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: CEM

IG

Expediente Atlas:Companhia Energética de Minas Gerais – CEMIG

Presidente:Djalma Bastos de Morais

Vice-Presidente:Arlindo Porto Neto

Diretor de Distribuição e Comercialização:José Carlos Mattos

Diretor de Finanças e Relações com Investidores:Luiz Fernando Rolla

Diretor de Geração e Transmissão:Luiz Henrique de Castro Carvalho

Diretor de Gestão Empresarial:Frederico Pacheco de Medeiros

Diretor de Desenvolvimento de Negócios:Fernando Henrique Schüffner Neto

Diretor de Gás:Fuad Jorge Noman Filho

Diretor Comercial:José Raimundo Dias Fonseca

Diretora Jurídica:Maria Celeste Morais Guimarães

Diretor de Relações Institucionais e Comunicação:Luiz Henrique Michalick

Superintendência de Tecnologia e Alternativas Energéticas:Alexandre Francisco Maia Bueno

Gerência de Alternativas Energéticas:Marco Aurélio Dumont Porto

Coordenação do Projeto na Terra Verde:Ruibran Januário dos Reis

Chigueru Tiba

Coordenador do Projeto na Cemig:Júlio César Ezequiel da Costa

Equipe Técnica:João Francisco de AbreuDaniel Pereira Guimarães

Melina Amoni Silveira AlvesDouglas Sathler dos Reis

Naum FraidenraichElielza M. S. BarbosaOlga de Castro Vilela

Verônica W. B. AzevedoGrazielle Santos Vieira Sarti

Projeto Gráfico:Vianello Comunicação Ltda.

Direção de Arte: Omar Vianello

Editoração Eletrônica e Produção Gráfica: Rute Gouvêa

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Dados internacionais de catalogação na publicação

CompanhiaEnergéticadeMinasGerais. AtlasSolarimétricodeMinasGerais.BeloHorizonte:Cemig,2012. 80p..:ilust.

ISBN:978-85-87929-50-1

1.Energiasolar.2.Usinasolar I.CompanhiaEnergéticadeMinasGerais.II.Título

CDU:621.47 621.311.28

Copyright: Companhia Energética de Minas Gerais – CEMIG

Endereço:Superintendência de Tecnologia e Alternativas Energéticas

Av. Barbacena, 1200 – 16º B130190-131 Belo Horizonte (Minas Gerais) / Brasil

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Apresentação do Atlas Solarimétrico do Estado de Minas Gerais

Aocompletar60anosdeexistênciaedetrabalhoparaocrescimentodoEstado,tendoalcançado,nesteperíodo,oreconhecimentomundialporsuapreocupaçãoecuidadocomomeioambienteepelamanutençãodeumamatrizenergéticarenovávele,há12anosconsecutivos,presen-tenoÍndiceDowJonesdeSustentabilidade,aCompanhiaEnergéticadeMinasGerais–CemigapresentaoestudoquedemonstraopotencialdeenergiasolardeMinasGerais.

UmadasprioridadesdoGovernodeMinasGeraiséassegurarascondi-çõesparaamanutençãodeumdesenvolvimentosustentávelatravésdagarantiadedisponibilidadedeenergiasegura,abundanteeproduzidadeformasustentável,comofontedecrescimentoeconômicoemelho-riadobem-estardopovomineiro.

Entreasdiversasfontesdeenergiarenovávelquepodemseraprovei-tadas,aenergiasolaréumrecursorenováveldebaixoimpactosocio-ambiental, com a tendência mundial de se tornar progressivamenteatrativadopontodevistaeconômico.Assim,reveste-sedeimportânciafundamental o levantamento do potencial de energia solar deMinasGerais,visandosuainserçãonamatrizenergéticadoEstadoedoPaís.

MinasGerais,comtradiçãonousodecoletoressolaresparaoaqueci-mentodeáguaeabundanteemquartzo,mineralbásicoparaaprodu-çãodeuminsumoessencialparaaproduçãodascélulasfotovoltaicas,osilíciometálico,possuiumambientepropícioevocaçãonaturalparaaproduçãoeusodaenergiasolar.

OGovernodeMinasGerais,atentoàrelevânciadetodososaspectosenvolvidos nessa questão, recomendou à Cemig que realizasse, pormeiodoseuProgramadePesquisaeDesenvolvimentoCemig–Aneel,estudosparaadeterminaçãodopotencialdeenergiasolardoEstadoedalocalizaçãodasmelhoresincidênciasderadiação,paraa identifica-çãodemelhoresalternativasdeaproveitamentodessafonteprimáriadeenergiaeparaainserçãodessaenergianamatrizenergéticaconsi-derandoseusaspectosdesazonalidade,variabilidadeedisponibilidadediária.

Mensagem da presidente do Conselho de Administração e do presidente da Cemig

ComapublicaçãodoAtlasEólicodeMinasGeraisem2010,aCemigcontratou,emabrildoanoseguinte,pormeiodeseuProgramadePesquisaeDesenvolvi-mento–P&DCemig–Aneel,oprojeto“DesenvolverumSistemaparaCálculodoPotencialdeInstalaçãodeUsinasSolaresFotovoltaicaseTermoelétricasSo-laresdeGrandePorte”comoobjetivodelevantaropotencialdeenergiasolardoEstadoeidentificarosmelhoressítiosparaimplantaçãodeempreendimen-tossolaresfotovoltaicosetermossolares.Esseprojeto,queinclui,entreoutrasiniciativas,amediçãoderadiaçãosolaredegrandezasmeteorológicasrelacio-nadasemcinconovospontosdoEstadoduranteoperíodode24meses,previaaindaapublicaçãodopresenteAtlasSolarimétricodoEstadodeMinasGerais.

AempresacontratadaparaodesenvolvimentodosestudosfoioCentrodeCa-pacitação,TreinamentoeCulturaTerraVerde,contandoaindacomaparticipa-çãodaUniversidadeFederaldePernambuco(UFPE).

Os dados iniciais desse trabalho demapeamento se revelaram promissores,poisapontamíndicesderadiaçãosolarglobalde5,5a6,5kWh/m².demmaisdametadedoárea territorialdoEstado, indicandosuaadequaçãoà implan-taçãodeempreendimentossolares.Omapeamentoconsiderouaindaoutrosfatores,comoainsolaçãomédia(quantidadediáriadehorasdesol),alémdedisponibilidadederedeelétricadeconexãoedisponibilidadedeágua(insumonecessárionocasodeempreendimentostermossolares),indicandoáreaspre-ferenciaisparaaimplantaçãodessesempreendimentosnoEstado.

Aimportânciadopresenteestudoéaindamaiorseforlevadoemcontaogran-dealcancesocialdesseprojetoquandoefetivamenteosempreendimentosco-meçaremaserviabilizados,poisasregiõesdemaiorpotencialcorrespondemexatamenteaosmunicípiosmaiscarentesdeMinasGerais,sejamaquelesqueestãoaolongodaSerradoEspinhaçoounaáreamineiradaSudene.

Acreditamos,portanto,queaCemig,maisumavez,dásuacontribuiçãoparaodesenvolvimentoeconômicoesocialdeMinasGerais.Essassão,naverdade,duasvocaçõesdaEmpresadesdesuacriação.EéportrabalhoscomoesseeporaçõesconcretasqueaCemigéreferêncianoBrasileapontada,peloÍndiceDowJonesdeSustentabilidade,duasvezescomolídermundialemsustentabilidade,nosúltimosanos.

AgradecemosaogovernadorAntonioAnastasiapelaconfiançadepositadaemnossaEmpresaparaarealizaçãodestetrabalhoereiteramosaimportânciadoPrograma Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimentos para o Setor Elétrico –P&DAneel,quetemviabilizadoarealizaçãodeimportantespesquisasparaodesenvolvimentotecnológicoesocialdoPaís.

Cumprimentamostambémosnossosparceirosnesteprojetoedestacamosadecisiva participação do corpo técnico da Cemig para a conclusão de, assimacreditamos,umdosmaisimportantestrabalhosnocampoenergéticodeMi-nasGeraiseque,comcerteza,reverteráemempreendimentosquevãogerarempregoseagregarvalorparanossaeconomia.

Dorothea Werneck Djalma Bastos de Morais

ACemignasceuem1952,pelasmãosdoentãogovernadore,posteriormente,presidenteJuscelinoKubitschek,comoobjetivodeasseguraraoEstadoenergiaelétricalimpa,seguraeabundante,insumoimprescindívelparaainstalaçãodeumparqueindustrial,paraodesenvolvimentoeparaoconfortodosmineiros.

Naquelaépoca,háseisdécadas,aCemigassumiudiversascentraishidrelétricaseplanejouaconstruçãodeoutrasemMinas.Umadessashidrelétricas,ausinadeTrêsMarias, é reconhecida comoummarcoparao setornoBrasil, comoprimeirograndeempreendimentonaáreadeenergiaelétrica,tendoabertoocaminhoparaaconstruçãodebarragensdegrandeporteemMinaseemoutrosEstados.

Atualmente,asfontesdeexploraçãodeenergiahidrelétricaestãopraticamen-teesgotadas, resumindooaproveitamentodeseupotencialàconstruçãodepequenascentraishidrelétricas.Simultaneamente,omundotambémpassouasermaisexigentecomprojetosdeproduçãodeeletricidade,cobrandoesforçosnabuscadecaminhosparaousodeenergiasrenováveiselimpas,eaCemig,àfrentedoseutempo,incluiuasustentabilidadeeorespeitoaomeioambientecomoelementosdesuavisão,quenorteiatodasasaçõesdaEmpresa.

ÉdentrodessecontextoqueaCemigfoiincumbidapeloGovernodeMinasGe-raisdelideraroprocessodeprospecçãodospotenciaiseólicoesolardoEstado.Naverdade,essenãoéumassuntonovoparaaCemig,talvezinéditonaescalaemagnitudedostemposatuais,poisaEmpresavempesquisandoopotencialeólicoesolaremterritóriomineirodesde1982,quandoforammapeados,porintermédiodeumprojeto conjunto coma Finep (Financiadora de Estudos eProjetos),58áreasdoEstado.

Aindaem1982,tiveraminícioessestrabalhosdelevantamentodopotencialdeventosederadiaçãosolar,em23postosdemediçõesanemométricaesolari-métricadaCemigespalhadospelointeriordeMinasGeraisenoPostoCentraldeSolarimetria,emBeloHorizonte.Foramcoletadosdadosderadiaçãosolarglobalnesseslocais,edepoisdispostosemisolinhas,obedecendoàsrecomen-daçõesdaWMO(World Meteorological Organization–OrganizaçãoMeteoro-lógicaMundial),procurandocobrirtodasasregiõesmineirasemantendoumadistânciamédiade150quilômetrosentreospostos.Assim,produziu-seopri-meiromapaderadiaçãosolardoEstado.

DentrodomesmoconvêniocomaFinep,aCemigimplantou,nadécadade80,duasestaçõesremotasderadiocomunicaçãoetelemetria,sendoumaexclusi-vamentealimentadacompainéisfotovoltaicos,nalocalidadedePortoIndaiá,situadanomunicípiodeMoradaNovadeMinas, eoutra estação com fontehíbridadeenergia(solareeólica),nomunicípiodePompéu.

Comanecessidadedealimentaraáreadeoperaçãoeplanejamentoelétricocomdadosderadiaçãosolaraindamaismodernos,aCemigimplantou,nosé-culo21,umamodernarededepiranômetros,quepermitiuacoletadedadosdealtaconfiabilidade,quecontribuíramparaaelaboraçãodopresenteAtlas.

Emagostode2008,oentãogovernadorAécioNevesencaminhoumensagemaoConselhodeAdministraçãodaCemig,solicitandoqueaCompanhiaenvidas-seosmelhoresesforçosnaperseguiçãodoaumentodaenergiarenovávelnamatrizenergética,emespecialasenergiaseólicaesolar,sendonecessário,paraisso,olevantamentodopotencialdoEstado.

1 - O Estado de Minas Gerais1.1-CaracterizaçãoGeográfica 71.2-Vegetação 81.3-UnidadesdeConservaçãoeTerrasIndígenas 91.4-Clima 121.5-Infraestrutura 211.6-DemografiaeConsumodeEnergia 24

3 - Metodologia3.1-ProcessodeMapeamento45

3.2-ColetaeAvaliaçãodosDadosSolarimétricos46

3.3-SistemasdeInformaçõesGeográficas49

3.4-InterpolaçãoEspacial 50

3.5-IdentificaçãodeLocaisparaInstalaçãodeCentraisElétricas53

2 - Energia Solar e Tecnologia2.1-EnergiaSolarnaSuperfícieTerrestre27

2.2-Histórico32

2.3-Tecnologia34

2.4-DesenvolvimentodaTecnologiaemMinasGerais43

4 - Mapas Solarimétricos de Minas Gerais4.1-MapasSolarimétricosdeMinasGerais 57

4.2-EstaçõesSolarimétricas 60

4.3-RadiaçãoSolar 61

4.4-Insolação 65

5 - Conclusão5.1-AnáliseseDiagnósticos 71

5.2-ConsideraçõesFinais 79

Referências Bibliográficas 80

1. O Estado de Minas Gerais

1.1 CARACTERIZAÇÃOGEOGRÁFICA...............................................................................................................7

1.2 VEGETAÇÃO..............................................................................................................................................8

1.3 UNIDADESDECONSERVAÇÃOETERRASINDÍGENAS..........................................................................9

1.4 CLIMA.....................................................................................................................................................12

1.5 INFRAESTRUTURA...................................................................................................................................21

1.6 DEMOGRAFIAECONSUMODEENERGIA................................................................................................23

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1.1 – Caracterização Geográfica

Figura 1.1.1: Localização do Estado de Minas Gerais / Fonte: Landsat 7

Minas Gerais é a quarta unidade da federação em extensãoterritorial,apresentando586.528km2,oquecorrespondea7%doterritóriodoPaís.OEstadoestálocalizadoentreosparalelos14°13’58’‘e22°54’00’‘delatitudeSuleosmeridianos39°51’32’‘e51°02’35’‘aoestedeGreenwich.MinasGeraiscompõearegiãoSudesteepossuiumalinhadedivisade4.727kmcomosestadosvizinhos.Limita-seasulesudoestecomoestadodeSãoPaulo,aoestecomoMatoGrossodosul,anoroestecomGoiás,aonortecomaBahia,alestecomoEspíritoSantoeasudestecomoRiodeJaneiro,conformeaFigura1.1.1.

MinasGeraispossuioterritóriointeiramenteformadoporplanaltos,comdestaqueparaoplanaltocentralnaporçãonoroesteeparaoplanaltoatlânticoqueabrangemaisdametadedoEstado, comapredominânciados“maresdemorros”ealtitudemédiade700m.DeacordocomaFigura1.1.2,asserrasdaMantiqueira,doCaparaó,daCanastraeacordilheiradoEspinhaçosedestacam,comaltitudessuperioresa1.700m.Alémdasáreasmontanhosas,oEstadoapre-sentatambémáreasdeplanaltoseasdepressõesformadaspelosvalesdosriosSãoFrancisco,Jequitinhonha,DoceeParaíbadoSul.

AserradaMantiqueira,denominaçãotupiquesignifica“serra que chora”emfunçãodograndenúmerodenascentesaliexistentes,estende-sepeladivisasdeMinasGeraiscomosestadosdeSãoPaulo e Rio de Janeiro, penetrando o interior mineiro até ascercaniasdeBarbacena.IntegraoecossistemadaMataAtlânticacomumariquíssimabiodiversidade.NaregiãodoParqueNacional

doItatiaia,limiteentreosmunicípiosdeResende(RJ)eItamonte(MG)estáopicodasAgulhasNegras,com2.787mdealtitude.OutropontoculminantenessaregiãoéopicodaPedradaMina(2.770mdealtitude),entreosmunicípiosdeQueluz(SP)ePassaQuatro(MG).

