temporal. 1.5.3 Procedimentos

1.5.1 Trabalhos prvios Os seguintes Mapas bsicos do Brasil, necessrios para a elaborao dos Mapas de Isolinhas de Radiao Solar Global Diria, mdia mensal e horas de brilho de Sol dirio, mdia mensal foram disponibilizados: Mapa do Brasil com Diviso Poltico - Administrativa do IBGE, onde esto localizadas cidades com mais de 50.000 habitantes, alm de outras localidades menores; Mapa do Brasil com Relevo - Hipsometria do IBGE, com altitude de 200 em 200 m; Mapas do Brasil com cobertura de Vegetao; Mapa do Brasil com Tipo de Relevo

!

! ! ! !

Isolinhas de radiao solar Mapa da Amrica do Sul com Temperaturas e Precipitaes mdias (Escala 1:20.000.000). Os valores da radiao solar global diria, mdias mensais e anual das localidades que constam da base de dados foram locados em mapas nacionais, com projeo policnica 0 centrada no meridiano 54 Oeste, preparados em papel vegetal na escala 1:5.000.000. As localidades com medidas realizadas atravs de piranmetros foram diferenciadas, com simbologias distintas das localidades com medidas feitas com actingrafos bimetlicos. Os valores procedentes de estimativas (clculos) feitas com diversos modelos, foram deixados de lado e excepcionalmente foram utilizados no caso de existirem alguma dvida durante o processo de traamento das isolinhas. Cada um destes 13 mapas transparentes ( 1 anual e 12 mensais) foram superpostos ao mapa de hipsometria do Brasil, preparado pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica (IBGE), com cotas de 200 em 200 m. Os seguintes critrios gerais, foram seguidos: ! Considerando que os erros associados s medidas com piranmetros termoeltricos acoplados aos integradores eletrnicos que operam dentro de uma rede, encontram-se na faixa de 3% a 5%, dependendo do modelo7,8 e que os registros dirios, em faixas de papel, dos actingrafos bimetlicos podem variar de 10 a 15%, desde que tenham

Foram preparados mapas do Brasil em papel vegetal com a Diviso poltica (Estados), localidades com dados de horas de brilho de Sol ou com dados de radiao solar medidos com actingrafos e com piranmetros (valores dirios, mdias mensais e anuais) . So 26 mapas de 110cm x 100cm, ou seja na escala 1:5.000.000. Os mapas foram feitos em papel vegetal, para permitir sua sobreposio com diversos outros mapas. Desta forma, as interrelaes entre os fatores geogrficos, climticos e vegetais, com o nvel de insolao ou radiao solar foram captadas no momento da feitura dos mapas de isolinhas. Adicionalmente foram elaborados dois mapas mostrando a localizao das estaes piranomtricas e actinogrficas e as estaes heliogrficas, cujas informaes foram utilizadas para a confeco dos mapas de isolinhas mensais e anuais da radiao solar e insolao . 1.5.2 Metodologia Quando se prope a tarefa de elaborar um Atlas de um recurso renovvel7 Stanhill, G. and Moreshet, S., Global radiation climate changes: The World Network, Climatic Change, Vol. 21, pp.5775, 1992.

8 Grossi Gallegos, H., Distribuicin espacial del promedio anual de la radiacin solar global diaria en Amrica del Sur, en Memorias del III Congreso Nacional de Energa, La Serena, Chile, pp. 51-56, 1996.

uma manuteno razovel , foram priorizadas as informaes obtidas com os primeiros. ! Em regies aproximadamente homogneas ( admitindo-se isotropia) extrapolaram-se as medidas dirias, mdias mensais , provenientes de medies piranomtricas at aproximadamente 200 Km sem incorrer em um erro maior que 10% , com um nvel de confidncia de 90%. Foram levados em considerao valores mdios da radiao solar obtidos em 10, pases limtrofes. 11, 12 Foram utilizadas, como apoio complementar, as Cartas Pluviomtricas do 13 Atlas Climatolgico da Amrica do Sul preparado pela Organizao Meteorolgica Mundial (OMM) e os mapas de cobertura vegetal do Brasil.

9

P19G 19

Comentrios gerais sobre os resultados

As cartas de isolinhas da radiao solar global diria, mdias mensais e anual, descrevem de forma adequada os dados disponveis no Brasil. Considerando as caractersticas das informaes existentes, as cartas preparadas constituem o conjunto mais atualizado e de melhor qualidade j elaborado sobre o recurso solar no Brasil. As cartas de radiao solar mensal mostram claramente para cada ms, regies bem diferenciadas, razoavelmente correlacionadas com as condies pluviomtricas e horas de insolao correspondentes. Convm observar que as cartas de isolinhas de insolao diria, mdias mensais e anual tm um carter totalmente diferente das cartas de radiao solar : so apenas uma imagem grfica dos dados que constam do Banco de Dados Solarimtricos. Porm, a sua eventual converso para radiao solar poderia tornar essas isolinhas em valiosa informao complementar dos mapas e banco de dados da radiao solar. 1.6 AVALIAO DO RECURSO SOLAR NO BRASIL

! !

Os valores da radiao solar global diria, mdias mensais e anual foram 2 expressos em MJ/m .dia. Convencionou-se localizar estes nmeros sobre as isolinhas, no lado de valores crescentes. Como conseqncia das consideraes anteriores, foi estabelecido como espaamento adequado, entre isolinhas sucessivas, o valor de 2 MJ/m2.dia. Nas regies onde no existiam informaes ou onde no eram suficientemente confiveis, as isolinhas foram tracejadas. Isolinhas de horas de insolao (horas de brilho do Sol) Os valores da insolao diria, mdias mensais e anual, que constam do Banco de Dados Solarimtricos, tambm foram registrados nos mapas transparentes (em papel vegetal) do Brasil. Com o objetivo de homogeneizar a densidade espacial das informaes disponveis, consideraram-se as mesmas localidades utilizadas para elaborao das cartas de radiao solar , acrescentando outras em regies onde se dispunham de poucas informaes de radiao solar. Como no era conhecida a qualidade dos dados de insolao obtidos com heligrafos do tipo Campbell-Stokes, admitiu-se " a priori" uma confiabilidade igual para todos, considerando um erro no inferior a 10%. Tambm foram considerados os resultados de estudos sobre a variabilidade espacial dos valores de insolao diria, mdias mensais em regies homogneas e isotrpicas que permitem extrapolar os valores at 200 km sem exceder os erros de extrapolao de 15%, com um nvel de confidncia de 90%. Pelas consideraes anteriores, o espaamento entre isolinhas foi fixado em uma hora/dia. Os valores de insolao, expressos em horas/dia esto localizados sobre as isolinhas com a mesma conveno utilizadas para as isolinhas de radiao solar, ou seja, do lado crescente.9 Esteves, A. and De Rosa, C., A simple method for correcting the solar radiation readings of a Robitzsch-type pyranometer, Solar Energy, Vol. 42, n0 1, pp. 9-13, 1989. 10 Grossi Gallegos, H. Atienza, H., G. y Garcia, M., Cartas de radiacin solar global para a region meridional de Amrica del Sur, Anales del II Congresso Interamericano de Meteorologia, B. Aires, Argentina, pp. 16.3.1-16.3.10, 1987. 11 Grossi Gallegos, Atienza, G. y de Castel, M.E.G., La medicin de la radiacin solar en la Repblica del Paraguay, Actas del 70 Congreso Latinoamericano de Energia Solar - 16a Reunin de Trabajo de la Asociacin Argentina de Energias Renovables y Ambiente, La Plata, Buenos Aires, Argentina, Tomo I, pp. 303-308, 1993.