A serra do Caparaó localiza-se na divisa deMinasGerais comoEspírito Santo, tendoo pico da Bandeira (2.892m) comopontoculminante.AtéaidentificaçãodospicosdaNeblinae31deMarçonaserradoImeri,fronteiradoBrasileVenezuela,opicodaBandeiraera consideradoopontomaiselevadodo territóriobrasileiro.OpicodoCristal,nomunicípiodeCaparaó,com2.798m,ocupaoquartolugaremaltitude.

AserradaCanastra,localizadanosudoestedeMinasGerais,temessenomedevidoàssuascaracterísticasfisiográficasabauladas.ÉlocaldanascentedorioSãoFranciscoefamosapelabiodiver-sidade,climaeinúmerascachoeirasaliexistentes,comoaimpo-nenteCascaD’Anta,comseus186mdealtura.

AserradoEspinhaçoestende-sedesdeomunicípiodeOuroBrancoemMinasGerais atéXique-XiquenaBahia, onde re-

cebeadenominaçãodeChapadaDiamantina.OQuadriláteroFerrífero,situadonoEspinhaçomeridional,engloba34muni-cípioseabrigaimportantescidadescomoacapitalBeloHori-zonte,OuroPreto,Mariana,Congonhas,Sabará,JoãoMonle-vadeeItabira.Orelevopossui importantesregiõesserranas,como as do Curral, em Belo Horizonte, do Caraça, do RolaMoça, da Piedade, do Itacolomi, daMoeda, doMascate e aSerraAzul.NaregiãosetentrionalasmaisconhecidassãoasserrasdoCipó,Itambé,doCabraleaserraGeral.NaserradoCipólocaliza-seafamosacachoeiradoTabuleiro,cujos273mdequedalivreatornaamaiordoEstadoeaterceiracachoeiramaisaltadoBrasil.

A capitalmineira está dentro da depressão de Belo Horizonte,com um relevo caracterizado por espigões, colinas e encostaspoliconvexasdedeclividadesvariadas.AsserrasquecontornamBeloHorizontesãoramificaçõesdacordilheiradoEspinhaço,comdestaqueparaasserrasdeJatobá,JoséVieira,Mutuca,TaquarileCurral.Opontodemaioraltitudedacapitalmineiraencontra-senaserradoCurral (1.538m)easededeBeloHorizontepossui852mdealtitude.

Figura 1.1.2: Geomorfologia do Estado de Minas Gerais

DepressõesdorioSãoFrancisco-01ChapadadorioSãoFrancisco-02

SerradoCabral-03PlanaltodeUberlândia-04

RioParanaíba-05RioGrande-06

SerradaCanastra-07SerradaSaudade-08

DepressãodeBeloHorizonte-09SerradaMantiqueira-10

SerrasdoQuadriláteroFerrífero-11SerradoCipó-12

SerradoEspinhaço-13SerradoCaparaó-14

PlanaltodorioJequitinhonha-15

8

1.2 – Vegetação

A vasta superfície do Estado, associada àscaracterísticasclimáticas,geomorfológicasehídricas,resultounoaparecimentodeumacobertura vegetal diversificada. Atualmen-te,grandepartedoEstadoestátomadaporáreas antropizadas, resultadodaocupaçãopouco racionaldo territórionopassado.OCerrado(Savana)eaMataAtlântica(Flores-taOmbrófilaDensa,FlorestaEstacionalDe-cidualeSemidecidual),juntamentecompe-quenasáreasdesavanaestépica,estãopre-sentesnoterritóriomineiro(Figura1.2.1).

O Cerrado forma uma paisagem de altabiodiversidade, embora menor do quea Mata Atlântica. É o bioma de maiorextensãoterritorialemMinasGerais,sendoosegundomaiordoBrasil.Avegetaçãodecerrado,emsuamaiorparte,éconstituídaporgramíneas,arbustoseárvoresesparsas.As árvores têm caules retorcidos e raízeslongas,quepermitemaabsorçãodaágua.

AMataAtlânticaé formadaporumasériede ecossistemas com características pró-prias.EmMinasGeraispredominamaFlo-resta Ombrófila Densa, a Floresta Estacio-nal Decidual e Semidecidual. Em toda suaextensão,estesecossistemasseinterligam,acompanhandoascaracterísticasclimáticasdasregiõesetendocomoelementocomuma exposição aos ventos úmidos oceânicos.Assimcomoemoutrosestadosbrasileiros,aMataAtlânticamineirafoibastantedevasta-da,restandopequenasporções,queseso-mamaos10%dematanativarestantesemtodooPaís.

ContatoentretiposdevegetaçãoFlorestaEstacionalDecidualFlorestaEstacionalSemidecidualFlorestaOmbrófilaDensaSavana(cerrado)SavanaEstéptica

ÁreaAntropizada

Figura 1.2.1: Vegetação do Estado de Minas GeraisFonte: IBGE, 2010

O 200 400 600km

Lege

nda

9

Unidade de Proteção IntegralEE Estação Ecológica

Nome Área (ha)

1.3 – Unidades de Conservação e Terras Indígenas

As unidades de conservação (UCs) públicas(federais,estaduaisemunicipais)eparticu-lares são protegidas por leis com o intuitodepreservarasriquezasnaturaisparaasge-raçõesfuturas.ExistemváriascategoriasdeUCs, comestruturade funcionamentoade-quada ao seu propósito: parques, reservasbiológicas,estaçõesecológicas,reservaspar-ticularesdepatrimônionatural,entreoutras.

Minas Gerais possui atualmente 4,58 mi-lhõesdehadeáreasprotegidas,distribuídaspor 430 UCs cadastradas no Instituto Esta-dualdeFlorestas(IEF),oquecorrespondea7,8%doterritóriomineiro.Diantedasrestri-çõeslegaisedaabrangênciadasUCsnoEs-tado,aimplantaçãodeprojetosenergéticosdevelevaremconsideraçãoomapeamentodasáreasprotegidasparaevitarimpedimen-tosdeordemambiental.

ATabela1.3.1apresentaoarelaçãodasUCseTIsregistradasemMinasGerais.

EE Acauã 5.196EE ÁguaLimpa 71EE Aredes 1.158EE Cercadinho 225EE Corumbá 304EE Fechos 603EE MardeEspanha 187EE MatadoCedro 1.563EE MatadosAusentes 490EE Sagarana 2.340EE Tripuí 392

RB CarmodaMata 86RB Colônia31deMarço 5.030RB FazendadaCascata 64RB FazendaLapinha 369RB FazendaSãoMateus 377RB Jaíba 6.358RB SantaRita 604RB SãoSebastiãodoParaíso 249RB SerraAzul 3.841

Relação de Siglas:

APA (ÁreadeProteçãoAmbiental)APE (ÁreadeProteçãoEspecial)EE (EstaçãoEcológica)FLO (FlorestaNacional,EstadualouMunicipal)MN (MonumentoNatural)PAQ (Parque)AQF (ParqueFlorestal)PAQN (ParqueNatural)RB (ReservaBiológica)RDS (ReservadeDesenvolvimentoSustentável)RPPN (ReservaParticulardoPatrimônioNatural)RVS (RefúgiodeVidaSilvestre)TI (TerraIndígena)

PAQ Alto Cariri 6.151PAQ Baleia 102PAQ Biribiri 16.999PAQ CaminhodasGerais 56.237PAQ CamposAltos 782PAQ Caparaó 7.235PAQ CavernasdoPeruaçu 56.800PAQ GrandeSertãoVeredas 83.363PAQ GrãoMogol 33.325PAQ Ibitipoca 14.887PAQ Itacolomi 6.172PAQ Itatiaia 15.463PAQ LagoadoCajueiro 20.500PAQ LapaGrande 9.663PAQ MataSeca 10.282PAQ Montezuma 1.743PAQ NaturalRibeirãodoCampo 3.096PAQ NovaBaden 214PAQ PauFurado 2.200PAQ PicodoItambé 6.520PAQ RioCorrente 5.065PAQ RioDoce 35.970PAQ RioPreto 12.184PAQ Sempre-Vivas 124.555PAQ SerradaCanastra 200.000

PAQ ‐ ParqueNome Área (ha)

RB ‐ Reservas BiológicasNome Área (ha)

Unidade de Proteção IntegralPAQ ‐ Parque

Nome Área (ha)PAQ SerradaCandonga 3.302PAQ SerradasAraras 11.137PAQ SerradaBoaEsperança 5.873PAQ SerradoBrigadeiro 14.984PAQ SerradoCabral 22.256PAQ SerradoCipó 31.010PAQ SerradoIndependente 13.508PAQ SerradoPapagaio 22.917PAQ SerradoRola-Moça 3.940PAQ SerraNegra 13.654PAQ SerraNova 12.658PAQ SerraVerde 142PAQ SeteSalões 12.521PAQ Sumidouro 13.000PAQ VerdeGrande 25.570PAQ VeredasdoPeruaçu 31.226

MN DeItatiaia 3.216MN ExperiênciadaJaguará 38MN GrutaReidoMato 141MN LapaVermelha 33MN PeterLund 72MN SantoAntônio 31MN SerradaMoeda 2.372MN SerradoGambá 442MN VargemdaPedra 10MN VárzeadaLapa 23MN VárzeadoLageadoeSerradoRaio 2.199

MN ‐ Monumento NaturalNome Área (ha)

RVS RioPandeiros 6.103RVS LibélulasdaSerraSãoJosé 3.717RVS MatadosMuriquis 2.722RVS RiosTijucoeRiodaPrata 9.750

RVS ‐ Refúgio de Vida SilvestreNome Área (ha)

Unidade de Uso SustentávelAPA ‐ Áreas de Proteção Ambiental

Nome Área (ha)APA ÁguaBranca 19.598APA ÁguaSantadeMinas 6.121APA ÁguasVertentes 76.310APA AltodaConceição 4.150APA AltoJequitibá 4.830APA AltoRioDoce 23.473APA AltoTaboão 2.450

Tabela 1.3.1: Unidades de Conservação e Terras IndígenasFonte: IEF‐MG, 2012Fo

to: C

EMIG

10

1.3 - Unidades de Conservação e Terras Indígenas

Unidade de Uso SustentávelAPA ‐ Áreas de Proteção Ambiental

Nome Área (ha)APA AltoXopotó 3.650APA AntônioDias 11.893APA Ervália 21.779APA Tronqueiras 14.625APA Araponga 9.694APA ÁrvoreBonita 8.875APA BaciadoRiodoMachado 125.368APA Barãoecapivara 35.743APA BarraLonga 4.321APA Belém 3.247APA BeloOriente 18.309APA BoaEsperanþa 4.986APA BomJardim 16.270APA BomJesus 4.534APA BomJesusdoGalho 29.231APA BomRetiro 12.467APA BoqueirãodaMira 8.515APA Braúna 13.707APA Brecha 6.392APA CachoeiraAlegre 23.520APA CachoeiradasAndorinhas 18.700APA Caiana 4.676APA Canaã 10.962APA Caparaó 5.238APA Capivara 15.206APA CarstedeLagoaSanta 38.114APA CarvãodePedra 18.054

Unidade de Uso SustentávelAPA ‐ Áreas de Proteção Ambiental

Nome Área (ha)APA CavernasdoPeruaçu 115.236APA ChapadadoPequizeiro 6.251APA CocháeGibão 284.619APA Coqueiral 6.838APA Corredeiras 10.778APA CórregodaMata 19.866APA CórregodasFlores 5.709APA CórregoNovo 11.742APA Dionísio 22.909APA Divino 11.170APA Divinolândia 3.764APA Esperança 9.455APA Felício 11.684APA FernãoDias 180.373APA Fervedouro 14.330APA FortalezadeFerros 39.078APA Francês 18.309APA Gameleira 12.866APA Gavião 11.176APA Gonzaga 12.036APA GualaxodoSul 7.682APA Hematita 20.346APA Igarapé 6.556APA Ipanema 10.418APA Itabirinha 15.902APA Itacuru 24.592APA Jaboti 6.941

Tabela 1.3.1: Unidades de Conservação e Terras Indígenas / Fonte: IEF‐MG, 2012

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Unidade de Uso SustentávelAPA ‐ Áreas de Proteção Ambiental

Nome Área (ha)APA Jacroá 5.402APA Jacutinga 8.036APA Jaguaraþu 7.819APA Jequeri 22.314APA Labirinto 5.428APA LagoaSilvana 5.793APA Lajedão 12.000APA Macuco 3.924APA Manhumirim 3.071APA MartinsSoares 5.529APA Matinha 16.589APA Miraí 7.251APA MontanhaSanta 2.460APA MorrodaPedreira 130.372APA NascentesdoRibeirãoSacramento 6.686APA NascentesdoRioCapivari 31.622APA NascentesdoRioTronqueiras 12.694APA NinhodasGarças 8.279APA NovaEra 11.500APA Oratórios 4.723APA Pandeiros 210.000APA PedraBranca 5.903APA PicodoItajurú 4.818APA PingoD'água 3.995APA Piranga 36.825APA Pitanga 11.209APA Pontão 8.454APA PresidenteBernardes 12.692APA Renascença 10.739APA RioManso 7.331APA RioManso 8.823APA RioMombaça 4.931APA RioPicão 7.003APA RioPomba 8.795APA RioPreto 3.050APA RioUberaba 240.943APA SaltodoSuaçuí 9.108APA SantaEfigêniadeMinas 8.972APA SantanadoParaíso 24.040APA SãoLourenço 8.314APA SãoTomé 3.115APA Sardoá 6.410APA SenadorFirmino 7.316APA SenhoradeOliveira 8.780APA SerraBomSucesso 7.831APA SerradaMantiqueira 296.663APA SerradaProvidência 6.350APA SerradasAranhas 3.633APA SerradoGavião 29.304APA SerradoIntendente 13.410APA SerradoPitoAcesso 3.320

Unidade de Uso SustentávelAPA ‐ Áreas de Proteção Ambiental

Nome Área (ha)APA SerradoSabonetal 82.500APA SerradoTurvo 14.200APA SerradosNúcleos 4.092APA SerraSãoJosé 4.758APA SerraTalhada 20.040APA Serrana 8.233APA Silverânia 7.017APA Suaçuí 10.598APA Sul 172.118APA Sussuarana 19.606APA Teixeiras 10.146APA Urucum 2.087APA ValedoRioMacaúbas 7.675APA Vapabusul 19.494APA VargemdasFlores 12.270APA Virginópolis 17.301APA VistaAlegre 12.403APA Zabelê 14.702APA MatadoKrambeck 292APA RioPandeiros 210APA FazendaCapitãoEduardo 260APA RioUberaba 656.656APA RioMachado 125.368

FLO SãoJudasTadeu 140FLO Uaimii 4.398

FLO ‐ Floresta EstadualNome Área (ha)

RDS VeredasdoAcari 60.975

RDS ‐ Reserva do Desenvolvimento SustentávelNome Área (ha)

RPPN Aldeia 7.342RPPN AltodaBoaVistaII 7RPPN AltodoPalácio 244RPPN AltoD'Ouro 274RPPN AltoGamarra 34RPPN AltoRioGrande 33RPPN AntônioLopesMerson 220RPPN AntônioPedrodeOliveira 590RPPN Arizona 179RPPN AveLavrinha 49RPPN BerçodeFurnas 5RPPN BerçodeFurnasII 18RPPN BrumasdoEspinhaço 950RPPN CachoeiradaSucupira 41RPPN CachoeiradoTombo 12RPPN Calunga 70RPPN CambuíVelho 10

RPPN ‐ Reserva Particular do Patrimônio NaturalNome Área (ha)