As regies desrticas do mundo so as mais bem dotadas de recurso solar. Assim a regio da cidade de Dongola, localizada no Deserto Arbico, no Sudo, e a regio de Dagget no Deserto de Mojave, Califrnia, Estados Unidos, so exemplos de localidades excepcionalmente bem servidas de radiao solar. Para efeito de comparao, so mostradas na Tabela 1.2, os valores da radiao solar diria, mdias mensais , mximas, mnimas e anuais para estas duas localidades e algumas outras do Brasil. Como pode ser visto nesta tabela, as reas localizadas no Nordeste do Brasil, tm valores da radiao solar diria, mdia anual comparveis s melhores regies do mundo. Alm disso, as variaes sazonais para o NE so menores, o que poder resultar em importantes vantagens tcnicas e econmicas dos sistemas solares instalados nesta regio. As cartas de radiao solar global diria, mdia mensal elaboradas neste Projeto, mostram que a radiao solar no Brasil varia entre 8 a 22 MJ/m2.dia e revelam um perodo de mnimo no trimestre maio-junho-julho, onde as estaes solarimtricas registram 2 intensidade de radiao na faixa de 8 a 18 MJ/m .dia. Verifica-se tambm neste trimestre que o centro de mxima ( 18 MJ/m2.dia) ocorre sobre uma vasta regio compreendida entre leste do estado de Par, oeste dos estados de 2 Cear e Bahia e a fronteira sul do estado da Bahia. A tendncia de mnima ( 8 MJ/m .dia) ocorre ao sul do estado de Rio Grande do Sul. As Cartas 3.6, 3.7 e 3.8 contidas no Captulo III deste Volume exemplificam estes fatos mostrando as isolinhas de radiao solar diria, mdia mensal, para o ms de maio, junho e julho.12 Grossi Gallegos, H., Atienza, G. Garcia, M. M., Renzini, G., Peralta, M., Saravia, Unzueta, I. y Arteaga Tamayo, A., Estimacin de la distribuicin de la radiacin solar global en la Repblica de Bolvia, Actas de la 12a Reunin de Trabaljo de la Asociacin Argentina de Energia Solar, Buenos Aires, Vol. I, pp. 83-93, 1987. 13 Organizacin Meteorolgica Mundial, Atlas Climtico de Amrica del Sur, Vol. I (J. Hoffmann), O.M.M., UNESCO, Cartographia, Budapest, Hungria, 28 Cartas, 1975.

J no trimestre outubro-novembro-dezembro, observa-se que as estaes solarimtricas registram intensidades de radiao acima de 16 MJ/m2.dia, 2 atingindo um valor mximo de 24 MJ/m .dia. Neste perodo ocorre um centro de 2 mxima de 24 MJ/m .dia em uma regio pequena do centro-oeste do Rio Grande do Sul e valores de 22 MJ/m2.dia em uma regio relativamente vasta do Nordeste do Brasil. Neste perodo a tendncia de mnima de 16 MJ/m2.dia ocorre na vastssima regio Amaznica. As Cartas 3.11, 3.12 e 3.13 contidas no Captulo III deste Volume exemplificam estes fatos mostrando as isolinhas da radiao solar diria, mdia mensal, para os meses de outubro, novembro e dezembro. Tambm pode ser deduzido das cartas de isolinhas de radiao solar, que o menor ndice de nebulosidade (maior ndice de radiao Solar) se concentra na parte central da regio Nordeste do Brasil, onde as influncias da costa martima, da Zona de Convergncia Inter-Tropical e dos sistemas Frontais do Sul so menores. Convm ressaltar que as cartas de distribuio espacial de radiao solar diria, mdia mensal representam apenas uma primeira aproximao do campo de energia solar disponvel superfcie. Para situaes locais deve-se recorrer s mdias numricas das respectivas estaes solarimtricas.

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Tabela 1.2 - Dados de radiao solar diria, mdias mensais para diversas localidades do Mundo

Localidade Dongola-Sudo Dagget - USA Belm-PA-Brasil Floriano -PI-Brasil Petrolina-PE-Brasil B. J, da Lapa -BACuiab-MT-Brasil B. Horizonte-MG-Brasil Curitiba-PR-Brasil P. Alegre-RS-Brasil

Latitude 19 10 34052' 1027' 6 460 ' 0 '

Hh(mnimo) 2 (MJ/m ) 19,1(Dez) 7,8(Dez) 14,2(Fev) 17,0(Fev) 16,2(Jun)

Hh(mximo) (MJ/m2) 27,7(Mai) 31,3(Jun) 19,9(Ago) 22,5(Set) 22,7(Out) 21,1(Out) 20,2(Out) 18,6(Out) 19,4(Jan) 22,1(Dez)

Hh(anual) (MJ/m2) 23,8 20,9 17,5 19,7 19,7 19,7 18,0 16,4 14,2 15,0

Hh(max.)/Hh(min 1,4 4,0 1,4 1,3 1,4 1,3 1,4 1,3 2,0 2,7

9023' 13 150 '

15,9(Jun) 14,7(Jun) 13,8(Jun) 9,7(Jun) 8,3(Jun)

15033' 19056' 25 26' 30 1'0 0

Instrumentosde Medidas Solarimtricas

Captulo II

P23G 232.INSTRUMENTOS DE MEDIDAS SOLARIMTRICAS *

2.1 IINTRODUO

As medies solarimtricas na superfcie terrestre so da maior importncia para o estudo da influncia das condies atmosfricas nas componentes direta e difusa da radiao solar [1]. As definies a serem utilizadas neste captulo esto baseadas no trabalho "Terminologia de quantidades de radiao e instrumentos de medida", adotadas pela World Meteorological Organization (WMO) Commission for Instruments and Methods of Observation [2]. 2.2 SENSORES E PRINCPIOS DAS MEDIES SOLARIMTRICAS

Os instrumentos solarimtricos medem a potncia incidente por unidade de superfcie, integrada sobre os diversos comprimentos de onda. A radiao solar cobre toda a regio do espectro visvel, 0,4 a 0,7 m, uma parte do ultravioleta prximo de 0,3 a 0,4 m, e o infravermelho no intervalo de 0,7 a 5 m. As medies padres so a radiao total e a componente difusa no plano horizontal e a radiao direta normal. Habitualmente so utilizados instrumentos cujo sensor de radiao uma termopilha, que mede a diferena de temperatura entre duas superfcies, normalmente pintadas de preto e branco e igualmente iluminadas. A vantagem principal da termopilha a sua resposta uniforme em relao ao comprimento de onda. Por exemplo, o piranmetro Eppley, modelo 8-48, apresenta essa caracterstica no intervalo de 0,3 m a 3 m. Sensores baseados na expanso diferencial de um par bimetlico, provocado por uma diferena de temperatura entre duas superfcies de cor preto e branco, so tambm utilizados em instrumentos solarimtricos (actingrafos tipo Robitzch-Fuess). A expanso do sensor movimenta uma pena que registra o valor instantneo da radiao solar. Fotoclulas de silcio monocristalino so utilizadas no presente, com bastante frequncia, como sensores para medies piranomtricas. Seu custo de 10 a 20% dos custos dos instrumentos que usam termopilhas. Sua maior limitao a no uniformidade da resposta espectral e a regio relativamente limitada de comprimentos de onda, qual a fotoclula sensvel (0,4 a 1,1 m com mximo em torno dos 0,9 m).O texto deste captulo foi extrado do livro Energia Solar - Fundamentos e Tecnologia de Converso Heliotermoeltrica e Fotovoltica, Captulo 4, cujos autores so Naum Fraidenraich e Francisco Lyra.