11

Unidade de Uso SustentávelRPPN ‐ Reserva Particular do Patrimônio Natural

Nome Área (ha)RPPN Campestre 10RPPN Campina 12RPPN CamposJoviano 30RPPN CelulasVerdes 6RPPN Contendas 230RPPN CórregodaOnça 20RPPN CórregodasTraíras 159RPPN Cotovelo 204RPPN daFragalha 3RPPN daMata 24RPPN DaPedraBranca 15RPPN DarcetBatalha 306RPPN Diogo 195RPPN doAndaime 175RPPN doBomFim 3RPPN Dr.MarcosVidigaldeVasconcelos 84RPPN EBQ 13RPPN EcocerradoBrasil 30RPPN ErmodosGerais 213RPPN Fartura 1.455RPPN Faz.AltodaConceição 6RPPN Faz.DoArrenegado 12.444RPPN Faz.ReservaLagoadaCapa 602RPPN FazendaAlegria 22RPPN FazendaBarrão 545RPPN FazendaBaú 24RPPN FazendaBoaEsperança 127RPPN FazendaBoaVista 13RPPN FazendaBulcão 609RPPN FazendaCachoeiradeRoçaGrande 31RPPN FazendaCampinho 43RPPN FazendaCamposdeSãoDomingos 4.502RPPN FazendaCapivary 1.984RPPN FazendaCarneiro 484RPPN FazendadaGlória 129RPPN FazendadaGruta 709RPPN FazendadaPicada 61RPPN FazendadasPedras/Leste 262RPPN FazendadoTanque 10RPPN FazendadosCordeiros 13RPPN FazendaEcológica 120RPPN FazendaFloresta 31RPPN FazendaJequitibá 19RPPN FazendaLagoa 292RPPN FazendaLavagem 90RPPN FazendaMalhadaAlta 158RPPN FazendaOlhosD'água 158RPPN FazendaSãoLourenço 177RPPN FazendaSãoLourenço/Matinha 8RPPN FazendaSerradaMoeda 15RPPN FazendaSerradoCabraleLazão 721

Unidade de Uso SustentávelRPPN ‐ Reserva Particular do Patrimônio Natural

Nome Área (ha)RPPN FazendaSerraNegra 332RPPN FazendaSucupira 252RPPN FazendaVargemAlegre 10RPPN FlorestadoPengá 57RPPN Gentio 1.393RPPN Gibão/Fleixeiras 3.528RPPN GrutadoCarimbado 3RPPN GrutadoCarimbadoII 2RPPN GuilmanAmorim 254RPPN HabitatEngenharia 6RPPN Herculano 50RPPN HortoAlegria 1.064RPPN HortoCarbonitaB 3.553RPPN HortoCarbonitaC 2.564RPPN HortoCarbonitaI 220RPPN IAOPAAgropecuária 796RPPN InstitutoOlhoD'Água 2RPPN IrmãSheila 65RPPN Itabiruçu 221RPPN JoséLuizMagalhãesNetto 17RPPN JosephaMendesFerrão 1RPPN JulianoBanko 307RPPN Jurema 436RPPN Jurerê 7RPPN Lafarge 83RPPN LoredanoAleixo 567RPPN LuizCarlosJurovskTamassia 1.247RPPN MatadoJambreiro 912RPPN MatadoTuffi 57RPPN MataSamueldePaula 148RPPN MataSãoJosé 522RPPN MatodaCopaíba 5RPPN MatoLimpo 39RPPN MinasTênisClube 15RPPN MonteSanto 5RPPN MorrodasÁrvores 217RPPN MorrodoElefante 31RPPN MorroGrande1,2,3,4 364RPPN NascentesdoAiuruocaI 31RPPN NascentesdoAiuruocaII 22RPPN NossaSenhoraAparecida 150RPPN OlgaCoelhoUlman 92RPPN Ondina 27RPPN OvídioAntônioPires-2 84RPPN OvídioAntonioPires5 74RPPN OvídioPires3 97RPPN OvídioPires4 3RPPN Paixãozinha 15RPPN Paneleiros 8RPPN Pasmado 15RPPN PedraBranca 259

Unidade de Uso SustentávelRPPN ‐ Reserva Particular do Patrimônio Natural

Nome Área (ha)RPPN PonteFunda 13RPPN PortoCajueiro 6.190RPPN Quebra-Ossos 7RPPN QuintadoCentro 5RPPN RecantodosSonhos 17RPPN RefúgiodosSauás-ResgateIII 30RPPN Res.BritagemSãoSalvador 10RPPN ReservaÁguaLimpaI,II,III 518RPPN ReservaAmbientalRolim 22RPPN ReservadoAçude 5RPPN ReservaNaturalSaguidaSerra 33RPPN ReservaSucury 280RPPN ResgateI 10RPPN RetiroBranco 207RPPN RiachoFundoIeII 22RPPN RiodasAntas 35RPPN RubensRezendeFontes 10RPPN SantaEduvirgens 5RPPN SantuárioVeredasdoSãoMiguel 1.013RPPN SãoFranciscodeAssis 4RPPN SãoFranciscodeAssis 62RPPN SãoLourençoeFunil 26RPPN Sauá 13RPPN SerradaPrata 205RPPN SerradoIbitipoca 5RPPN SerradoPapagaio-Matutu 378RPPN SerradosGarcias 18RPPN Serrinha 5RPPN SítiodoZaca 17RPPN SítioDoisIrmãos 17RPPN SítiodosBorges 283RPPN SítiodoTileco 7RPPN SítioRibeirãodasMortes 5RPPN SítioSomePoesia 4RPPN SítioUsina 2RPPN SítioVentania 1RPPN Soc.MineiradeCult.Nipo-Brasileira 22RPPN SolNascente 60RPPN Tambasa 5RPPN TerradaPedraMontada 42RPPN TerrasdaMadruga 10RPPN TerrasdoMorroGrande 69RPPN TocaFurada 1RPPN UsinaCel.Domiciano 222RPPN ValedaLuciânia 2.896RPPN ValedeSalvaterra 263RPPN ValedoParauninha 166RPPN ValedosCristais 249RPPN ValeEncantado 38RPPN VargemdoRiodasPedras 611RPPN VeredadaCaraíba 10.368

Unidade de Uso SustentávelRPPN ‐ Reserva Particular do Patrimônio Natural

Nome Área (ha)RPPN VidaVerde 11RPPN VilleCasaBranca 3RPPN 07deOutubro 5RPPN ÁguaBoa 1.316RPPN FazendaBosquedaNeblina 40RPPN FazendaNascer 60RPPN MitradoBispoII 26RPPN ReservadoMuquém 718RPPN ReservadoTriânguloI 5.540RPPN SãoPaulo 5RPPN SãoVicente 2RPPN ValedasBorboletas 11

Área de Proteção EspecialAPE ‐ Área de Proteção Especial

Nome Área (ha)APE ÁreasAdjacentesaoPAQdoRioDoce 5.951APE BaciadoRibeirãodaLaje 6.193APE Barreiro 1.327APE Catarina 180APE Cercadinho 247APE Confusão 2.768APE CórregosFeioeFundoeAreia 14.800APE Fechos 476APE LapaNovadeVazante 75APE Mutuca 250APE PicodoIbituruna 6.000APE RibeirãodoUrubu 12.903APE RioManso 65.778APE Rola-MoçaeBálsamo 738APE SantaIzabeleEspalha 21.600APE SerraAzul 26.058APE Soberbo 10.300APE Taboão 890APE TodososSantos 37.800APE VárzeadasFlores 12.300APE Veríssimo 2.000

Terras IndíginasTI ‐ Terras Indígenas

Nome Área (ha)TI Guarani 3.270TI Krenak 4.040TI Maxacali 5.307TI Xacriabá 46.800

1.3 – Unidades de Conservação e Terras Indígenas

12

As condições reinantes de tempo durantelongos períodos determina a condiçãoclimática de uma região. A classificaçãoclimáticadeKöppen-Geiger é amplamenteadotadaparacaracterizaçõesclimatológicas.A última atualização climática de MinasGerais foi efetuada por Sá Júnior (2009),sendo identificadas as classes climáticasAw (Clima tropical de savana com estaçãoseca de inverno), Cwa (clima temperadoúmido com inverno seco e verão quente),Cwb(climatemperadoúmidocominvernosecoeverãomoderadamentequente)eemmenorescalaasclassesBSh(climadeestepequente) e Am (clima tropical demonção).A Figura 1.4.1 ilustra as principais classesclimáticasobservadasemMinasGerais.

1.4 – Clima

Am:climatropicaldemonçãoAw: climatropicaldesavanacomestaçãosecadeinvernoBSh:climadeestepequenteCwa:climatemperadoúmidocominvernoseco everãoquenteCwb:climatemperadoúmidocominvernoseco everãomoderadamentequente

Classes Climáticas

Figura 1.4.1: Zoneamento Climático do Estado de Minas GeraisFonte: Sá Júnior (2009)

O 200 400 600km

Lege

nda

13

1.4 – Clima

• Descarte de dados diários de chuvas de grande magnitude(acimade100mm/dia)quandonãohouvesseregistrodechu-vasacimade50mm/diaemestaçõesvizinhasoualteraçõesnavazãodecursosd’águanabaciahidrográficaemqueaestaçãoseencontrava.

EntreasestaçõesdisponibilizadaspeloHidrowebparaoestadodeMinasGerais,590atenderemaoscritériosdeseleçãoadotados.

Os Mapas 1.4.1 a 1.4.13 apresentam a distribuição dasprecipitaçõesanuaisemensaisnoestadodeMinasGerais,combasenosdadosjácitados.

Precipitação

As séries históricas empregadas nesse trabalho pertencem àsredes pluviométricas monitoradas pela Companhia EnergéticadeMinas Gerais (CEMIG), Serviço Geológico do Brasil (CPRM),InstitutoMineirodeGestãodeÁguas(IGAM),CentraisElétricasBrasileiras (ELETROBRAS), Furnas e Instituto Nacional deMeteorologia (INMET), gerenciadas pela Agência Nacional daÁguas(ANA)atravésdosistemaHidroWeb(http://hidroweb.ana.gov.br/).Aseleçãodassérieslevouemconsideraçãooperíododeduraçãodacoletadedados,acontinuidadedassérieseaanálisedeconsistênciadosdados.

Operíodomínimodeduraçãodassériesfoiestabelecidoem20anos para permitir a espacialização das informações em áreascombaixadisponibilidadedesériessuperioresa30anos,comoaregiãonoroestedeMinas.

Aanálisedeconsistênciabaseou-senosseguintescritérios:

• Descarte de dados mensais quando o número de falhasexcedessea3falhas/mêsentreosmesesdeoutubroemarço;

• Descarte de dados mensais quando o número de falhasexcedessea5falhas/mêsentreosmesesdeabrilesetembro;

• Reposição das falhas com dados de estações próximassubmetidosàtestesdehomogeneidadeconformemetodologiaadotadaporCaram(2007).

• Descarte de dados mensais quando fossem observadosregistrosdechuvascommagnitudessuperioresa80mm/dia,precedidas de falhas nas medições (chuvas acumuladas nopluviômetro);

Foto

: Ban

co sx

c.hu

14

Precipitação Média Anual

Mapa 1.4.1: Precipitação Média AnualFonte: HidroWeb – ANA, 2010 / Base Cartográfica IBGEProjeção: WGS, 84

O 200 400 600km

2000

1850

1700

1550

1400

1250

1100

950

800

650

500

(mm)

15

1.4 – Clima

Projeção: WGS, 84 /Fonte: HidroWeb/ANA, 2010 / Base Cartográfica IBGE

Mapa1.4.2–PrecipitaçãoMensalJANEIRO

Mapa1.4.3–PrecipitaçãoMensalFEVEREIRO

Mapa1.4.4–PrecipitaçãoMensalMARÇO

Mapa1.4.5–PrecipitaçãoMensalABRIL

400

350

300

250

200

150

100

60

0

400

350

300

250

200

150

100

60

0

400

350

300

250

200

150

100

60

0

400

350

300

250

200

150

100

60

0

O 200 400 600km

-14

-16

-18

-20

-22

-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40

O 200 400 600km

-14

-16

-18

-20

-22

-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40

O 200 400 600km

-14

-16

-18

-20

-22

-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40

O 200 400 600km

-14

-16

-18

-20

-22

-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40

(mm) (mm)

(mm) (mm)

16

1.4 – Clima

Projeção: WGS, 84 /Fonte: HidroWeb/ANA, 2010 / Base Cartográfica IBGE

Mapa1.4.6–PrecipitaçãoMensalMAIO

Mapa1.4.7–PrecipitaçãoMensalJUNHO

Mapa1.4.8–PrecipitaçãoMensalJULHO

Mapa1.4.9–PrecipitaçãoMensalAGOSTO

400

350

300

250

200

150

100

60

0

400

350

300

250

200

150

100

60

0

400

350

300

250

200

150

100

60

0

400

350

300

250

200

150

100

60

0

O 200 400 600km

-14

-16

-18

-20

-22

-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40

O 200 400 600km

-14

-16

-18

-20

-22

-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40

O 200 400 600km

-14

-16

-18

-20

-22

-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40

O 200 400 600km

-14

-16

-18

-20

-22

-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40

(mm) (mm)

(mm) (mm)

17

1.4 – Clima

Projeção: WGS, 84 /Fonte: HidroWeb/ANA, 2010 / Base Cartográfica IBGE

Mapa1.4.10–PrecipitaçãoMensalSETEMBRO

Mapa1.4.11–PrecipitaçãoMensalOUTUBRO

Mapa1.4.12–PrecipitaçãoMensalNOVEMBRO

Mapa1.4.13–PrecipitaçãoMensalDEZEMBRO

400

350

300

250

200

150

100

60

0

400

350

300

250

200

150

100

60

0

400

350

300

250

200

150

100

60

0

400

350

300

250

200

150

100

60

0

O 200 400 600km

-14

-16

-18

-20

-22

-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40

O 200 400 600km

-14

-16

-18

-20

-22

-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40

O 200 400 600km

-14

-16

-18

-20

-22

-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40

O 200 400 600km

-14

-16

-18

-20

-22

-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40

(mm) (mm)

(mm) (mm)

18

1.4 – Clima

Temperatura

Aespacializaçãodastemperaturasmáximasemínimasmensaisno estado de Minas Gerais baseou-se nas séries históricas de52estaçõesmeteorológicasconvencionaisdoInstitutoNacionalde Meteorologia (INMET), pertencentes ao Banco de DadosMeteorológicosparaEnsinoePesquisa (BDMEP) recentementedisponibilizadoparauso.

Aespacializaçãodatemperaturafoiefetuadaapartirdoestabe-lecimentoderelaçõesfuncionaisentreatemperaturamensaleaaltimetrialocalobtidapelomodelodeelevaçãodigitaldoterre-

noSRTM(Shuttle Radar Topography Mission: Missão Topográfica Radar Shuttle),disponibilizadopelaNASA(National Aeronautics and Space Administration:AdministraçãoNacionaldaAeronáuti-caedoEspaço).

A localizaçãogeográficaeotipode relevoexercem influêncianas temperaturas em Minas Gerais, onde predominam asmaioresmédiasdetemperaturamáximaemínimanasregiões

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Centro-Oeste,NoroesteeTriângulo.Avariaçãodatemperaturamédiaanualnasáreasmaiselevadasvariaentre17°Ca20°C.Jánasáreasdemenoraltitude,atemperaturamédiaanualvariade20°Ca23°C.

OsMapas1.4.14e1.4.15apresentamamédiadastemperaturasmédiasmáximas emínimas anuais no estado deMinas Geraiscombasenosdadosobtidos.