*

2 . INSTRUMENTOS DE MEDIDAS SOLARIMTRICAS.

Cerca de 99% do espectro solar estende-se entre 0,27 e 4,7 m, enquanto que no intervalo de sensibilidade das fotoclulas est compreendido 66% da radiao.

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Fotoclulas e termopilhas realizam medidas essencialmente diferentes. A fotoclula conta o nmero de ftons com energia maior que a diferena existente entre duas bandas de energia do material, com as quais, esses ftons interagem (banda de energia proibida do silcio). A energia em excesso dos ftons simplesmente dissipada em forma de calor. Uma termopilha mede potncia e, portanto, o momento de primeira ordem da distribuio espectral. Esta diferena d origem a caractersticas espectrais qualitativamente diferentes que complicam a anlise da interrelao entre ambos os tipos de sensores. Se o espectro solar tivesse sempre a mesma distribuio, bastaria uma calibrao destes sensores, que no seriam, portanto, afetados pela sua resposta espectral. No entanto, a distribuio espectral modifica-se com a massa de ar e cobertura de nuvens. Essa mudana muito importante para a componente direta normal da radiao e extremamente grande para a radiao difusa ao ponto que, neste caso, a medio pode estar afetada de erros da ordem de 40%. 2.3 INSTRUMENTOS SOLARIMTRICOS A radiao total que atinge um plano horizontal localizado na superfcie terrestre a soma de duas componentes, a saber:

brilho. Existe um limiar de radiao solar, acima do qual h o enegrecimento da carta de papel do heligrafo. Este limiar apresenta uma variabilidade, dependendo da localizao geogrfica, do clima e do tipo da carta utilizada. Em geral, o valor do limiar est entre 100 e 200 2 W/m . Entretanto, uma recomendao da Organizao Meteorolgica Mundial (OMM) 2 estabelece que o valor do limiar deve ser de 120 W/m [3].

O instrumento recomendado para medio da insolao (nmero de horas de brilho do Sol) o heligrafo do tipo Campbell-Stokes, com as cartas especificadas pelo Servio Meteorolgico Francs, em conformidade com a OMM. Este equipamento consiste de uma esfera de vidro polida, que se comporta como uma lente convergente montada de maneira tal que, em seu foco, se coloca a carta de papel para registro dirio. Na figura 2.1 pode ser observado um heligrafo Campbell-Stokes e as respectivas cartas de registro.

Ih = Ibncos z + I donde Ibn o fluxo de radiao direta, normal aos raios; z o ngulo formado pelos raios com o plano horizontal e Id a radiao difusa que incide sobre o plano horizontal. Quando o plano est inclinado de um ngulo com relao ao plano horizontal, parte da radiao refletida no solo adjacente incide na sua superfcie. Esta radiao constitui uma terceira componente, denominada albedo. Os instrumentos que so descritos a seguir se destinam medio da radiao total ou de uma das suas componentes ou, o que mais comum, da sua integral ao longo de um dia. A medio do albedo, quando necessria, realizada pelos mesmos instrumentos de medio de radiao total, sendo estes, porm, voltados para o solo. 2.3.1 Heligrafo Este instrumento tem por objetivo medir a durao da insolao, ou seja, o perodo de tempo em que a radiao solar supera um dado valor de referncia. So instrumentos ainda de muita importncia, devido ao relativamente grande nmero deles instalados em todo o mundo, j h bastante tempo. O heligrafo opera a partir da focalizao da radiao solar sobre uma carta que, como resultado da exposio, enegrecida. O comprimento desta regio mede o chamado nmero de horas de brilho do Sol. Diversas correlaes desenvolvidas permitem o clculo da radiao total diria, a partir das horas de

(a)

(b)

Figura 2.1 (a) Heligrafo Campbell-Stokes; (b) Cartas de registro

2.3.2 Actingrafo

Estes instrumentos, tambm conhecidos como pirangrafos, foram muito utilizados devido ao seu baixo custo. O actingrafo utilizado para medio da radiao solar total ou sua componente difusa, possuindo o sensor e o registrador na mesma unidade.

O mesmo consiste, essencialmente, em um receptor com trs tiras bimetlicas, a central de cor preta e as laterais brancas. As tiras brancas esto fixadas e a preta est livre em uma extremidade, e iro se curvar, quando iluminadas, em consequncia dos diferentes coeficientes de dilatao dos metais que as compem. Na tira preta, este encurvamento gera um movimento no extremo livre, que transmitido mecanicamente a uma pena que ir registrar sobre uma carta de papel, montada sobre um tambor acionado por mecanismo de relojoaria. Um actingrafo bimetlico tipo Robitzsch-Fuess mostrado a seguir, na figura 2.2 . Os actingrafos s devem ser utilizados para medio de totais dirios de radiao, sendo para isso necessrio a planimetria da carta com o registro. As caractersticas do instrumento, incluindo a prpria planimetria do registro, levam a erros na faixa de 15 a 20%. Mesmo com uma calibrao mensal, esses erros no so inferiores aos 5 a 10%, sendo considerado um instrumento de terceira classe. Entretanto, estudos recentes mostram a possibilidade de melhorar consideravelmente a preciso dos resultados, reduzindo o erro para cerca de 4% [4]. Estes instrumentos tm boa linearidade e boa resposta espectral, porm no h boa compensao de temperatura e o tempo de resposta lento. Seu custo estimado da ordem de US$ 500,00, porm, necessrio a aquisio de um planmetro para totalizao de registro obtido na carta. 2.3.3 Piranmetro Fotovoltaico O custo dos piranmetros de primeira e segunda classe, que sero descritos a seguir, tem promovido o interesse pelo desenvolvimento e utilizao de instrumentos com sensores fotovoltaicos, de custos mais reduzidos. Trabalhos publicados mostram as possibilidades destes instrumentos, seja para usos isolados ou como integrantes de uma rede solarimtrica [5 e 6].

P25G 25

Estes solarmetros possuem como elemento sensor uma clula fotovoltaica, em geral de silcio monocristalino. As fotoclulas tm a propriedade de produzir uma corrente eltrica quando iluminada, sendo esta corrente, na condio de curto-circuito, proporcional intensidade da radiao incidente.

Tais piranmetros tm recebido diversas crticas, particularmente quanto ao seu comportamento espectral, devido a sua seletividade. Este fenmeno inerente ao sensor e, em consequncia, incorrigvel. Outras questes, como a refletividade das clulas e dependncia da resposta com a temperatura, j possuem solues plenamente satisfatrias [3]. De qualquer forma, seu baixo custo e facilidade de uso os faz particularmente teis como instrumentos secundrios. Entretanto, sua utilizao recomendada para integrais dirias de radiao solar total sobre o plano horizontal ou para observar pequenas flutuaes da radiao, devido a sua grande sensibilidade e resposta quase instantnea, cerca de 10 s. Para valores dirios, o erro nas medies de um piranmetro fotovoltaico esto na ordem dos 3%. Certos procedimentos, entretanto, podem melhorar ainda mais os resultados, de forma a se conseguir diferenas menores que 1% em medidas de radiao diria, quando comparados com piranmetros de preciso [5]. Tais sensores, como o mostrado na figura 2.3, so bastante estveis, com uma degradao de sensibilidade menor que 2% ao ano. Os custos destes instrumentos esto na faixa de US$ 130-300 [4 e 5].

Figura 2.2 -Actingrafo bimetlico do tipo Robitzsch-Fuess

Figura 2.3 -Piranmetro com sensor fotovoltaico

2.3.4 Piranmetro Termoeltrico

P26G 26

O elemento sensvel destes solarmetros , em essncia, uma pilha termoeltrica, constituda por pares termoeltricos (termopares) em srie. Tais termopares geram uma tenso eltrica proporcional diferena de temperatura entre suas juntas, as quais se encontram em contato trmico com placas metlicas que se aquecem de forma distinta, quando iluminadas. Portanto, a diferena de potencial medida na sada do instrumento pode ser relacionada com o nvel de radiao incidente. Dentre os piranmetros termoeltricos existem essencialmente dois tipos em uso, sendo eles [3]: Piranmetro com o detector pintado de branco e preto, isto , o receptor apresenta alternativamente superfcies brancas e pretas, dispostas em coroas circulares concntricas ou com outros formatos, tais como estrela ou quadriculados. Nestes instrumentos, as juntas quentes das termopilhas esto em contato com as superfcies negras, altamente absorventes, e as frias em contato com as superfcies brancas, de grande refletividade. Piranmetros com a superfcie receptora totalmente enegrecida em contato trmico com as juntas quentes e as frias, associadas a um bloco de metal de grande condutividade trmica, colocadas no interior do instrumento, resguardadas da radiao solar e tendo, aproximadamente, a temperatura do ar. Os piranmetros mais difundidos dentro do tipo Black & White so: Eppley 8-48 (Estados Unidos), mostrado na figura 2.4; o Cimel CE-180 (Frana); o Star ou Shenk (ustria) e o M-80M (Rssia). Destes, o Eppley 8-48 e o CE-180 possuem compensao em temperatura. Dentre os piranmetros com superfcie receptora totalmente preta os mais usados so o Eppley PSP (Estados Unidos), visto na figura 2.5, e o Kipp & Zonen CM-5 e CM-10 (Holanda). Apenas o Eppley PSP compensado em temperatura, sendo um instrumento de preciso e considerado de primeira classe. Todos os demais piranmetros referidos aqui so de segunda classe. Os piranmetros tm boa preciso, na faixa de 2 a 5%, dependendo do tipo utilizado. Tais instrumentos podem ser usados para medir radiao em escala diria, horria ou at menor, o que vai depender mais da programao do equipamento de aquisio de dados associado [7].

Figura 2.4 -Piranmetro do tipo preto e branco (Black & White) Eppley 8-48. Os piranmetros, em geral, possuem boa resposta espectral, linearidade e uniformidade na resposta e tempo de resposta, melhor que o actingrafo. H uma certa dependncia do fator coseno para grandes ngulos de incidncia, porm este problema comum aos outros citados (actingrafos e piranmetro fotovoltaico) [5]. O maior empecilho ao largo uso do piranmetro termoeltrico o seu custo, em torno de US$ 1.500,00, sem contar o equipamento de aquisio de dados.

Figura 2.5 -Piranmetro espectral de preciso Eppley PSP.

2.3.5 Pirohelimetros

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O pirohelimetro o instrumento utilizado para medir a radiao direta. Ele se caracteriza por possuir uma pequena abertura de forma a "ver" apenas o disco solar e a regio vizinha, denominada circumsolar. O ngulo de aceitao da ordem de 6 e o instrumento segue o movimento do Sol, que permanentemente focalizado na regio do sensor. Em geral, se utiliza uma montagem equatorial com movimento em torno de um nico eixo, que ajustado periodicamente para acompanhar a mudana do ngulo de declinao do Sol. O fato do pirohelimetro ter um ngulo de aceitao que permite medir a radiao circumsolar pode levar a certos equvocos com relao intensidade da radiao direta que incide e aceita por coletores concentradores, cujo ngulo de aceitao habitualmente menor que o ngulo de aceitao do instrumento. Esta diferena requer e pode ser objeto de correo. Os pirohelimetros so instrumentos de preciso e, quando adequadamente utilizados nas medies, possuem erro na faixa de 0,5%. Na atualidade, os mais difundidos so os de termopilhas. Os Pirohelimetros de Termopares so os equipamentos normalmente utilizados para medies em campo da radiao solar direta normal. Neste tipo de pirohelimetros, o princpio operacional semelhante ao dos piranmetros termoeltricos. Os mais difundidos so o Eppley N.I.P. (Normal Incidence Pyrheliometer) e o Kipp & Zonen Pyrheliometer, respectivamente fabricados nos Estados Unidos e na Holanda. 2.3.5.1 Pirohelimetro Eppley N.I.P. Possuem uma termopilha de oito juntas de Cobre-Constantan prateado. So compensados em temperatura. Tm paredes duplas no corpo principal, com o objetivo de diminuir os efeitos do vento e as mudanas na temperatura ambiente. Uma janela de quartzo na abertura frontal tambm minimiza os problemas citados, alm de proteo contra chuvas. Estas caractersticas, juntamente com a disponibilidade de um seguidor equatorial, o faz um instrumento bastante til para trabalho contnuo. Um pirohelimetro Eppley N.I.P. pode ser visto na figura 2.6. 2.3.5.2 Pirohelimetro Kipp & ZonenPiranmetro Zenites

Figura 2.6 -Pirohelimetro de incidncia normal Eppley N.I.P. Devido a no ser compensado nas variaes da temperatura ambiente, possui um termmetro incorporado que permite, a partir de sua leitura, aplicar um fator de correo na constante de calibrao do pirohelimetro, que funo da dita temperatura. 2.3.6 Medio da Radiao Solar Difusa As medies de radiao difusa so realizadas com piranmetros ou mesmo actingrafos, cujos sensores se encontram sombreados por uma banda ou disco, de forma a no incidir radiao solar direta. O mais tradicional o uso da banda de sombra em forma de aro ou semiaro, colocada em paralelo com a ecltica. Desta forma, o sensor estar protegido durante todo o dia (ver figura.2.7).P de lano so da m B br a a. nd a

Eix

od

aT err

Sombraa

Banda de sombra

Horizontal do local

Este equipamento conta com uma termopilha de 40 juntas de manganinaconstantan em dois grupos circulares, de 20 cada um. Um desses grupos se encontra protegido do Sol, no intuito de compensar as flutuaes trmicas nonterior do instrumento.

Su da porte Ba nd para a d Aju e s ste om bra

Figura 2.7 - Esquema de montagem de um piranmetro com banda de sombra, para medio da radiao solar difusa.

O custo da banda de sombra relativamente baixo e sua montagem simples. Porm, devido a que a banda tambm bloqueia parte da prpria radiao difusa, necessrio se proceder uma correo das leituras. Esta correo oscila, em geral, entre 5 e 25%, apresentando uma grande variabilidade, dependendo de dimenses geomtricas da banda; latitude; poca do ano; turbidez atmosfrica e grau de nebulosidade; albedo das superfcies vizinhas e refletividade da superfcie interna da banda. Existem vrias propostas de frmulas para realizar esta correo [3]. Uma fotografia de um piranmetro com banda de sombra mostrada na figura 2.8. Figura 2.8 -Piranmetro com banda de sombra para medio de radiao difusa. Como dispositivo sombreador, o disco mais conveniente, devido sua geometria. Consiste em um crculo montado de forma a sombrear o sensor do piranmetro com poucos milmetros de tolerncia e produzindo um mesmo ngulo slido de um pirohelimetro padro, cerca de 5. Entretanto, o uso do disco sombreador necessita do seguimento contnuo do Sol, o que exige uma instalao consideravelmente mais sofisticada que no caso da banda de sombra. 2.3.7 Alguns Aspectos Operacionais Em primeiro lugar deve se tomar os devidos cuidados na instalao dos solarmetros. Em particular, deve ser evitado tanto obstrues como objetos com alta refletividade nas proximidades do instrumento, o que pode acarretar interferncias nas medies. necessria uma inspeo contnua dos instrumentos solarimtricos e dos equipamentos acessrios existentes (aquisio de dados, dispositivos de movimentao para acompanhamento do Sol, etc.) observando se esto operando de forma adequada. Finalmente, h a questo da calibrao peridica. Idealmente, os solarmetros devem ser calibrados pelo menos uma vez por ano, em laboratrios certificados pela OMM. Este procedimento pode ser caro e deixa o instrumento

P28G 28

enquanto se processa o transporte e calibrao do mesmo. Pesquisadores apontam a alternativa de usar um instrumento, periodicamente calibrado, como um padro secundrio para calibrao em campo. Deve-se, porm, levar em conta os devidos cuidados para a validade do procedimento [11].