19

Temperatura Máxima Média Anual

Mapa 1.4.14: Temperatura Máxima Média AnualFonte: INMET(1961 – 1990)Projeção: WGS, 84

O 200 400 600km

32

30

28

26

24

22

20

18

°C

20

Temperatura Mínima Média Anual

Mapa 1.4.15: Temperatura Mínima Média AnualFonte: INMET (1961 – 1990)Projeção: WGS, 84

O 200 400 600km

23

20

17

14

11

8

5

2

°C

21

1.5 – Infraestrutura

Figura 1.5.1: Infraestrutura de Transportes do Estadode Minas GeraisFonte: Fonte: DER – MG; Base cartográfica IBGE; IBGE – Carta Internacional ao Milionésimo[26]

Vias de acesso

DeacordocomoDepartamentodeEstra-das de Rodagem deMinas Gerais (DER/MG-nov./2010), o Estado tem 8.957 kmderodoviasfederais(apenas667kmnãopavimentados) e 26.604 km de rodoviasestaduais (7.238 km não pavimentados).Jánoquedizrespeitoàmalhaferroviária,MinasGeraiscontacom5.080kmdefer-roviaseasprincipaisempresasqueatuamno setor são a Ferrovia Centro-Atlântica,aMRSLogísticaS.A.eaEstradadeFerroVitória-Minas(Figura1.5.1).Ainda,MinasGeraisapresentariosnavegáveis,aexem-plodos riosParanaíba,Paracatu,dasVe-lhas,ParaopebaeSãoFrancisco.

Sistema elétrico

MinasGeraispossui372empreendimen-tosemoperação,comumapotência ins-taladade19.595MW.Nospróximosanos,o Estado terá uma adição de 1.391MWna capacidadede geração, resultadodos7 empreendimentos em construção (454MW)emais73outorgados(937MW).AsTabelas1.5.1e1.5.2apresentamonúme-roeapotênciadasCGH(CentralGeradoraHidrelétrica),PCH(PequenaCentralHidre-létrica),UHE (UsinaHidrelétricadeEner-gia)eUTE(UsinaTermelétricadeEnergia)emMinasGerais.AsTabelas1.5.3e1.5.4demonstramasusinashidrelétricaseter-melétricasemoperação.

O Estado ainda conta com uma usinaeólicaeumausinasolarqueseráinstaladaemSeteLagoas.ACEMIG,comoprincipalconcessionáriaestadual,distribuienergiapara805dos853Municípiosmineiros,oquerepresentaogerenciamentodeumarede de distribuição acima de 400 milkmdeextensão, consideradaamaiordaAmérica Latina. O Mapa 1.5.1 ilustra osistemaelétricodeMinasGerais.

AeroportoRegional

AeroportoMetropolitano

Municípiocommaisde50.000habitantes

Município com população entre 20.000 e50.000habitantes

Ferrovia

RodoviasFederaiseEstaduaisLe

gend

a

80 40 0 80 160 240 320km

2222

Tipo Quantidade Potência (kW) %CGH 84 48.694 0,25

PCH 87 719.189 3,67

UHE 63 16.968.175 86,59

UTE 138 1.859.052 9,49

Total 372 19.595.110 100,00

Usinas Hidrelétricas em Operação em Minas Gerais

Tipo Quantidade Potência (kW) %CGH 1 848 0,19

PCH 3 36.500 8,05

UHE 2 386.200 85,15

UTE 1 30.000 6,61

Total 7 453.548 100,00

Empreendimentos em Construção em Minas Gerais

Tabela: 1.5.1: Empreendimentos em Operação em Minas Gerais, 2011Fonte: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/ResumoEstadual/CapacidadeEstado.asp?cmbEstados=MG:MINASasp?cmbEstados=MG:MINAS

Tabela: 1.5.2: Empreendimentos em Construção em Minas Gerais, 2011Fonte: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/ResumoEstadual/CapacidadeEstado.asp?cmbEstados=MG:MINASasp?cmbEstados=MG:MINAS

Tabela: 1.5.3: Usinas Hidrelétricas em OperaçãoFonte: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/ResumoEstadual/ResumoEstadual.aspconsulta em 10/05/2012

Usina Termelétrica MW Combustível Classe AurelianoChaves(Ex-Ibirité) 226 GásNatural Fóssil

Igarapé 131 ÓleoUltraviscoso Fóssil

Açominas 103 GásdeAltoForno Outros

Cenibra 89 LicorNegro Biomassa

SantaJuliana 88 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

JuizdeFora 87 GásNatural Fóssil

Usiminas2 63 GásdeAltoForno Outros

SãoJudasTadeu 56 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

Ituiutaba 56 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

ValedoSãoSimão 55 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

BioenergéticaValedoParacatu-BEVAP 55 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

VoltaGrande 55 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

ValedoTijuco 45 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

ValedoTijucoII 40 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

Ipatinga 40 GásdeAltoForno Outros

LDCBioenergiaLagoadaPrata(Ex.LouisDreyfusLagoadaPrata)

40 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

Delta 32 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

CampoFlorido 30 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

CoruripeEnergética-FilialCampoFlorido 30 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

DVPA 28 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

Cerradão 25 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

Total 25 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

Cabrera 25 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

CargillUberlândia 25 ResíduosdeMadeira Biomassa

Fosfértil(ExpansãodoComplexoIndustrialUberaba) 24 GásdeProcesso Outros

CoruripeIturama 24 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

Carneirinho 24 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

BungeAraxá 23 Enxofre Outros

UsinaCoruripeAçúcareÁlcool 20 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

Contagem 19 GásNatural Fóssil

Usiminas 19 GásdeAltoForno Outros

UsinaMonteAlegre 19 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

Frutal 16 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

Triálcool 15 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

Passos 14 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

Barreiro 13 GásdeAltoForno Outros

Uberaba 12 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

SantoÂngelo 12 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

Selecta 11 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa

Demaisusinascommenosde10MW 120

Total 1.816

Usinas Termelétricas em Operação em Minas GeraisEmpreendimentos em Operação em Minas Gerais

Tabela: 1.5.4: Usinas Termelétricas em OperaçãoFonte: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/ResumoEstadual/ResumoEstadual.aspconsulta em 10/05/2012

Usina Hidrelétrica MW RIOItumbiara 2.081 Paranaíba

SãoSimão 1.710 Paranaíba

Marimbondo 1.440 Grande

ÁguaVermelha(JoséErmíriodeMoraes) 1.396 Grande

Furnas 1.216 Grande

Emborcação 1.192 Paranaíba

Estreito(LuizCarlosBarretodeCarvalho) 1.048 Grande

CachoeiraDourada 658 Paranaíba

NovaPonte 510 Araguari

MarechalMascarenhasdeMoraes(Ex-Peixoto) 492 Grande

Jaguara 424 Grande

Miranda 408 Araguari

TrêsMarias 396 SãoFrancisco

VoltaGrande 380 Grande

Irapé 360 Jequitinhonha

Aimorés 330 Doce

PortoColômbia 319 Grande

AmadorAguiarI(Ex-CapimBrancoI) 244 Araguari

Igarapava 210 Grande

AmadorAguiarII(Ex-CapimBrancoII) 210 Araguari

Mascarenhas 189 Doce

IlhadosPombos 187 ParaíbadoSul

Funil 180 Grande

Baguari 141 Doce

Guilman-Amorim 140 Piracicaba

RisoletaNeves(Ex-Candonga) 140 Doce

PortoEstrela 112 SantoAntônio

Queimado 105 Preto

SaltoGrande 102 SantoAntônio

RetiroBaixo 82 Paraopeba

SáCarvalho 78 Piracicaba

SantaClara 60 Mucuri

Sobragi 60 Paraibuna

Itutinga 52 Grande

Picada 50 Peixe

Camargos 46 Grande

BarradoBraúna 39 Pomba

SantaFéI 30 Matipó

NovaMaurício 29 Piau

Cachoeirão 27 Manhuaçu

UnaíBaixo 26 Pará

SãoJoão 25 Piranga

IvanBotelhoIII(Ex-Triunfo) 24 Glória

IvanBotelhoI(Ex-Ponte) 24 Pomba

PaiJoaquim 23 Araguari

BarradaPaciência 23 CorrenteGrande

OrmeoJunqueiraBotelho(Ex-CachoeiraEncoberta) 23 Glória

Funil 23 Guanhães

Piedade 22 Piedade

JoãoCamiloPenna(Ex-CachoeiradoEmboque) 22 Matipó

Pipoca 20 Manhuaçu

Paiol 20 SuaçuíGrande

AreiaBranca 20 Manhuaçu

Malagone 19 Uberabinha

Piau 18 Piau/Pinho

AntasII 17 Antas

TúlioCordeirodeMello(Ex-Granada) 16 Matipó

Carangola 15 Carangola

Gafanhoto 14 Pará

CorrenteGrande 14 CorrenteGrande

IvanBotelhoII(Ex-Palestina) 12 Pomba

Brecha 12 Piranga

Glória 11 Glória

SãoGonçalo(Ex-SantaBárbara) 11 SantaBárbara

Fumaça 10 GualaxodoSul

NinhodaÁguia 10 SantoAntônio

CocaisGrande 10 RibeirãoGrande

Outrasusinashidrelétricasmenosde10MWdepotência 378

Total 17.736

Cont. Usinas Hidrelétricas em Operação em Minas Gerais

23

Linhas de Transmissão

O 200 400 600km

LT500kV

LT345kV

LT230-161kV

LT138kV

LT69kVLT≤34.5kV

SEexistenteSEplanejada/emconstrução

Mapa 1.5.1: Linhas de Transmissão do Estado de Minas GeraisFontes: Base Cartográfica do DER – MG; IEF e IBGE[26]Projeção: WGS, 84

Lege

nda

UHEemoperação

24

Os dados do Censo Demográfico (IBGE, 2010) revelam que apopulaçãodeMinasGeraiserade19.597.330em2010, sendoque 16.715.216 pessoas residiam na área urbana e 2.882.114na área rural. Assim, o grau de urbanização de Minas Geraiserade85,29%em2010.Apopulaçãoestadualeraformadapor9.641.877homense9.955.453mulheres.

AtaxamédiageométricadecrescimentoanualdapopulaçãodeMinasGerais,entre2000e2010,foide0,91%a.a.contra1,44%a.a. registrada entre 1991-2000. O crescimento da populaçãoé explicado pela evolução dos componentes da dinâmicademográfica:fecundidade,mortalidadeemigração.

Assim,aPesquisaNacionalporAmostradeDomicílios(PNAD)doIBGEmostraqueMinasGerais,em2009,tinhaasegundamenorTaxadeFecundidadeTotal (TFT)dopaís:1,67filhopormulher,atrásapenasdoRiodeJaneiro(1,63).ATFTdoBrasilerade1,94filho pormulher em 2009. Em 2000, o Censo Demográfico doIBGEindicavaqueaTFTmineiraerade2,23,oqueindicaofrancodeclíniodeste indicadornoEstado.A fecundidademineiraestáabaixodonívelde reposiçãopopulacional (2,1),oque significaque, do ponto de vista apenas do crescimento vegetativo, quenão considera osmovimentosmigratórios, a populaçãodeverádiminuir nas próximas décadas, caso os níveis de fecundidadesemantenham abaixo de 2,10 filho pormulher, hipótese bemplausível(IBGE,2000;IBGE,2009).

AanálisedaExpectativadeVidaaoNascer(e0)éimportanteparaterumaboanoçãodocomportamentodamortalidadenoEstado.Em2009ae0deMinasGeraiserade75,1anos.Paraquesetenhaumabasecomparativa,oDistritoFederaleSantaCatarinaocupamo 1º lugar (75,8 anos) enquanto Alagoas (67,6 anos) aparecena últimaposição. Isto demonstra que umbrasileiro nascido eresidenteemMinasGerais,em2009, tendeaviver,emmédia,7,5anosamaisqueumnascidoemAlagoaseapenas0,7anoamenosdoqueumnascidonasduasunidadesdafederaçãoqueocupamotopodoranking(IBGE,2009).

DeacordocomaPNAD2009,das17.332.000pessoasqueresidiamemMinasGeraisnesseano,1.440.000pessoasnãoeramnaturaisdoEstado.Ainda,6.839.000nãoeramnaturaisdomunicípioderesidêncianoanodapesquisa(IBGE,2009).

OMapa1.6.1demonstraque,em2010,apopulaçãomineiranãoestádistribuídademaneirauniformenoterritório,umavezqueamicrorregiãodeBeloHorizonteconcentra24,35%dapopulaçãototaldeMinasGerais.Outrasmicrorregiõesmerecemdestaque,sobretudoaquelasqueabrigamascidadesmédiasmaisdinâmicas

doEstado.AmicrorregiãodeUberlândia,noOesteMineiro,éasegundamaispopulosadeMinasGerais,com820.245pessoas,oquecorrespondea4,19%dototal.

Nessa porção do Estado, amicrorregião de Uberaba tambémmerecedestaque, com346.024pessoas (1,77%) (IBGE,2010).NaZonadaMata,amicrorregiãodeJuizdeForaabrigaoter-ceiromaiorcontingentepopulacionaldoEstado,com728.602pessoas(3,72%).NoSul,asmicrorregiõesdeVarginhaePoçosdeCaldassedestacamcomumapopulaçãode441.060(2,25%)e342.055(1,75%)respectivamente(IBGE,2010).NoNortemi-neiro,oCensoDemográfico (IBGE,2010) revelaqueapenasamicrorregião de Montes Claros apresenta expressivo contin-gentepopulacional,com601.867pessoas (3,07%).NovaledorioDoce,asmicrorregiõesdeIpatinga(526.781)eGovernadorValadares(415.696)tambémpossuemestoquespopulacionaissignificativos.Segundoobalançoenergéticopublicadoem2010paraoEstadocomanobase2009(CEMIG–CompanhiaEnergéti-cadeMinasGerais–25°BalançoEnergéticodoEstadodeMinasGerais–BEEMG/2010–anobase2009),oconsumodeenergiaelétricacresceuprogressivamenteapartirde2002.Destaca-seumaumentosignificativodaparticipaçãodas fontesalternati-vasdeenergia.Dototaldademandaestadualdeenergia,55,2%referem-seafontesrenováveisdeenergiaeorestanteafontesnão renováveis. Em 2009 houve um crescimento de 9,5% emrelaçãoa2008naproduçãodeenergiahidráulica–63.300GWh(5.444miltep).Foiobservadoqueem2009,58,8%dademandadeenergianoEstadofoidestinadaaosetorindustrial,enquantoosetorresidencialrepresentou11,3%.OestadodeMinasGe-raispossuiumaposiçãodedestaquenocenárionacionalquan-toaoaproveitamentodeenergiasolar.Emtermosenergéticos,ainstalaçãode1,58milhõesdem2decoletoressolaresemMi-nasGeraisrepresentouumacapacidadeinstaladaem2009de1.105MWth (1m²de coletor instaladogera0,7 kWth, queéapotência térmicaaproveitada),oque significaumaeconomia,ouseja,energiaelétricaevitada,de1.327GWh,ouumpercen-tualdeeconomiade8,3%noanode2009.OMapa1.6.1ilustraadistribuiçãodapopulaçãoresidenteemMinasGeraispormi-crorregiãoedoconsumodeenergiaelétricafaturadonoEsta-doem2010.Observa-sequeasmicrorregiõesmenospovoadasecommenorconsumoestãolocalizadasnoNorte,NoroesteepartedoNordestemineiro.Osprincipaiscentrosconsumidoresecommaiorpopulaçãosituam-senaregiãometropolitanadeBeloHorizonteeseuentorno,naZonadaMataemJuizdeFora,noTrianguloMineiroemUberlândia,UberabaeAraxá,desta-cando-setambémasmicrorregiõesdosetorsiderúrgicomine-ráriocomoIpatinga,Itabira,OuroPretoeConselheiroLafaiete.