2.3.8 Classificao da Exatido dos Radimetros Solares A Organizao Meteorolgica Mundial (OMM) tem estabelecido limites de exatido para quatro tipos de radimetros: pirohelimetros padro de referncia e instrumentos de primeira, segunda e terceira classes. Os limites de exatido esto mostrados na tabela 2.1 Tabela 2.1 -Classificao da exatido dos radimetros solares [1].Instrumentos Secundrios Pirohel. 1 a classe + 0,4 +1 +1 +1 +1 25 s Pirohel. 2a classe + 0,5 +2 +2 +2 +2 1 min. Pirohel. 1a classe + 0,1 +1 +1 +1 +1 25 s +3 +3 0,1 unid. + 0,1 0,1 s 0,1 unid. + 0,2 0,3 s 0,1 unid. +1 Pirohel. 2a classe + 0,5 +2 +2 +2 +2 1 min. + 5a7 + 5a7 Pirohel. 3a classe +1 +5 +5 +5 +3 4 min. + 10 + 10

EQUIPAMENTOS

Pirohel. Padro de Ref. + 0,2 + 0,2 + 0,2 + 0,1 + 0,5 25 s

Sensilibidade Estabilidade Temperatura Seletividade Linearidade Constante do Tempo Resposta Coseno Resposta Azimutal

(mW/cm 2) (%) (%) (%) (%) (Mx.) (%) (%) Galvano.

Erros no Sist. de Regist. (%) + 0,3 +1

Erros nos Equipamentos Auxiliares

Miliamp. (%) Cronm.

+3

2.4

REDE MUNDIAL DE CENTROS DE RADIAO SOLAR

Com o intuito de permitir a comparao das observaes de radiao em escala nacional e internacional, a Organizao Meteorolgica Mundial tem recomendado o estabelecimento de um sistema mundial, regional e nacional de centros de medio de radiao solar de acordo com a Escala Piroheliomtrica Internacional, de 1956. Cada centro nacional deve satisfazer os seguintes requisitos [2]. Deve possuir no mnimo um pirohelimetro padro do tipo de compensao de ngstrm ou de disco de prata, para ser utilizado como instrumento nacional de referncia

na calibrao dos instrumentos pertencentes rede nacional de solarimetria.

P29G 29

Referncias (1) WOOD, B.D. Solar Energy Measuring Equipment. Solar Energy Engineering, Editado por Sayigh, A.A.M., New York, USA, Academic Press, 1977. Guide to Meteorological Instrumentation and Observing Practices. Genebra, Sua,Secretariado da Organizao de Meteorologia, 4 Edio, 1971. ATIENZA, G. G. Instrumentacin Solarimtrica. Argentina, Centro de Investigaciones de Recursos Naturales - Instituto de Clima y Agua, 1993. ESTEVES, A. and de ROSA, C. A Simple Method for Correcting the Solar Radiation Readings of Robtzsch - Type Pyranometer. Solar Energy, v. 42, n. 1, 1989. MICHALSKY, J.J.; HARRISON, L. and LE BARON, B. Empirical Radiometric Correction of a Silicon Photodiode Rotating Shadowband Pyranometer. Solar Energy, v. 39, n. 2, 1987. GALLEGOS, H.G.; ATIENZA, G. y GARCIA, M. Cartas de Radiacin Solar Global Diria para la Regin Meridional da Amrica del Sur. Anais do II Congresso Interamericano de Meteorologia e V Congresso Argentino de Meteorologia, Buenos Aires/Argentina, 1987. LYRA, F.; FRAIDENRAICH, N. e TIBA, C. Solarimetria no Brasil - Situao e Propostas. Recife-PE/Brasil, relatrio para o Grupo de Trabalho em Energia Solar Fotovoltaica, 1993. DRUMMOND, A.J. The Calibration of Thermal Radiation Detectors. The Eppley Lab. Reprint Ser. n 35, 1967.TARPLEY, J.D. Estimating Incident Solar Radiation at the Surface from Geostationary Satellite Data. J. Appl. Meteor., v. 18, 1979. TARPLEY, J.D. Estimating Incident Solar Radiation at the Surface from Geostationary Satellite Data. J. Appl.Meteor., v. 18, 1979.

! O instrumento padro dever ser comparado com o instrumento padro regional uma vez em cada cinco anos, no mnimo. A exatido da calibrao dos instrumentos solarimtricos utilizados na rede nacional, dever ser igual exatido do instrumento padro de referncia. ! O centro nacional dever possuir as facilidades necessrias e equipamentos para verificar e estudar a operao e desempenho dos instrumentos pertencentes rede nacional. ! O pessoal do centro dever assegurar a continuidade de suas atividades e incluir entre seus membros um cientista qualificado com ampla experincia no campo da solarimetria. Requisitos adicionais para os centros mundiais e regionais podem ser encontrados na referncia [2]. Na tabela 2.2 esto relacionados os locais dos centros mundiais e regionais, existentes na dcada de 70. Tabela 2.2 -Localizao dos centros mundiais e regionais de radiao solar [1]. CENTROS MUNDIAIS DE RADIAO Davos ( Sua) Vacjkov (URSS) CENTROS REGIONAIS DE RADIAO Regio I Karthoum, Sudo Kinshasa, Zaire Pretria, frica do Sul Tunis, Tunsia Tamanrasset, Arglia Regio IV Toronto, Canad Washington, EUA Regio II Poona, ndia Regio III Buenos Aires, Argentina

(2) (3) (4) (5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10) GAUTIER, C.; DIAK, G. and MASSE, S. A Simple Physical Model to Estimate Incident Solar Radiation at the Earth Surface from GOES Satellite Data. J. Appl. Meteor., v. 19, 1980. (11) FAIMAN, D.; FEUERMANN, D. and ZEMEL, A. Accurate Field Calibration of Pyranometers. Solar Energy, v. 46 n. 6, 1992.

Regio V Aspendale, Austrlia

Regio VI Davos ( Sua) Kew, Gr-Betanha e Irlanda do Norte Leningrado, URSS Estocolmo, Sucia Uccle, Blgica

(12) Shining-On - A Primer on Solar Radiation Data. Colorado/USA, National Renewable Energy Laboratory, 1992.

Mapas deIsolinhas de Radiao Solar.

Captulo III

ATLAS SOLARIMTRICO DO BRASILKourou

Venezuela SurinameBoa Vista

Rochambeau

Guiana Francesa

Colmbia

Guiana

RR

APMacapTracuateua Belm Capito Poo Tom Au

Alenquer Belterra Manaus

So Luiz

Sobral

Localizao das EstaesCARTA 3.1 Localizao das Estaes Piranomtricas e Actinogrficas cujas informaes foram utilizadas para elaborao das Cartas de Isolinhas de radiao solar global diria, mdias mensais e anual.