1.6 – Demografia e consumo de energia

Foto

: Ban

co sx

c.hu

25

População e Consumo de Energia

*A divisão territorial do Brasil em microrregiões adotada pelo IBGE tem fins de uso prático em estatística, agrupando municípios

limítrofes com base em similaridades econômicas e sociais.O 200 400 600km

ConsumodeEnergia(MWh)em2010

População

Mapa 1.6.1: População e Consumo de Energia por Microrregiões* do Estado de Minas GeraisFontes: IBGE, 2010, CEMIG, 2010, ENERGISA, 2011, Empresa Elétrica Bragantina, 2011 e Departamento Municipal de Eletricidade de Poços de Caldas, 2011Projeção: WGS, 84

Lege

nda

Limitesentreasmicrorregiões

2. Energia Solar e Tecnologia

2.1 ENERGIASOLARNASUPERFÍCIETERRESTRE..........................................................................................27 2.1.1 Introdução....................................................................................................................................27 2.1.2Mensuraçãodaradiaçãosolarnasuperfícieterrestre.................................................................28 2.1.3Estimaçãodaradiaçãosolarnasuperfícieterrestre.....................................................................31 2.1.4InformaçõessolarimétricasatualmenteexistentesnoBrasil........................................................32

2.2 HISTÓRICO..............................................................................................................................................32 2.2.1 LinhadeTempodaTecnologiaSolarFotovoltaicaeTérmica........................................................32

2.3 TECNOLOGIA...........................................................................................................................................34 2.3.1 Tecnologiasolarfotovoltaica.........................................................................................................34 2.3.2 Estadodaartedaseficiências.......................................................................................................34

2.3.3 Tecnologiasolartérmica...............................................................................................................37 2.3.4 Coletorsolarplano,tecnologiaemercadonomundoenoBrasil................................................37 2.3.5 Coletorsolarconcentradorparaproduçãodeenergiaelétrica,tecnologiaemercado................38 2.3.6 Evoluçãorecentedatecnologiaemercado..................................................................................40 2.3.7 Quantidadeacumuladainstaladaportecnologiaepaís..............................................................41

2.4 DESENVOLVIMENTODATECNOLOGIAEMMINASGERAIS.....................................................................43

Foto

: CEM

IG

27

2.1.1 Introdução

Porquê da necessidade do conhecimento do recurso solar

Aprediçãodaproduçãodeenergiaanualécrucialparaocálculodocustodaenergiagerada,considerandoasvariabilidadeses-tocásticasinteranuaisdaradiaçãosolarerepercutediretamentenaviabilidadeeconômicadoempreendimento.Oscálculossa-zonaissão importantesparatraçarasestratégiasoperacionaisdosistemaenergético,porexemplo,aclássicacomplementari-dadedaenergiaeólicaetambémdaenergiasolarcomaenergiahidráulica da bacia do rio São Francisco. Emescala de tempomais curto (horas), são importantespara subsidiarestratégiasdesistemasdearmazenamento.

Apósaconstruçãodausina,umadasetapasdocomissionamen-to e aceitação da usina requer testes operacionais (pelome-nosdecurtaduração)paraverificarseausinaestádentrodasespecificaçõeseparâmetrosdoprojetoefazera inferênciadaproduçãoanualdeenergia.Duranteavidadausina,aradiaçãosolar deverá sermonitorada continuamente e o desempenhodeverásercalculadosimultaneamenteparadetectarpossíveisquedasdedesempenhoporenvelhecimentode componentes(perdaderefletividadenosespelhosrefletores,devácuonostu-boscoletoresoudegradaçãodacamadadeproteçãodecélulasfotovoltaicas)ounecessidadedelimpeza(lavagemdasuperfíciedeespelho,módulofotovoltaicooudetuboscoletores).

Radiação solar extraterrestre

A radiação solar pode ser modelada com boa precisãoconsiderandooSolcomocorponegroqueemiteumatemperaturade5.860K.EmboraoSolemitaradiaçãoemtodooespectro(deraios gama até ondas de rádio), cerca de 97% compreendemocomprimentodeondade290a3000nm,ou seja,na regiãoultravioleta (UV) e infra-vermelho próximo (IVprox). O espectrosolar(extraterrestre)notopodaatmosferaterrestreémuitobemdefinidodadaatemperaturadocorpo(LeideStefan-Boltzmann)eadistânciaTerra-Sol (atenuação seguindoa lei do inversodoquadradodadistância).NaFigura2.1.1podeservistooespectrosolarextraterrestre(amarelo),oespectrosolarmodeladocomocorponegroeoespectrosolarnasuperfícieterrestre(vermelho).Observa-sena regiãodoUVe IVprox a forteabsorçãodoozônio(O3)na regiãodoUVeabsorções ressonantesnas regiões IVeIVprox,devidoaovapord’águaeaodióxidodecarbono.

Constante solar

Medidas realizadas com satélites, Figura2.1.2,mostramquea radiação solarextraterrestreémuitoestávele temovaloraproximadode1366W/m2,aumadistânciaSol-Terra iguala1UA(unidadeastronômica),queéiguala149.598.106km.Asvariaçõesdecorrentesdemanchassolarescomperiodicidadede11anos fazemessevaloroscilarde0,1%,sendo1367W/m2 emperíodos commuitasmanchase1365W/m2 emcasocontrário. Em termos sazonais, a excentricidade da órbitaterrestreprovocaumavariaçãoaproximadade3%,resultandoem1.415W/m2em3dejaneiroe1321W/m2em4dejulho.

Figura 2.1.1: Espectro solar extraterrestre e na superfície terrestreFigura 2.1.2: Variabilidade da constante solarFonte: http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2003/17jan_solcon/

2.1 – Energia Solar na Superfície Terrestre

28

Atenuação pela atmosfera, componentes na superfície terrestre

A interação da radiação solar extraterrestre com a atmosferaprovocareaçõesdeabsorçãoeespalhamentodefótonscomosconstituintesdaatmosfera.Assim,oespectrosolarresultantenasuperfície terrestre dependerá da concentração, configuraçãoespacial e temporal desses constituintes e será de naturezaestocástica.NaFigura2.1.3estãomostradasesquematicamenteas reaçõesde espalhamento e absorçãona atmosfera e, comoresultado, a desagregação da radiação solar em componentesdireta e difusa, entendendo como difusa a radiação solar quesofreumoumaisprocessosdeespalhamento.

Figura 2.1.3: Componentes direta e difusa da radiação solar na superfície terrestre

2.1.2 Mensuração da radiação solar na superfície terrestre

Sensores e princípios das medições solarimétricas

Osinstrumentossolarimétricosmedemapotênciaincidenteporunidadedesuperfície,integradasobreosdiversoscomprimen-tosdeonda.Aradiaçãosolarcobretodaaregiãodoespectrovisível,0,4a0,7m,umapartedoultravioletapróximode0,3a0,4m,eoinfravermelhonointervalode0,7a5m.Asmediçõespadrões sãoa radiação totalea componentedifusanoplanohorizontalearadiaçãodiretanormal.Habitualmentesãoutili-zadosinstrumentoscujosensorderadiaçãoéumatermopilha,quemede a diferença de temperatura entreduas superfícies,normalmente pintadas de preto e branco e igualmente ilumi-nadas. A vantagem principal da termopilha é a sua respostauniformeemrelaçãoaocomprimentodeonda.Porexemplo,opiranômetroEppley,modelo8-48,apresentaessacaracterísticanointervalode300a3000nm.

Ossensoresbaseadosnaexpansãodiferencialdeumparbime-tálico,provocadoporumadiferençadetemperaturaentreduassuperfíciesdecorpretaebranca, foramtambémutilizadoseminstrumentossolarimétricos(actinógrafostipoRobitzch-Fuess).Aexpansãodo sensormovimentaumapenaque registrao valorinstantâneodaradiaçãosolar.Sãoinstrumentosanalógicosehojesótêminteressehistórico.

Fotocélulas de silício monocristalino ou diodos são utilizadosno presente e com bastante frequência como sensores paramediçõespiranométricas.Seucustoéde10a20%doscustosdosinstrumentosqueusamtermopilhas.Suamaiorlimitaçãoéanãouniformidadedarespostaespectralearegiãorelativamentelimitadadecomprimentosdeondaàqualafotocélulaésensível(400a1.100nm,comomáximoemtornodos900nm).Comocercade99%doespectrosolarestende-seentre270a4700nm,o intervalo de sensibilidade desses sensores só compreende66%daradiação.

Asfotocélulasetermopilhasrealizammedidasessencialmentediferentes. A fotocélula conta o número de fótons com ener-giamaiorqueadiferençaexistenteentreduasbandasdeener-giadomaterialcomasquaisessesfótonsinteragem(bandadeenergia proibida do silício). A energia em excesso dos fótonsésimplesmentedissipadaemformadecalor.Umatermopilhamedepotênciae,portanto,omomentodeprimeiraordemdadistribuiçãoespectral.Estadiferençadáorigemacaracterísticasespectraisqualitativamentediferentesquecomplicamaanálisedainterrelaçãoentreambosostiposdesensores.

Seoespectrosolartivessesempreamesmadistribuição,bastariauma calibração destes sensores, que não seriam, portanto,afetadospelasuarespostaespectral.Noentanto,adistribuiçãoespectralmodifica-secomamassadearecoberturadenuvens.Essa mudança é muito importante para a componente diretanormal da radiação e extremamente grande para a radiaçãodifusaaopontode,nestecaso,amediçãopoderserafetadadeerrosdaordemde40%.

Instrumentos solarimétricos

AradiaçãototalIhqueatingeumplanohorizontal localizadonasuperfícieterrestreéasomadeduascomponentes,asaber:

Ih = Ibn cos(z) + Id

emque:

Ibn é a radiação solar direta normal,

z é o ângulo formado pelos raios com o plano horizontal

Id é a radiação solar difusa que incide sobre o plano horizontal

Quando o plano coletor está inclinado de um ângulo β comrelação aoplanohorizontal, parte da radiação refletidano soloadjacente incide na sua superfície. Esta radiação constitui umaterceiracomponente,denominadaalbedo.Os instrumentosquesão descritos a seguir se destinam àmedição ou estimação daradiaçãototaloudeumadassuascomponentesou,oqueémaiscomum,dasuaintegralaolongodeumdia.Amediçãodoalbedo,quando necessária, é realizada pelos mesmos instrumentos demediçãoderadiaçãototal, sendoestes,porém,voltadosparaosolo.

2.1 – Energia solar na superfície terrestre

29

Heliógrafo

Esteinstrumentotemporobjetivomediraduraçãodainsolação,ou seja, o período de tempo em que a radiação solar diretasupera um dado valor de referência. São instrumentos aindademuita importâncianaagricultura,alémdeexistirumgrandenúmerodelesinstaladosemtodoomundo,jáhábastantetempo.Oheliógrafooperaapartirdafocalizaçãodaradiaçãosolarsobreuma carta que, como resultado da exposição, é enegrecida. Ocomprimento desta regiãomede o chamado número de horasde brilho do Sol. Diversas correlações desenvolvidas permitemo cálculo da radiação total diária, a partir das horas de brilhosolar.Existeumlimiarderadiaçãosolar,acimadoqualocorreoenegrecimentoporqueimadacartadepapeldoheliógrafo.Estelimiar apresentauma variabilidade, dependendoda localizaçãogeográfica, do clima e do tipo da carta utilizada. Em geral, ovalor do limiar está entre 100 e 200 W/m2. Entretanto, umarecomendação da Organização Meteorológica Mundial (OMM)estabelecequeovalordo limiardeveserde120W/m2 (WMO,2003).

Oinstrumentorecomendadoparamediçãodainsolação(númerode horas de brilho do Sol) é o heliógrafo do tipo Campbell-Stokes,comascartasespecificadaspeloServiçoMeteorológicoFrancês, em conformidade com a OMM. Este equipamentoconsistedeumaesferadevidropolida,quesecomportacomouma lente convergentemontada demaneira tal que, em seufoco,secolocaacartadepapelpararegistrodiário.NaFigura2.1.4podeserobservadoumheliógrafoCampbell-Stokeseasrespectivascartasderegistro.

Actinógrafo

Esteinstrumento,tambémconhecidocomopiranógrafo,foimui-toutilizadodevidoaoseubaixocusto.Oactinógrafoéutilizadoparamediçãodaradiaçãosolartotalousuacomponentedifusa,possuindoosensoreoregistradornamesmaunidade.Elecon-siste,essencialmente,emumreceptorcomtrêstirasbimetálicas,acentraldecorpretaeaslateraisbrancas.Astirasbrancasestãofixadaseapretaestá livreemumaextremidade,e irãosecur-var, quando iluminadas, emconsequênciadosdiferentes coefi-cientesdedilataçãodosmetaisqueascompõem.Natirapreta,esteencurvamentogeraummovimentonoextremolivre,queétransmitidomecanicamenteaumapenaque iráregistrarsobreumacartadepapel,montadasobreumtamboracionadoporme-canismoderelojoaria.UmactinógrafobimetálicotipoRobitzsch--Fuess émostradoa seguir, na Figura2.1.5.Os actinógrafos sódevemserutilizadosparamediçãodetotaisdiáriosderadiação,sendoparaissonecessáriaaplanimetriadacartacomoregistro.Ascaracterísticasdoinstrumento,incluindoaprópriaplanimetriadoregistro,levamaerrosnafaixade15a20%.Mesmocomumacalibraçãomensal, esses erros não são inferiores aos 5 a 10%,sendoconsideradouminstrumentodeterceiraclasse.Entretan-to,estudosrecentesmostramapossibilidadedemelhorarcon-sideravelmenteaprecisãodosresultados,reduzindooerroparacercade4%(ESTEVES,1989).Estesinstrumentostêmboalineari-dadeeboarespostaespectral,masnãoháboacompensaçãodetemperaturaeotempoderespostaélento.SeucustoestimadoédaordemdeUS$500,00;porém,énecessáriaaaquisiçãodeumplanímetroparatotalizaçãoderegistroobtidonacarta.

Figura 2.1.4: Heliógrafo Cambell‐Stokes e cartas de registro Figura 2.1.5: Actinógrafo bimetálico do tipo Robitzsch-Fuess

Piranômetro fotovoltaico

Ocustodospiranômetrosdeprimeiraesegundaclasse,quese-rãodescritosaseguir,tempromovidoointeressepelodesenvol-vimentoeutilizaçãodeinstrumentoscomsensoresfotovoltaicos,decustosmaisreduzidos.Trabalhospublicadosmostramaspos-sibilidadesdestesinstrumentos,sejaparausosisoladosoucomointegrantesdeumaredesolarimétrica(MICHALSKY,1987eGAL-LEGOS,1987).Estessolarímetrospossuemcomoelementosen-sorumacélulafotovoltaica,emgeraldesilíciomonocristalino.Asfotocélulastêmapropriedadedeproduzirumacorrenteelétricaquandoiluminada,sendoestacorrente,nacondiçãodecurto-cir-cuito,proporcionalàintensidadedaradiaçãoincidente.

Taispiranômetrostêmrecebidodiversascríticas,particularmentequanto a sua resposta espectral, ou seja, a seletividade do es-pectro solar parcial.Este fenômenoé inerente ao sensor e, emconsequência, incorrigível.Outrasquestões,comoarefletivida-dedascélulasedependênciadarespostacomatemperatura,jápossuemsoluçõesplenamentesatisfatórias(ATIENZA,1993).Dequalquerforma,seubaixocustoefacilidadedeusoosfazempar-ticularmenteúteis como instrumentos secundários. Entretanto,suautilizaçãoérecomendadapara integraisdiáriasderadiaçãosolartotalsobreoplanohorizontalouparaobservarpequenasflutuaçõesdaradiação,devidoasuagrandesensibilidadetempo-ralderespostaquaseinstantâneadefraçõesdes.

Talsensor,mostradonaFigura2.1.6,ébastanteestável,comumadegradação de sensibilidademenor que 2% ao ano. Os custosdestesinstrumentosestãonafaixadeUS$130-300(MICHALSKY,1987eGALLEGOS,1987).

Figura 2.1.6: Sensor piranométrico fotovoltaico

2.1 – Energia solar na superfície terrestre

30

Piranômetro termoelétrico

O elemento sensível destes solarímetros é, em essência, umapilha termoelétrica, constituída por pares termoelétricos(termopares)emsérie.Taistermoparesgeramumatensãoelétricaproporcional à diferença de temperatura entre suas juntas, asquais se encontram em contato térmico com placas metálicasqueseaquecemdeformadistinta,quandoiluminadas.Portanto,adiferençadepotencialmedidanasaídado instrumentopodeserrelacionadacomonívelderadiaçãoincidente.

Entre os piranômetros termoelétricos existem essencialmentedoistiposemuso,sendoeles(ATIENZA,1993):a)Piranômetroscom o detector pintado de branco e preto, isto é, o receptorapresentaalternativamentesuperfíciesbrancasepretas,dispostasemcoroascircularesconcêntricasoucomoutros formatos, taiscomoestrela ou quadriculados.Nestes instrumentos, as juntasquentes das termopilhas estão em contato com as superfíciesnegras, altamente absorventes, e as frias em contato com assuperfícies brancas, de grande refletividade e b) Piranômetroscom a superfície receptora totalmente enegrecida em contatotérmico com as juntas quentes e as frias, associadas a umblocodemetaldegrandecondutividade térmica, colocadasnointeriordoinstrumento,resguardadasdaradiaçãosolaretendo,aproximadamente,atemperaturadoar.

Figura 2.1.7: Piranômetro do tipo Black & White Eppley 8-48 Figura 2.1.8: Piranômetro de precisão de primeira classe

Pireliômetro

O pireliômetro é o instrumento utilizado para medir a radiaçãodireta. Ele se caracteriza por possuir uma pequena abertura deformaa“ver”apenasodiscosolarearegiãovizinha,denominadacircunsolar.Oângulodeaceitaçãoédaordemde6°eoinstrumentosegueomovimentodoSol,queépermanentementefocalizadonaregiãodosensor.Emgeral,seutilizaumamontagemequatorialcommovimentoemtornodeumúnicoeixo,queéajustadoperiodicamenteparaacompanharamudançadoângulodedeclinaçãodoSol.Ofatodopireliômetro terumângulodeaceitaçãoquepermitemedir aradiação circunsolar pode levar a certos equívocos com relação àintensidadedaradiaçãodiretaque incideeéaceitaporcoletoresconcentradores,cujoângulodeaceitaçãohabitualmenteémenorqueoângulodeaceitaçãodoinstrumento.Estadiferençarequerepodeserobjetodecorreção.

Os pireliômetros são instrumentos de precisão e, quandoadequadamenteutilizadosnasmedições,possuemerronafaixade0,5%.Naatualidade,osmaisdifundidossãoosdetermopilhas.

Ospireliômetrosdetermoparessãoosequipamentosnormalmen-teutilizadosparamediçõesemcampodaradiaçãosolardiretanor-mal.Nestetipodepireliômetros,oprincípiooperacionaléseme-lhanteaodospiranômetrostermoelétricos.OsmaisdifundidossãooEppleyN.I.P. (Normal Incidence Pyrheliometer: PireliômetrodeIncidênciaNormal)eoKipp&Zonen,respectivamentefabricadosnosEstadosUnidosenaHolanda.UmpireliômetroEppleyN.I.P.podeservistonaFigura2.1.9.

Figura 2.1.9: Pireliômetro de incidência normal (NIP) Eppley

2.1 – Energia solar na superfície terrestre

Os piranômetros mais difundidos dentro do tipo Black &Whitesão:Eppley8-48 (EstadosUnidos),mostradonaFigura2.1.7; o Cimel CE-180 (França); o Star ou Shenk (Áustria) e oM-80M (Rússia). Destes, o Eppley 8-48 e o CE-180 possuemcompensação em temperatura. Entre os piranômetros comsuperfície receptora totalmente preta os mais usados são oEppleyPSP(EstadosUnidos),vistonaFigura2.1.8,eoKipp&ZonenCM5,CM10,CM21eCM22(Holanda).OCM22éuminstrumento de grande precisão e é considerado um padrãosecundário; o Eppley PSP e o CM 21 são instrumentos deprecisãoeconsideradodeprimeiraclasse.

Ospiranômetrosdeprimeiraclassetêmboaprecisão,nafaixade 2 a 5%, dependendo do tipo utilizado. Tais instrumentospodem ser usados para medir radiação em escala diária,horáriaouatémenor,oquevaidependermaisdaprogramaçãodo equipamento de aquisição de dados associado (LYRA,FRAIDENRAICHeTIBA,1993).

31

Medição da radiação solar difusa

Asmediçõesderadiaçãodifusasãorealizadascompiranômetrosoumesmoactinógrafoscujossensoresseencontramsombreadosporumabandaoudisco,de formaanão incidir radiação solardireta.Omaistradicionaléousodabandadesombraemformadearoousemiaro,colocadaemparalelocomaeclíptica.Destaforma,osensorestarásombreadodurantetodoodiaconformea Figura2.1.10. Se, simultaneamentemedianteousodeoutropiranômetro formedida a radiação global no plano horizontal,serápossívelmedianteumasimplessubtraçãoestimararadiaçãosolardiretanoplanohorizontaleposteriormenteasuaconversãoparaincidêncianormal.

Fig. 2.1.10: Piranômetro com banda de sombra para medição de radiação difusa

2.1.3 Estimação da radiação solar na superfície terrestre

Aescassezdeinformaçõesprecisassobrearadiaçãosolardispo-nívelemumadeterminadalocalidadeéumdosfatoreslimitativosnodesenvolvimentodeáreascomoagropecuária,meteorologia,engenhariaflorestal, recursoshídricoseparticularmenteparaaáreadaconversãodaenergiasolar.NoBrasilTibaeoutros(TIBAet al,2001),fizeramumlevantamentodasinformaçõessolarimé-tricas terrestresexistentes, constatandoagrandeescassezdes-sasinformações(principalmentenaescaladiária)paraamaioriadaslocalidadesbrasileiras,provavelmenteexplicadatantopelosaltos custos dos equipamentos utilizados na obtenção dessesdadoscomotambémpelagrandeextensãoterritorial.Amesmasituaçãoocorreemoutras localidadesdomundoe,mesmoempaísesdotadosdeboasredessolarimétricas,acomplementaçãodasinformaçõeséfeitamediantemodelagens.Osprincipaistiposdemodelagenssão:correlaçõesoumodelagemestatísticasesta-cionáriasouseqüenciaiseestimaçãoviaimagensdesatélitesoumedianteousoderedesneuraisartificiais.

Acorrelaçãoestatísticaexperimentalentrearadiaçãosolartotaleoutrasvariáveismedidasrotineiramenteemestaçõesmeteoroló-gicasconvencionaispermiteestabelecermodelospolinomiaisoucommúltiplasvariáveis(ANGSTRÖM,1924.AKINOGLUeECEVIT,1990.YANG;HUANGeTAMAI,2001).AmaisconhecidaeutilizadaéummodelolineardenominadocorrelaçãodeAngström.Amode-lagemestatísticaseqüencial–geraçãodesériestemporaissintéti-casdaradiaçãosolardiária,quereproduzamasprincipaiscaracte-rísticasestatísticasdassérieshistóricas,viabilizandoasimulaçãoeaavaliaçãodedesempenhodossistemassolaresalongoprazo–ébaseadanoconceitodacadeiadeMarkov.Estesmodelospodemserdivididosemduassubclasses:osmodelosemqueoschoquesaleatórios,partenão-controláveldomodelonormalmentechama-daderuídobranco,quefazemevoluirosistemadeumestadoaoseguintesãointroduzidosexplicitamentenaequaçãoquecalculaoestadoacadainstante,denominadosmodelosAutorregressivosdeMédiaMóvel(ARMA)eaquelesemqueesseschoquessãoin-troduzidosimplicitamente,viaumalgoritmoquedescreveaevolu-çãodeumestadoaoutro,deacordocomcertasprobabilidadesdetransição.EsteúltimométodoéconhecidocomomodelobaseadonaMatrizdeTransiçãodeMarkov–MTM (AGUIAR;COLLARES--PEREIRAeCONDE,1988).Essasmetodologiasrequeremcomoda-dosdeentradaovalordaradiaçãosolarmédiamensalesomenteproduzemsériestemporaisunivariadas.

Osinalregistradoporumradiômetroabordodeumasatéliteédecorrentedofluxoderadiaçãosolarrefletidopelaatmosfe-

ra terrestreaoespaço.OprincípiodaconservaçãodeenergiaaplicadonosistemaTerra-atmosferaresultaquearadiaçãoso-larincidentenotopodaatmosferaéigualàsomadaradiaçãorefletida(medidapelosatélite),absorvidapelaatmosferaepelasuperfíciedaTerra.AradiaçãosolarnasuperfíciedaTerraestárelacionadacoma radiaçãoabsorvidade formadiretaepodeserfacilmentecalculadadadooalbedo(refletividadedasuperfí-cieterrestre).Porém,devidoàdificuldadedeestimararadiaçãosolarabsorvidapelaatmosferaeoalbedo,doismétodosforamdesenvolvidosparacontornaresseproblema:oestatísticoeofísico.Ométodo estatístico trata-se damedição experimentalsimultânea do radiômetro do satélite e a radiação solar totallocalnasuperfícieterrestre(TARPLEY,1979).Ométodofísicoébaseado namodelagemfísica dos processos radiativos decor-rentesdapassagemdaluzsolarnaatmosfera(GAUTIER;DIAKeMASSE,1980.STUHLMANN;RIELANDeRASCHKE,1990.JANJAI;PANKAEWeLAKSANABOONSONG,2009).

AsRedesNeuraisArtificiais(RNAs)têmsidoaceitascomoumatecnologiaalternativaparaaanálisedeproblemasdeenge-nhariadegrandecomplexidadeeimprecisamentedefinidos.Aradiaçãosolarpodeserconsideradaumproblemaclássicoa ser abordado por RNAs pelas seguintes considerações: a)Robustez,devidoasuacapacidadedemanejarbemassequ-ências temporaisde radiação solar com falhas (é frequenteaocorrênciadefalhasnasequênciatemporal);b)Osistemaclimáticonoqualestá inseridaaradiaçãosolarécomplexo,imprecisamentedefinidoetemmuitosparâmetrosfísicosin-terrelacionados; c) Existeumaquantidademuito grandedeinformações meteorológicas em nível espacial e temporalrotineiramentemedidasemestaçõesmeteorológicas.Oses-tudos referentesàaplicaçãodametodologiadasRNAsparageraçãodassériessintéticasdaradiaçãosolarestãoagrupa-dosdeacordocomduasabordagensdistintas:trabalhosquerealizamainterpolaçãoespacialmedianteautilizaçãodeda-dos referentes a várias localidades situadas dentro de umadeterminadaregiãoeumasegundaabordagememqueestãoagrupadosos trabalhosquerealizama interpolaçãotempo-ral baseadano conhecimentoda correlaçãoexistenteentrea radiaçãosolareoutrasvariáveismeteorológicas,medidassimultaneamente (SIQUEIRA; TIBA e FRAIDENRAICH, 2010.MELLIT; BENGHANEM; HADJ; GUESSOUM, 2005. TYMVIOS;JACOVIDES;MICHAELIDESeSCOUTELI,2005).Agrandevan-tagemdessametodologiaéasuacapacidadedeproduzirfa-cilmentesériestemporaismultivariadas.

2.1 – Energia solar na superfície terrestre

32

2.1.4 Informações solarimétricas atualmente existentes no Brasil

Nasegundametadedadécadade1980aCEMIGestabeleceuumarede piranométrica de 15 estações emediu aproximadamentedurantequatroanos.

Em2001Tibaeoutros(TIBAet al,2001)lançaramoAtlas Sola‐rimétrico do Brasil comdados terrestres. Tratou-sedaelabora-çãodeumatlassolarimétricopreliminarparaoBrasil,apartirdolevantamentodedados solarimétricos jáexistentes,não sendoprevisto nenhum tratamento adicional de dados actinográficosouheliográficos.OAtlaséumasíntesedosdiversoslevantamen-tossolarimétricoslocais,realizadosanteriormentepordiferentespesquisadores.Esteconjuntodedadosexibiaumafragmentação

espacial,temporaleproblemasdepadronização.Nesteatlasosdados foram analisados, harmonizados e organizados em umbancodedadosdeinformaçõessolarimétricas.Foramelaborados12mapasmensaiseumanualdashorasdebrilhosolareradiaçãosolarglobal,alémdeumbancodedadosdemaisde570locaisnoBrasilepaíseslimítrofes.

Em1998foilançadooAtlas de Irradiação Solar do Brasil,deColleePereira(COLLEePEREIRA,1998)commodelagemdaradiaçãosolarmensaltotalviaimagensdesatélite.Oreferidoatlaséumaconsoli-daçãodaradiaçãoglobal,computadascomoalgoritmodomodelofísicoBRAZILSR,combaseemdadosdesatélitegeoestacionário.

2.1 – Energia solar na superfície terrestre

As informações solarimétricas mais antigas do Brasil referem-seadadossinópticosdehorasdebrilhodoSoldeumaextensarededemedidasmeteorológicasdoINMET(InstitutoNacionaldeMeteorologia). Historicamente asmedições de horas de brilhosolarforamrealizadasparafinsagrícolasenãoenergéticos.Existeum banco de dados digital com 291 estações meteorológicasconvencionaisquecobreoperíodode1961a2010.Nasegundametade da década de 1970 o INMET instalou 21 estações demediçõespiranométricasquefuncionaramaproximadamente10anos (1978-1990). Cabe ressaltar também esforços regionais elocaisdeinúmerospesquisadoresquefizerammediçãodashorasdebrilhosolareradiaçãosolarcomactinógrafos(TIBAet al,2001).

2.2 – Histórico

2.2.1 Linha do tempo da tecnologia solar fotovoltaica e térmica

33

OmodeloBRAZILSR foibaseadonomodelofísico IGMK (Alema-nha)transferidoaoLABSOLAR(UFSC)nocontextodeumacordodecooperação.Oalgoritmomencionadoutilizouosdadosdosaté-liteGOES.Osdadoscalculadosforamvalidadoscomdadoscoleta-dospelarededeestaçõesdoINMET(1985-1986)doLABSOLAReABRACOS-INPE(1995-98).Maisrecentemente,em2007,dentrodocontextodoprojetoSWERA(Solar and Wind Energy Resource As‐sessment:AvaliaçãodeRecursosEnergéticosSolareEólico),oatlascitadofoiatualizadoeampliado.OprojetoSWERAfoiexecutadonoBrasilpormeiodecooperaçãoentrediversasinstituiçõesdose-torenergéticoeinstitutosdepesquisanacionaiseinternacionais(LABSOLAR/UFSC,CEPEL,NREL,CBEE,ELETROBRÁS,ONSetc.)sobacoordenaçãodaDivisãodeClimaeMeioAmbientedoCentrode

2.1 – Energia solar na superfície terrestre

PrevisãodoTempoeEstudosClimáticosligadoaoInstitutoNacio-naldePesquisasEspaciais(DMA/CPTEC/INPE)efinanciamentodoProgramadasNaçõesUnidasparaoMeioAmbiente(PNUMA)edoFundoGlobalparaoMeioAmbiente(GEF).