Fortaleza Jaguaruana

AMMarab

MA PABarra do Corda So Flix do Xingu Carolina Floriano

Crates

CE

Quixeramobim Morada Nova

RNCruzeta

Barbalha

Cruzeiro do Sul

PI ACRio Branco

M. Dos Cavalos

PB

Cabrob Bebedouro Paulo Afonso

Peru

PESE

Surubim RECIFE

TO RO MTBolviaCuiab Porto Nacional Barreiras

Mandacaru Juazeiro

B. Da Cruz So Gonalo Picu B. De Santa Rosa Araruna Areia Pombal Mogeiro Joo Pessoa Esperana Campina Grande Cabaceiras Cajazeiras Teixeira Monteiro Petrolina

Monte Santo Irec

AL

BABom Jesus da Lapa Caetit

Salvador

Montalvnia

GORio Verde

DF

Braslia Bonfinpolis Paracatu

Januria

Monte Azul

Vitria da Conquista Salinas

Ilhus

Fazenda So Joo

Fazenda Rio Negro

MSCoordenador do Projeto

Campo Grande

Ponta Por

Chigueru TibaGRUPO FAE - Grupo de Pesquisas em Fontes Alternativas de Energia-DEN/CT/UFPE

ParaguaiGuara

Caratinga Bom Jaguara Belo Horizonte Despacho Colina So Carmo R. Claro Viosa Pindorama Pedro Barbacena Lavras Ribeiro Santos Preto Mococa Machado Dumont Monte A. Sta. Rita Do Sul Piracicaba de Caldas Botucatu Campinas Ataliba Rio de Janeiro So Tiet Leonel Paulo

Capinpolis Patos So de Minas Simo Prata Uberaba

Trs Maria

MG

Montes Claros

Jequitinhonha Guaratinga Capelinha Caravelas

Tefilo Diamantina Otoni So MateusValadares

Sete Lagoas Governador

ES

SP

RJ

Pindamonhangaba

Chigueru Tiba / Naum FraidenraichCHESF - Companhia Hidro Eltrica do So Francisco

Asuncion

Ponta Grossa Foz do Iguau Irat Palmas

PR

Castro Pariqueraau Canania Curitiba

Francisco Jos Maciel Lyra / ngela M. De Barros Nogueira CEPEL - Centro de Pesquisa de Energia EltricaConsultoria Tcnica

LEGENDAEstaes Piranomtricas

El Sombrerito

Cerro Azul So Luiz Iju

Urussunga

Mercedes

Hugo Grossi Gallegos

Rafaela Paran

ESCALA GRFICA150 75 0 150 300 450 600 km

Encruz. Do Sul Bag Pelotas Dom. Petrolini Rio Grande

Marcos Juarez

Oliveros

UruguaiSan Miguel

O

Estaes Actinogrficas

Alegrete Santa Uruguaiana Maria

Taquari Porto Osrio Alegre

C33 33 PG

Argentina

So Gonzaga BorjaJulio Castilho Farroupilha

RS

Itaja Videira Ituporanga Lages So Joaquim Veranpolis

SC

E A

Pcia. R. S. Pena

Caador

N O

A T L N T I C O

Lenis

ATLAS SOLARIMTRICO DO BRASILVenezuela Guiana Francesa Suriname

RORAIMAColmbia18

Guiana 16 18

AMAP16 16 18

AMAZONAS20 16

PAR

MARANHO

CEAR

RIO GRANDE DO NORTE

22

PARABA

JaneiroCARTA 3.2 Radiao solar global diria, mdia mensal ( MJ/ m 2. dia )

PIAU ACREPeru

PERNAMBUCOALAGOAS

TOCANTINS RONDNIA BAHIA MATO GROSSO1824 22 20 18 16 14

SERGIPE

22DF GOIS

Bolvia20

MINAS GERAISESPRITO SANTO

20

MATO GROSSO DO SUL SO PAULOParaguai18RIO DE JANEIRO

Coordenador do Projeto


12 10

PARAN18SANTA CATARINA

CHESF - Companhia Hidro Eltrica do So Francisco


8 6

22

Argentina

20 22


24

DO SUL

ESCALA GRFICA150 75 0 150 300 450 600 km

Uruguai

O

24

RIO GRANDE

C35 35 PG

E A

Chigueru Tiba / Naum Fraidenraich

N O

A T L N T I C O

ATLAS SOLARIMTRICO DO BRASILVenezuela Guiana Francesa18

RORAIMAColmbia18

Suriname 16

Guiana

AMAP

14 16

14

16 18

AMAZONAS PAR MARANHO CEAR

20

RIO GRANDE DO NORTE

PARABA

FevereiroCARTA 3.3 Radiao solar global diria, mdia mensal ( MJ/ m2. dia )

PIAU ACREPeru16

PERNAMBUCOALAGOAS

TOCANTINS RONDNIA BAHIA MATO GROSSO22 18

SERGIPE

22

24 22 20 18 16 14Coordenador do Projeto

BolviaGOIS

DF

MINAS GERAIS ESPRITO MATO GROSSO DO SUL SO PAULOParaguai18RIO DE JANEIROSANTO

20

18 18 20


12 10

PARAN


SANTA CATARINA


8 6

Argentina

18


DO SUL20

ESCALA GRFICA150 75 0 150 300 450 600 km

Uruguai

O

RIO GRANDE

C37 37 PG

20

E A


N O

20

A T L N T I C O

ATLAS SOLARIMTRICO DO BRASILVenezuela Suriname Colmbia Guiana Francesa

18

20

RORAIMA

20

18

Guiana

16AMAP

16

AMAZONAS MARANHO PAR CEAR

16

18RIO GRANDE DO NORTE

20

MaroCARTA 3.4 Radiao solar global diria, mdia mensal ( MJ/ m2. dia )

16ACREPeru

PARABA

PIAU

PERNAMBUCOALAGOAS

TOCANTINS RONDNIA BAHIA MATO GROSSO24 22 20

SERGIPE

18BolviaDF

20

MINAS GERAIS ESPRITO18 16 14Coordenador do Projeto

MATO GROSSO DO SUL SO PAULOParaguaiRIO DE JANEIRO

SANTO


12




8 6

Argentina


18

DO SUL

ESCALA GRFICA150 75 0 150 300 450 600 km

Uruguai

O

RIO GRANDE

16

C39 39 PG

E A


N O

16 18

A T L N T I C O

ATLAS SOLARIMTRICO DO BRASILVenezuela16

Guiana Francesa

Colmbia

RORAIMA 16Guiana

Suriname

AMAP

16

AMAZONAS PAR MARANHO CEARRIO GRANDE DO NORTE

18 18

PARABA

MATO GROSSO1824 22 20 18 16 14Coordenador do Projeto

BolviaGOIS

DF

16

MINAS GERAIS MATO GROSSO16 16ESPRITO SANTO

16

DO SUL SO PAULORIO DE JANEIRO

Paraguai14 14


12 10

PARAN


SANTA CATARINA

Consultoria Tcnica

DO SUL


ESCALA GRFICA150 75 0 150 300 450 600 km

12

Uruguai12

O

CEPEL - Centro de Pesquisa de Energia Eltrica

6

Argentina

RIO GRANDE

C41 41 PG

Francisco Jos Maciel Lyra / ngela M. De Barros Nogueira

8

E A

N O

A T L N T I C O

CARTA 3.5 Radiao solar global diria, mdia mensal ( MJ/ m 2. dia )

Abril

PIAU16

PERNAMBUCOALAGOAS

ACRE TOCANTINS RONDNIA BAHIASERGIPE

Peru

16


Guiana Francesa

RORAIMA

Guiana16

Suriname

Colmbia

AMAP 16

16 16

AMAZONAS16

PAR18

MARANHO18

CEAR

RIO GRANDE DO NORTE

PARABA

MaioCARTA 3.6 Radiao solar global diria, mdia mensal ( MJ/ m2. dia )