Esteesforçocoletivoparamelhorarabasededadossolarimétri-cos,cujorenascimentoocorrenasegundametadedadécadade1990,tambémprovocaoressurgimentoderedesdemediçõesdequalidade.A rededemedição chamadaSistemadeOrganizaçãoNacionaldeDadosAmbientais(SONDA),coordenadapeloCPTEC,começouaoperarem2003econstade12estaçõesterrestreses-palhadaspeloBrasil:1noNorte,4noNordeste,4noCentroOeste,1noSudestee2noSul.Asestaçõesmedemasseguintesvariáveis

solarimétricasemescalademinuto:radiaçãosolarglobal,difusaediretanormal.AtualmentearedeSONDAcontinuaoperacionaleproduzindo informaçõesdequalidade.OGrupoFAE-DEN-UFPEemcolaboraçãocomUFALinstalouumarededemediaçãodera-diaçãosolarglobal,com9estaçõesnoestadodeAlagoase3emPernambuco.Estasestaçõesdealtaqualidade,cujacalibraçãodossensoreséanual,sãooperacionaisdesde2008.Emjulhode2011completouumasériehistóricade4anos,emescalademinutos.

ACEMIGinstalouem1998umarededepironômetroscompostaporequipamentosdistribuídosnoEstado.O INMET,noanode2008,começouaoperarestaçõesautomáticascommediçõesderadiaçãosolarglobalemMinasGerais.

Figura 2.2.1: Linha do tempo da tecnologia solar fotovoltaica e térmica / Fonte: (Adaptado de “History of Solar Energy, DOE, www1.eere.energy.gov)

2.2 – Histórico

34

Figura 2.3.1: Classificação das principais células fotovoltaicasFonte: Chigueru Tiba

2.3.1 Tecnologia solar fotovoltaica

Existemmuitasformasdeclassificaçãodascélulasfotovoltaicas:quantoasuaespessura,aosmateriaisutilizadoseaoambientedeuso(usoespacialouterrestre).Asprincipaiscélulasfotovol-taicasclassificadasquantaaespessuraemateriaisutilizadossãomostradasnaFigura2.3.1.A idéiabásicadodesenvolvimentodecélulassolaresdefilmesfinosédeque,comautilizaçãome-nor dematerial semicondutor, elas seriammais baratos.Nor-malmenteesse fatoé verdadeiro; porém,elas sãomenosefi-cientes,oquetornaocustounitáriodaenergiaelétricageradamaiselevado,ounamelhordashipóteses,próximodocustodasfotocélulasdesilíciocristalino.

Ascondiçõesambientaisdoespaçoextraterrestrerequeremmaisexigências na construçãodas células fotovoltaicas, entreoutras,pelosseguintesfatores:radiaçãosolarmaior(espectroAM0),altatemperaturaoperacional(ocalorproduzidoédissipadonovácuosomentepormeioradiativo),ciclagemdetemperatura,partículascarregadas altamente energéticas e raios ultravioleta. Taisrequisitos tornamoprojetoea técnicade fabricaçãodiferentesdaquelesdas células terrestres,oque,por suavez,encareceascélulas solares de uso espacial. Mesmo assim, historicamenteas células solares foram usados primeiro na aplicação espacial,porqueasuaautonomiaemrelaçãoao“combustível”atornavamaopçãodemelhorcusto-benefício.

Figura 2.3.2: Evolução tecnológica das diversas tecnologias segundo a eficiênciaFonte: National Renewable Energy Laboratories

2.3.2 Estado da arte das eficiências

A Figura 2.3.2 mostra a evolução tecnológica das diversastecnologias fotovoltaicasemtermosdeeficiência.Tambémsãomostradasalgumastecnologiasemergentes.

2.3 – Tecnologia

Células de Multijunção (terminal duplo, monolítico)Junção tripla (concentrador)Junção tripla (não concentrador)Junção dupla (concentrador)

GaAs (arsenieto de gálio) de Junção SimplesCristal simplesConcentradorCristal de película fina

Células de Silício CristalinoCristal simplesMulticristalinaPelícula fina de silícioHeteroestruturas de silício

Tecnologias de Película FinaCu(In,Ga)Se2 (seleneto de cobre-índio-gálio)CdTe (telureto de cádmio)Si:H (silício hidrogenado) amorfo (estabilizado)Nano-, micro-, polissilícioPolicristalino de multijunção

Fotovoltaicas EmergentesCélulas sensibilizadas por coranteCélulas orgânicas (vários tipos)Células orgânicas em tandemCélulas inorgânicasCélulas de pontos quânticos

metamorphic: metamórficolattice matched: entrelaçadoinverted, metamorphic: invertido, metamórficosmall area: área pequenalarge area: área grande

1-sun: a um sol4 μm thin-film transfer: transferência em película fina de 4 μm2 μm on glass: 2 μm em vidroaSi/ncSi/ncSi: silício amorfo/silício nanocristalino/silício nanocristalino

ZnO/PbS-QD: Óxido de zinco/Sulfeto de chumbo-Pontos QuânticosIMM: multijunção metamórfico invertido CTZSSe: Cu2ZnSn(S,Se)4 (kesterite)CdTe/CIS: telureto de cádmio/Cobre Índio Selênio

Melhores Eficiências de Células de Pesquisa

35

Tabela 2.3.1: Quadro atual das eficiências dos módulos fotovoltaicos comerciaisFonte: EPIA 2010. Photon international, March 2010, EPIA analysis. Efficiency based on Standard Test conditions

EFICIÊNCIA DOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS COMERCIAIS

Tecnologia Filme Fino C‐Si CPV

a‐Si CdTe CI(G)Sa‐Si/ mc‐Si

Eletro‐química Mono Poli Multi‐

Junção

Célula

4-8% 10-11% 7-12% 7-9% 2-4%

16-22% 14-18% 30-38%

Módulo 13-19% 11-15% ~25%

Área/kWp ~15m2 ~10m2 ~10m2 ~12m2 ~15m2 ~7m2 ~ 8 m2

Aeficiênciateóricadeumacélulasolardejunçãosimplesédaordemde31%.Ascélulasde junçõesmúltiplas aproveitammelhor o espectro solar sobrepondoduas oumaisjunçõescomlarguradabandadiferentes,ligadasemsérie.Umcéluladeduasjunçõescombinaossemicondutores,GaAseGaSb,enquantoumacéluladetrêsjunçõesresultanacombinaçãoInGaP/InGaAs/Ge.Normalmenteessascélulasdemúltiplasjunçõessãomuitocaraseassimsãoprojetadasparautilizaçãoemaltaconcentraçãodaluzsolar,medianteousodesistemasóticosadequados(guiasdeluz).Oresultadolíquidoqueseesperaéqueo custounitáriodaenergia elétrica seja competitivo comasoutrasalternativasdegeraçãofotovoltaica.

Gráfico 2.3.1: Quantidade acumulada de sistemas fotovoltaicos instalados até 2009 no mundo e a distribuição pelos paísesFonte: Global Market Outlook for Photovoltaics in 2014, maio 2010, EPIA

Aseficiênciasdosmóduloscomerciaissãomenoresquedascélulasfotovoltaicasquesãomedidasemlaboratóriosenãoemcondiçõesoperacionais.ATabela2.3.1resumeoquadroatualdaseficiênciasdomódulosfotovoltaicoscomerciais.

QuantidadeAcumuladaInstaladaporTecnologia,TecnologiaDominante,CustoseCurvadeAprendizado

De 2004 a 2009, a indústria fotovoltaica cresceu emmédia 40% ao ano e o perfildaaplicaçãomudouradicalmentede39%deconexãoàredeelétrica(residencialeprédioscomerciaisindividuaiseempresasdeenergiaelétrica)em2004para95%em2009(EPIA,2001).

OGráfico2.3.1mostraaquantidadeacumuladadesistemasfotovoltaicosinstaladosaté2009nomundoeadistribuiçãopelospaises.

2.3 – Tecnologia

36

AtecnologiadominantecontinuasendooSi(monoepoli),comuma participação de 80% (http://www.pvresources.com/en/top50pv.php,abr./2011),conformeoGráfico2.3.2.OspreçosdosmódulosestãonafaixadeUS$3.0–4.5/Wpeocustodosistemainstalado na faixa de US$ 5–7/Wp, conforme a tecnologia e otamanho.

Os sistemas fixos continuam a ser dominantes nos sistemasfotovoltaicos instalados,emboracomseguimentosolar tenhamsofrido um notável avanço: de 10% em 2004 para 33% emdezembrode2008,conformeoGráfico2.3.3.

Gráfico 2.3.2: Tecnologia solar fotovoltaica predominante

Otamanhodosparquessolares fotovoltaicosdegrandeporteinstaladosnomundoestámudandorapidamente.Emoutubrode2009osoitomaioresempreendimentostinhamumapotênciaentre40a97MW:Sarnia(Canadá,97MW),MontaltodiCastroPV(Itália,84,2MW),FinsterwaldeI,II,III(Alemanha,80,7MW),

Gráfico 2.3.3: Evolução do Uso de Sistemas Fixos e com Seguimento Solar em Sistemas Fotovoltaicos

Figura 2.3.3: Parques de Sarnia (a), Montalto di Castro (b)Fonte: Enbridge Inc. e Quest point solar solutions

a

2.3 – Tecnologia

b

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c.

37

O conjunto descrito acima, juntamente como envelopamento,é conhecido como coletor solar.O fluído térmico, por sua vez,normalmente supre um armazenador térmico. Existem doistipos básicos de sistemas de aquecimentode água residencial:o sistema termo-sifão de circulação natural e o de circulaçãoforçada,conformepodeservistonaFigura2.3.4.

Cont. Figura 2.3.3: Rovigo (c) e Olmedilla (d)Fonte: SunEdison e Explow

OpreçoatualdaenergiaelétricaconvencionalparaumaregiãodealtaradiaçãosolardosEstadosUnidos(Phoenix,2096kWh/anoou5,74kWh/dia)émostradonaTabela2.3.2.Tambémsãoapresentados os custos da geração fotovoltaica e a possívelparidade com a rede em 2015 (ENERGYSOURCES, 2010).Resultados semelhantes em relação à paridade com a redeforamencontradosporRuthereZilles(RUTHEReZILLES,2011)paraoBrasil.

2.3.3 Tecnologia solar térmica

Emboraaconversãotérmicadaenergiasolartenhasidoaplicadahistoricamentedeinúmerasformas,comoporexemplo,deformapassivaemsecagemdemodogeraleaquecimento residencial,neste trabalho serão enfocados duas aplicações de granderepercussãoeconômica imediatasparaoBrasil:oaquecimentodeáguaparafinsresidenciaiseaproduçãodeeletricidade.Essastecnologias,alémdeseremplenamenteouquasecompetitivas,têmumenormepotencialdemercado.

Tabela 2.3.2: Preço da energia e previsão da evolução dos custos da energia fotovoltaica *CPV: fotovoltaico de concentração

Setor

Preço atual da energia elétrica

no mercado (10‐2US$/kWh)

EficiênciaTípica

(%)

Custo da Geração fotovoltaica(10‐2US$/kWh)

Atual 2015

Gerador/Distribuidor 4,0-7,6

30(CPV) >30(CPV)* 8-10

15(Si-c) 13-22 5-7

Comercial 5,4-15,0 15(Si) 16-22 6-8

Residencial 5,8-16,7 15(Si) 23-32 8-10

Figura 2.3.4: Sistema Solar para Aquecimento de Água

Rovigo(Itália,70MW),OlmedilladeAlarcón(Espanha,60MW),Straßkirchen (Alemanha, 54 MW), Lieberose (Alemanha, 50MW)ePuertollano(Espanha,50MW)(http://www.pvresources.com/en/top50pv.php,abr./2011).AFigura2.3.3mostraalgunsdestesparquesfotovoltaicos.

2.3 – Tecnologia

2.3.4 Coletor solar plano, tecnologia e mercado no mundo e no Brasil

Osistemasolarparaaquecimentodeáguaconsistebasicamentedeumabsorvedordaluzsolar,umacaixaouenvelopamentoparaproteçãoemitigaçãodeperdasdecaloreumarmazenadordecalorparadeslocaracargatérmicaentreacoletaeusoouparadiasdebaixonívelderadiaçãosolar.

Oabsorvedorconsistedeumaplacaabsorvedora recobertaounão commaterial seletivo e um sistema para transferência decalordaplacaparaofluidotérmico.

c

d

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38

Atecnologiasolarparaaquecimentodeáguaestáconsolidadatéc-nicaeeconomicamenteesuainserçãonomercadojáéamplaemescalamundialenacional,conformeTabela2.3.3(RENEWABLES,2010).Ainstalaçãoacumuladade150GWtcorrespondeaaproxi-madamentea210.000.000m².Atecnologiapredominanteédetu-boevacuado(50%),seguidapeloscoletoresplanoscomcobertura(32%)esemcobertura(17%),eporaquelacujofluidodetrabalhoéoar (1%).AevoluçãodomercadobrasileiropodeservistonoGráfico2.3.4(DASOL,2011).

Tabela 2.3.3: A Produção Acumulada de Coletores Planos e a Distribuição entre Países

PAÍS/REGIÃO ADICIONADOEM2008(GWt)

ACUMULADOATÉ2008(GWt)

China 21,7 105

Europa 3,3 18,3

Turquia 0,7 7,5

Japão 0,2 4,1

Israel 0,2 2,6

Brasil 0,4 2,4

EstadosUnidos 0,2 2,0

Índia 0,3 1,8

Austrália 0,2 1,4

CoréiadoSul 0,04 1,0

Outros <0,5 <3

TOTALMUNDO 28 149

2.3.5 Coletor solar concentrador para produção de energia elétrica, tecnologia e mercado

Umausinasolartermoelétricaéformadapelosseguintescompo-nentesprincipais:ocoletorsolarconcentradorque,medianteareflexãooudifraçãodaluz,realizaasuacoletaeconcentração,oabsorvedorqueabsorvealuzetransfereocalorparaaumfluidotérmico,umsistemaarmazenadordecalor,umsistemageradordevaporeumsistemaconvencionaldeconversãodeenergiatér-

Gráfico 2.3.4: Evolução do Mercado de Aquecimento Solar Brasileiro

Figura 2.3.5 (a): Esquema de uma Usina Solar Termoelétrica

micaemeletricidade,segundoFigura2.3.5.Nosquatroconceitosaseguirbasicamenteoquedifereéocampodecoletores:asFi-guras(a)e(b)sãoconcentradoresbidimensionaisou linearese(c)e(d)sãoconcentradorestridimensionais.

Existemconcentradoresquetêmoscomponentesrefletivosconhe-cidoscomoheliostatosemquecadaespelhorefletealuzparaumrecipiente linear ou volumétrico, enquantooutros são formadosdeimagem.EmformamaisdetalhadaosistemadegeraçãosolartermoelétricacomtorredepotênciapodeservistonaFigura2.3.6.

Figura 2.3.5 (b): Esquema de uma Usina Solar Termoelétrica

2.3 – Tecnologia

39

Figura 2.3.6: Esquema detalhado de uma Torre Solar Termoelétrica

Figura 2.3.5 (c): Esquema de uma Usina Solar Termoelétrica Figura 2.3.5 (d): Esquema de uma Usina Solar Termoelétrica

2.3 – Tecnologia

40

2.3.6 Evolução recente da tecnologia e mercado

Ahistóriarecentedaevoluçãodasusinassolarestermoelétricasinicia-senadécadade1980.Osprincipaismarcosforam:

Década de 1980

• 1981–AstorressolaresconhecidascomoSOLARI(10,0,MWEUA),CESAI(1,2MWEspanha),THEMIS(2,5MW,França),EU-RELIOS(1,0MW,Itália)eNIO(1,0MW,Japão)foramconectadosàredeelétrica(BRAKMANNeKEARNEY,2002).