PIAU ACREPeru16

16

PERNAMBUCOALAGOAS

TOCANTINS RONDNIA BAHIA MATO GROSSO18

SERGIPE


Bolvia

DF

GOIS

14

MINAS GERAIS ESPRITO MATO GROSSO DO SUL SO PAULOSANTO

14

Paraguai12

RIO DE JANEIRO


12 10

PARAN


SANTA CATARINA

ArgentinaCEPEL - Centro de Pesquisa de Energia EltricaConsultoria Tcnica

DO SUL10

10


ESCALA GRFICA150 75 0 150 300 450 600 km

Uruguai

O

6

12

RIO GRANDE

C43 43 PG


8

E A

N O

A T L N T I C O

ATLAS SOLARIMTRICO DO BRASILVenezuela Guiana Suriname

Guiana Francesa

RORAIMAColmbia

AMAP18 18


16

PARABA

MATO GROSSO1424 22 20 18 16 14

Bolvia

DF

GOIS

MINAS GERAIS ESPRITO18

MATO GROSSO DO SUL SO PAULO

SANTO

12RIO DE JANEIRO

Paraguai10


12 10

10

PARAN


SANTA CATARINA


DO SUL8 8


ESCALA GRFICA150 75 0 150 300 450 600 km

Uruguai

O

6

RIO GRANDE

C45 45 PG


8

E A

N O


A T L N T I C O

CARTA 3.7 Radiao solar global diria, mdia mensal ( MJ/ m2. dia )

Junho

PIAU ACREPeru

PERNAMBUCO 14ALAGOAS

TOCANTINS RONDNIA16 18

SERGIPE

BAHIA


RORAIMAColmbia

Guiana 18

AMAP

18 18 18


16

PARABA

MATO GROSSO1624 22 20 18

14DF

Bolvia

GOIS

MINAS GERAIS ESPRITO14


SANTO

16 14Coordenador do Projeto

Paraguai

RIO DE JANEIRO

12


12 10




8


DO SUL

ESCALA GRFICA150 75 0 150 300 450 600 km

Uruguai

O

6

Argentina

RIO GRANDE

C47 47 PG

10

E A


N O

12

A T L N T I C O

CARTA 3.8 Radiao solar global diria, mdia mensal ( MJ/ m2. dia )

Julho

PIAU ACREPeru

PERNAMBUCOALAGOAS

TOCANTINS RONDNIA BAHIA

SERGIPE

ATLAS SOLARIMTRICO DO BRASILVenezuela Suriname Guiana Francesa

RORAIMAColmbia Guiana

20AMAP

20 20AMAZONAS PAR MARANHO CEAR

20RIO GRANDE DO NORTE

AgostoCARTA 3.9 Radiao solar global diria, mdia mensal ( MJ/ m 2. dia )

PARABA

PIAU ACREPeru

PERNAMBUCOALAGOAS

18


SERGIPE


MATO GROSSO

Bolvia

DF

16

16MATO GROSSO DO SUL SO PAULOParaguai

MINAS GERAIS ESPRITOSANTO

14RIO DE JANEIRO


12

12PARAN


SANTA CATARINA


8 6

Argentina


12

DO SUL

ESCALA GRFICA150 75 0 150 300 450 600 km

Uruguai

O

RIO GRANDE

C49 49 PG

E A


10

N O

14

A T L N T I C O

ATLAS SOLARIMTRICO DO BRASILVenezuela Suriname Colmbia Guiana Francesa

20

RORAIMAGuiana

AMAP

20

20AMAZONAS MARANHO PAR CEARRIO GRANDE DO NORTE

SetembroCARTA 3.10 Radiao solar global diria, mdia mensal ( MJ/ m 2. dia )

PARABA

PIAU ACREPeru

PERNAMBUCO

20ALAGOAS

TOCANTINS RONDNIA BAHIA MATO GROSSO

SERGIPE

1824 22 20

Bolvia

18

DF

14 16MINAS GERAIS ESPRITO MATO GROSSOSANTO

18



Paraguai


12




8 6

Argentina


DO SUL

14ESCALA GRFICA150 75 0 150 300 450 600 km

Uruguai

O

RIO GRANDE

C51 51 PG

E A


N O

14

A T L N T I C O

ATLAS SOLARIMTRICO DO BRASILVenezuela Guiana Suriname

Guiana Francesa 20

Colmbia

20

RORAIMA

AMAP

20 18 22

AMAZONAS PAR

MARANHO

CEAR

RIO GRANDE DO NORTE

PARABA

CARTA 3.11 Radiao solar global diria, mdia mensal( MJ/ m . dia )2

Outubro

PIAU ACREPeru

PERNAMBUCOALAGOAS

TOCANTINS RONDNIA18

SERGIPE

22

BAHIA MATO GROSSO20

24 22 20 18

Bolvia

20 18

20

MINAS GERAIS ESPRITOSANTO

MATO GROSSO18



Paraguai


12 10

PARAN


SANTA CATARINA



18

DO SUL

ESCALA GRFICA150 75 0 150 300 450 600 km

Uruguai

O

6

RIO GRANDE

C53 53 PG


8

18

E A

N O

18 18

A T L N T I C O


Colmbia

18

RORAIMA

Guiana

AMAP18 18 20


PARABA

NovembroCARTA 3.12 Radiao solar global diria, mdia mensal ( MJ/ m 2. dia )

PIAU ACREPeru

PERNAMBUCOALAGOAS

22

TOCANTINS RONDNIA18 18

SERGIPE

22

BAHIA MATO GROSSO20 20


Bolvia

DF

GOIS

20 18

MINAS GERAIS ESPRITO MATO GROSSO DO SUL22 ParaguaiSANTO

SO PAULO18

18RIO DE JANEIRO


12 10

PARAN


SANTA CATARINA


8 6

18

Argentina


22

DO SUL

ESCALA GRFICA150 75 0 150 300 450 600 km

Uruguai

20

O

RIO GRANDE

C55 55 PG

E A


N O

A T L N T I C O

ATLAS SOLARIMTRICO DO BRASILVenezuela Guiana 16 Suriname

Guiana Francesa

RORAIMAColmbia16

AMAP

16

18 16

AMAZONAS20

PAR

MARANHO

CEAR

RIO GRANDE DO NORTE

PARABA

DezembroCARTA 3.13 Radiao solar global diria, mdia mensal ( MJ/ m 2. dia )

PIAU ACREPeru

PERNAMBUCOALAGOAS

TOCANTINS RONDNIA BAHIA MATO GROSSO1824 22

SERGIPE

22

22

Bolvia20 20

20 18 16 14Coordenador do Projeto

MINAS GERAIS MATO GROSSO DO SUL SO PAULOParaguai22 18RIO DE JANEIRO

18ESPRITO SANTO

16

18


12 10

PARAN18


248

SANTA CATARINA


DO SUL24 22


ESCALA GRFICA150 75 0 150 300 450 600 km

Uruguai

O

6

RIO GRANDE

20

C57 57 PG


E A

N O

A T L N T I C O


Guiana Francesa

RORAIMA

Guiana18

Suriname

Colmbia

AMAP

18

AMAZONAS PAR MARANHO CEAR20RIO GRANDE DO NORTE

PARABA

AnualCARTA 3.14 Radiao solar global diria, mdia anual ( MJ/ m 2. dia )

PIAU ACREPeru

PERNAMBUCOALAGOAS

TOCANTINS RONDNIA18

SERGIPE

BAHIA MATO GROSSO24 22 20

18

BolviaGOIS

DF

18

MINAS GERAIS ESPRITO18 16 14Coordenador do Projeto

18


SANTO

16

Paraguai16

RIO DE JANEIRO


12 10

PARAN


SANTA CATARINA


8 6

Argentina


DO SUL16

ESCALA GRFICA150 75 0 150 300 450 600 km

Uruguai

O

RIO GRANDE

C

E A59 59 PG


N O

A T L N T I C O

Mapas deIsolinhas de Insolao.

Captulo IV

ATLAS SOLARIMTRICO DO BRASILSanta Elena

SurinameTafelberg

Guiana Francesa

Rochambeau Oiapoque

Venezuela ColmbiaSan Carlos Boa Vista

St. Ignatus

Maripasoula Camopi

Guiana

Sipaliwini

RRTaracua Iauaret Barcelos Parintins Fonte Boa Tef Manaus ItacoatiaraItaituba

APMacapSoure

Uaups bidosBreves Tracuateua Belm Capito Poo Tom Au Tucuru Coroata Turia So Luiz So Bento Parnaba

Alenquer Taperinha Belterra Porto Tiris Santarm Altamira

de Moz Camet

Iquitos Benjamin Constant Caraurari

Clevelndia

SobralBarras Jaguaruana Morada Nova Mossor Macau Quixeramobim RN C. Mirim Apodi Cruzeta Tau Iguatu Barbalha Caic

AM

CoariImperatriz

MA

Caxias

Crates

CE

Fortaleza

Localizao das EstaesCARTA 4.1 Localizao das Estaes Heliogrficas cujas informaes foram utlilizadas para elaborao das Cartas de Isolinhas de insolao diria, mdias mensais e anual.

PAEirunep Lbrea Pucallpa Tingo Maria HumaitAlto Tapajs

Marab So Flix do Xingu Graja

Barra do Corda Floriano

Picos Carolina Conceio Araguaia Cachimbo

Cruzeiro do Sul

PIBom Jesus

ACRio Branco Riberalta Cobija

Ouricuri M. Dos Af. Ingazeira Cavalos Cabrob Surubim RECIFE Bebedouro So Joo Floresta Garanhuns

PB

PE

Porto Velho

Peru

TOCentral Plateau Porto Nacional Peixe Taguatinga Paran

Mandacaru Remanso Juazeiro Santa Rita de Cssia

Paulo Afonso

Palm. Dos ndios

B. Da Cruz So Gonalo Picu B. De Santa Rosa Araruna Areia Pombal Mogeiro Joo Pessoa Esperana Campina Grande Cabaceiras Cajazeiras Teixeira Monteiro Petrolina

AL

Macei

RO

RondniaCidade Vera Vilhena Utiariti Rio Xingu

Monte Propri Senhor do Bonfim Santo Itabaiana Serrinha SE Aracaj Irec Alagoinhas Cruz das Almas Salvador

Magdalena Trinidad Tangar da Serra So Joo dos Quatro Marcos S.I. Velasco

Diamantino Engenho de Dentro Meruri Santa Cruz Cuiab Presidente Gois Murtinho Cceres Aragaras

Posse

Caetit Cariranhanha Montalvnia Januria Monte Azul Vitria da Conquista Salinas Montes Claros Jequitinhonha Guaratinga Capelinha Caravelas Ilhus

Formosa Pirenpolis

Bolvia

Concepcin San Julian San Jos Santa Cruz

San Juan Fazenda Robore So Joo Puerto Suares Yacuces Corumb Fazenda Rio Negro

GO

DF Braslia

Goinia

Luzinia

Bonfinpolis Paracatu

Rio Verde Coxim

Ipameri


Pindamonhangaba

Cascavel Asuncion S. J. Batista Pcia. R. S. Pena EncarnacinXanxer

Ponta Grossa Foz do Iguau Irat PalmasChapec

PR

Castro Pariquera-au Canania Curitiba




Caador Itaja Videira Ituporanga Cerro Lages El Sombrerito Santa Erechim Azul Passo Fundo Rosa So Joaquim Iju So Luiz Veranpolis Urussunga So Gonzaga Vacaria Borja Farroupilha Mercedes Julio Castilho Taquari Alegrete Santa Porto Osrio Maria Uruguaiana Alegre Sant. Do So

SC

RS


Artigas Rafaela Paran Salto

livramento

Rivera

GabrielEncruz. Bag Do Sul Pelotas Dom. Petrolini Rio Grande

Oliveros

Paysand

Cerro Largo

ESCALA GRFICA150 75 0 150 300 450 600 km

Marcos Juarez

UruguaiSan Miguel

O

C

E A63 63 PG


N O


Tefilo Trs Diamantina Otoni Vallegrande Capinpolis Patos Maria So So Mateus de Minas Sete Lagoas Governador So Gabriel Simo Prata Paranaba Uberaba Valadares Linhares Caratinga Jaguara Bom Bahia Belo Horizonte Campo Grande Aquidauana Despacho Negra Votuporanga Colina So Vitria Trs Lagoas Carmo R. Claro Viosa Pedro Nueva Pindorama Alegre Araatuba Asuncin Barbacena Lavras Ribeiro Itapemirim Santos Lin s Bela Vista Preto Mococa Machado DouradosIvinhema Pres. Dumont So Fidlis M.L. Estigarribia Monte A. Campos Sta. Rita Bauru Do Sul Prudente N. Friburgo de Caldas Resende Piracicaba Ponta Por Botucatu Angra Campinas Maring Londrina Ataliba Rio de Janeiro So Tiet Concepcin Leonel Paulo Guara Campo Grande

Catalo

MG

MS

ES

SP

Paraguai

RJ

A T L N T I C O

MT

Barreiras Paratinga

BA

Bom Jesus Lenois da Lapa Jaguaquara

ATLAS SOLARIMTRICO DO BRASILVenezuela Suriname Guiana Francesa

RORAIMAColmbia Guiana

5

5

AMAP

5 5

6

7 5 4AMAZONAS PAR MARANHO CEARRIO GRANDE DO NORTE

8

JaneiroCARTA 4.2 Insolao Diria, Mdia Mensal ( horas)

PARABA

PIAU ACREPeru

8PERNAMBUCOALAGOAS


SERGIPE

6MATO GROSSO

8 7 7

10 9 86Bolvia

5DF GOIS

5MINAS GERAIS ESPRITO MATO GROSSO DO SULSANTO


7SO PAULORIO DE JANEIRO

Paraguai

GRUPO FAE - Grupo de Pesquisas em Fontes Alternativas de Energia-DEN/CT/UFPE

5 4 3Argentina

PARAN


SANTA CATARINA


CEPEL - Centro de Pesquisa de Energia EltricaConsultoria Tcnica

6 7 8


DO SUL

ESCALA GRFICA150 75 0 150 300 450 600 km

Uruguai

O

RIO GRANDE

C65 65 PG

8

E A


6

N O

Chigueru Tiba

7

7

A T L N T I C O

4

ATLAS SOLARIMTRICO DO BRASILVenezuela Guiana Francesa

6Colmbia

Suriname Guiana

5

5 4AMAP

5

6

RORAIMA

5

4 5 5 6 5 4AMAZONAS PAR MARANHO CEAR

7 8RIO GRANDE DO NORTE

8PARABA

FevereiroCARTA 4.3 Insolao Diria, Mdia Mensal ( horas)

8

PIAU

PERNAMBUCOALAGOAS

4Peru

ACRE

8

TOCANTINS RONDNIA

SERGIPE

4 4MATO GROSSO

BAHIA

8 7

10Bolvia

DF GOIS

9 8 7Coordenador do Pro

atlas solarimetrico do brasil 2000

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