• 1984 – Solar ElectricGenerating System I (SEGS1) umausi-nasolartermoelétricacomconcentradorcilíndricoparabólicocompotênciade13,8MWeentraemoperaçãocomercial.

Década de 1990

• 1990–NovecentraistipoSEGSestavamimplantados,emba-sescomerciais(SEGS1,13,8MWe;SEGS2,7,30MWeeSEGS8e9,80MWe)totalizando354MWe.

• 1991–AprincipalconstrutoradosSEGS,aLuzSolar,entraemfalência.

• 1996–AtorresolarSOLARIIde10MWentraemoperaçãoedemonstraaviabilidadedearmazenamentocomsaisfundidos.

• 1990‐2000–Apesardainterrupçãodainstalaçãodesistemascomerciaisdeporte,aspesquisasbásicascontinuaram.

Figura 2.3.11: Usinas Solares do Tipo Torre de Potência: Solar II e PS10 / Fonte: CEMIG

Década de 2000

• 2004–DiscoparabólicocommotorStirlingde150kWfoiim-plantadonos Laboratórios Sandia;o governoespanhol editaumdecretoestimulandoacomprade200MWdeenergiaso-lartermoelétricacomtarifagarantida.

• 2006 – ImplantaçãodausinadeP&D (1MW)da tecnologiacilíndricoparabólicoemSaguaro,nosEUA.

• 2007 – Implantaçãoda planta comercial tipo torre PS10, naEspanhaeNevadaI,de60MWcomatecnologiadeconcentra-dor cilíndrico-parabólico. Inícioda rampade crescimentodacomercialização.

• 2008–AndasolI(Espanha,50MW),aprimeirausinatermo-elétrica deconcentrador cilíndrico-parabólicocom armazena-mento térmico,é comissionada;ademais,Kimberlina (EUA,5MW), aprimeirausina solar termoelétricacomconcentradorlineardeFresnel,foiimplantada.

• 2009–NaEspanhaforamconstruídasPS20(20MW,torreso-lar), as usinas termoelétricas com concentradores cilíndrico--parabólicosdePuertollano,AndasoIIeLaRisca,todoscom50MW,ePE1,comtecnologiadeconcentraçãolineardeFresnel,de1,4MW.NosEUA,foiconstruídaSierraSunTower(5MW).

• 2010–Foramacrescentadasmais5usinastermoelétricascomconcentradorescilíndrico-parabólicosde50MWcadanaEs-panhaeumausinacomtecnologiadeconcentraçãocilíndrico--parabólicacomciclocombinadode5MWe1,5MWdediscoStirlingnosEUA.

AFigura2.3.11mostraatorredepotênciaSolarII,PS10eSierraSun Tower. A Figura 2.3.12 mostra as usinas solares SEGS eAndasol 1, ambas comconcentradores cilíndrico-parabólicos.AFigura2.3.13mostraausinasolardeKimberlinacomtecnologiadeconcentraçãoFresnellineareMaricopa,comdiscoparabólicoemotorStirling.

2.3 – Tecnologia

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2.3.7 Quantidade acumulada instalada por tecnologia e país

Em2010aquantidadeacumuladadeusinassolarestermoelétri-casimplantadasnomundoerade941MW,comapredominân-cia (95%)da tecnologiade concentração cilíndrico-parabólica,conforme Tabela 2.3.5. A distribuição por país torna-se maisequilibrada,sendo46,0%paraosEUAe51,3%paraaEspanha.ConvémressaltaroavançoespetaculardaEspanha,poisadis-tribuiçãoem2009eraaproximadamente30%paraEspanhae70%paraosEUA.OpercentualaltodosEUAeraexplicadopelaexpressiva(354MW)implantaçãodasusinasSEGSentre1985ee1991.AcapacidadeacumuladadasusinasemoperaçãopodeservistanaTabela2.3.6.

Asestimativasdeusinassolarestermoelétricasemconstrução

Figura 2.3.12: Vistas das Usinas Solar SEGS e Andasol 1 / Fonte: CEMIG

Figura 2.3.13: Vistas da Usina Solar de Kimberlina / Fonte: CEMIG

Tabela 2.3.5: Quantidade acumulada de usinas solares termoelétrica operacionais em 2010 por tecnologia

TECNOLOGIA CAPACIDADE (MW) FRAÇÃO(%)

ColetorCilíndrico-Parabólico 893,0 94,9

TorredePotência 37,5 4,0

FresnelLinear 8,4 0,9

DiscoParabólico 1,5 0,2

CSP(Potênciasolarconcentrada)–semdetalhamento

0,25 ≈0

TOTAL 940,65 100,0

PAÍS CAPACIDADE (MW) FRAÇÃO(%)

EUA 432,5 46,0

Espanha 482,4 51,3

Irã 17,25 1,8

Itália 5,0 0,5

Austrália 2,0 0,2

Alemanha 1,5 <0,2

TOTAL 940,65 100,0

Tabela 2.3.6: Quantidade acumulada de usinas solares termoelétrica operacionais em 2010 por país

2.3 – Tecnologia

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to: C

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ouanunciadaspublicadasmostramdiscrepânciasdevidoaousodecritériosdiferentes,períodosdiferentesemconsideraçãoeanãoatualizaçãodasmodificaçõesnoprojetoemtermosdepotência.ConformeFigura2.3.14estãoemconstruçãocercade1934MWeanunciadas9.659MWnosEUA,1.080MWnaEspanha e 6.800MW no restante domundo. GREENPEACE emumapublicaçãocujoanobaseé2009relata560MWemoperação, 964MW em construção e 7.463MW anunciadas.Considerando com cautela esses números é palpável que o

Figura 2.3.14: Estimativa de Redução de Custos da Eletricidade Gerada em Função da Capacidade Instalada AcumuladaFonte: Sargent and Lundy – Assessment of Parabolic Trough and Power Tower Solar Technology Cost and Performance Forecasts, 2003

ritmodecrescimentoeataxadeacumulaçãodeexperiênciae ganho de escala nos próximos anos serão espetaculares.Assim, considerando os valores mais conservativos, pode-seobservarquenospróximoscincoanoso custodaenergiasolar termoelétrica poderá ser paritário com a da redeconvencionaldeeletricidade.Caberessaltaracontribuiçãododesenvolvimento tecnológico como fator muito importanteparaareduçãodocustodaeletricidagerada.

2.3 – Tecnologia

42

Desde a década de 1980 a CEMIG, em colaboração com insti-tuições de pesquisas tais comoUniversidade Federal deMinasGerais/UFMG,PontifíciaUniversidadeCatólicadeMinasGerais/PUC-MINASeUniversidadeFederaldeViçosa/UFV,temrealizadotrabalhospioneirosna inserçãoeusodaenergiasolar.Naáreadatecnologiasolarfotovoltaicaasatividadesfocaramamitigaçãodascondiçõesdepobrezaefaltadeinfraestruturabásica(águaeenergiaelétrica)deextensasregiõesremotasdoestadodeMinasGerais.Em1986foraminiciadososestudosdeviabilidadetécnicaeeconômicavisandoàpreeletrificaçãoruraldeconsumidoresdebaixopotencialdeconsumoemlocaisremoto.

Acontinuidadedesseprojetomaisrecentementeinsere-secomoalternativa para o projeto de universalização do atendimentodeenergiaelétrica conhecidocomoLuzparaTodos.As instala-çõesacumuladasdepequenossistemasdegeraçãofotovoltaicajátotalizam2.500sistemas,queatendemresidências,escolasepostos de saúde. Tambémentre 1981 e 2001 a Companhia deSaneamentodeMinasGerais/COPASAinstaloucercade170sis-temas de bombeamento de água com tecnologia fotovoltaica.FinalmentecabedestacaraparceriaentreaCemigeaAgênciadeCooperaçãoTécnicaAlemã(GTZ)paraestudaraviabilidadedeconversãodoestádioMineirãoedoginásioMineirinhoemedifi-caçõessupridasporenergiaprovenientedepainéisfotovoltaicos.

OlocalseráumadassedesdaCopadoMundode2014eprevêainstalaçãodeumsistemafotovoltaicointegradoaoestádiode640a1.400kWp,dependendodatecnologiadacélulafotovoltai-caaserutilizada.Tambémestáemfaseavançadadeplanejamen-toa instalaçãodeumausinadeenergiasolarfotovoltaica,com

2.4 – Desenvolvimento da Tecnologia em Minas Gerais

capacidadede3MWp,aserconstruídapormeiodeuma jointventureformadapelaCEMIGepelaempresaespanholaSolariaEnergíaeMedioAmbienteS/A.OprojetoestáorçadoemR$40milhões,asereminvestidosemumperíododetrêsanosemeio.

Os chuveiros elétricos, tecnologia dominante no Brasil paraaquecimento de água para banho, possuem uma contribuiçãonegativaparao setorelétrico,elevandoopicodedemandadaredeerepresentandoumpesosignificativonatarifadeenergiados consumidores de baixa renda.Demodo aminimizar essesproblemas,aCEMIGtemestimuladoodesenvolvimentodeumacadeiaprodutivade coletores solares térmicosno Estado. Paraefeito demonstrativo e educacional tem instalado aquecedoressolaresemconjuntoshabitacionais,creches,asilosehospitais.

Esseefeitodemonstrativofoibemsucedidoehojenasmoradiaspopulares Minha Casa, Minha Vida a instalação de coletoressolarestérmicoséfeitarotineiramente.

Em2002aCEMIGeoCentroFederaldeEducaçãoTecnológicade Minas Gerais/CEFET-MG iniciaram o desenvolvimento deum projeto experimental, nunca realizado no Brasil, visando aconstruireoperarumaminiusinatermelétricasolarde10kWe.

Ausinatermoelétricasolarfoiconstruídatotalmentecommateriaisdisponíveis no mercado nacional, e utilizou concentradorescilíndrico-parabólicosparaacaptaçãodeenergia.Essescoletoresfuncionam refletindo a luz do sol, que eleva a temperatura doequipamento,gerandovaporeenergia.Atualmentetrêsmódulosde12mdecomprimentosestãoconstruídosetestados.

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3. Metodologia

3.1 PROCESSODEMAPEAMENTO................................................................................................................45

3.2 COLETAEAVALIAÇÃODOSDADOSSOLARIMÉTRICOS............................................................................46 3.2.1 Qualificaçãodossensores..........................................................................................................46 3.2.2 Períododemedidas...................................................................................................................47 3.2.3 Distribuiçãoespacialdasmedidas.............................................................................................47 3.2.4 Qualificaçãodosdadossolarimétricosmedidosparaumalocalidade......................................47 3.2.5 Basededadosidentificados.......................................................................................................48

3.3 SISTEMASDEINFORMAÇÕESGEOGRÁFICAS..........................................................................................49

3.4 INTERPOLAÇÃOESPACIAL.......................................................................................................................50 3.4.1 Aplicaçõesdainterpolação........................................................................................................50 3.4.2 Tiposdeinterpolação.................................................................................................................51

3.4.3 InterpolaçãoKriging...................................................................................................................52 3.4.4 Mapasdecontorno....................................................................................................................52

3.5 IDENTIFICAÇÃODELOCAISPARAINSTALAÇÃODECENTRAISELÉTRICAS...............................................53 3.5.1 Identificaçãodoslocaismaispromissoresparacentraissolaresconcentradoras.....................53 3.5.2 Recursosolar.............................................................................................................................54 3.5.3 Disponibilidadedeáreaetopografiadoterreno.......................................................................54 3.5.4 Usoeocupaçãodosolo.............................................................................................................54 3.5.5 Riscos.........................................................................................................................................54 3.5.6 Conexãocomaredeelétrica......................................................................................................54 3.5.7 Suprimentodeágua...................................................................................................................55 3.5.8 Disponibilidadedecombustívelououtrosenergéticosparabackup.........................................55 3.5.9 Acesso........................................................................................................................................55

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3.1 – Processo de Mapeamento

Asinformaçõessobreainsolação,aradiaçãosolarglobaleou-trasvariáveismeteorológicasforaminterpoladasespacialmenteevisualizadasatravésdemapas.

Figura 3.1.1: Etapas de Desenvolvimento do Atlas Solarimétrico de Minas GeraisFonte: Azevedo,V. W. B e Tiba,C. Dissertação de Mestrado,2008, PROTEN-UFPE

EssesmapasutilizadosemconjuntocomoutrosmapastemáticosedeumSistemadeInformaçãoGeográfica(SIG)permitiramiden-tificaraslocalidadesmaispromissorasparafuturasinstalaçõesdecentraissolaresconcentradorasdegrandeporte.

AsetapaspercorridasaolongododesenvolvimentodoAtlasSo-larimétricodeMinasGeraisestãomostradasnaFigura3.1.1.Deformageral, as coresmaisquentes representam trabalhospre-paratóriosouprodutosintermediárioseosblocosemazulrepre-sentamosprodutosfinais.

Asfasesdelevantamento,buscadeinformaçõeseanáliseesis-tematizaçãodas informações foramasmais árduasdoprojeto.Constituíram-sedo levantamento, localizaçãoebuscadepubli-caçõesque continhamdadosde radiação,de insolação,mapassolarimétricos,mapasclimatológicosefitogeográficosdeMinasGeraiseestadoslimítrofes.Taisinformaçõesencontravam-sedis-persas,tantoanívelgeográficocomotemporal.

Asfontesinstitucionaisforamdiversas,taiscomo:secretariasdeagricultura, distritosmeteorológicos, universidades, instituiçõesenergéticas,entreoutras.Emfunçãodanecessidadedamaiorco-berturaespacialetemporalpossível,basesdedadoscominfor-maçõesobtidascomsensoresdediferentesclassesdeprecisão,dedistintascoberturasespaciaiseperíodosdemediçãodiferen-tesforamconsideradas,analisadaseconsistidas.Essasinforma-çõesforamorganizadas,resultandoemumbancodedados.

Osprincipaiscritériosparaaavaliaçãodosdadossolarimétricosforam a qualidade dos sensores, o período de medidas e adistribuiçãoespacialdasmedidas.

3.2.1 Qualificação dos sensores

OsheliógrafosdotipoCampbell-Stokesproduzeminformaçõessobreainsolaçãodiária.Nestesequipamentos,aconvergênciadosraiossolaressobreumafaixadepapelqueima,aolongododia,umcertocomprimentoqueéutilizadoparaquantificarashorasdebrilhodoSol.Aqueimaocorrequandoaradiaçãosolardiretasuperaumlimiarvariávelde100a200W/m2 quedependedalocalizaçãogeográficadoequipamento,doclimaedotipodafaixadepapelutilizadaparaoregistro.Quandooequipamentoestá adequadamente instalado, com a utilização de faixa depapel apropriado, o limiar é igual a 120 W/m2. Mediante ouso de correlações simples, com coeficientes apropriados, assérieshistóricasdainsolaçãopodemserutilizadasparaestimarradiaçãosolardiária,médiamensalouanual,comerrosmínimosdaordemde10%.

3.2 – Coleta e Avaliação dos Dados Solarimétricos

Os piranômetros são equipamentos destinados a medira radiação solar global e difusa. Existem diferentes tiposde piranômetros; porém, serão reportados aqui somenteospiranômetrostermoelétrico e fotovoltaico, pois a maioriados equipamentos instalados no Brasil são destes tipos. Oelemento sensível do piranômetro termoelétrico é uma pilhatermoelétrica(conjuntodeparestermoelétricosinterligadosemsérie).Ajunçãoquentedatermopilhaencontra-seemcontatocomasuperfíciedeumdetetor (superfícieexpostaàradiaçãosolar). Os piranômetros fotovoltaicos têm como sensor umfotodiodo;porém,sãodemenorprecisão,alémdeteremumarespostaespectrallimitada(400-1100nm).OspiranômetrossãoclassificadosemclassesconformepodeservistonaTabela3.2.1.AgrandemaioriadosinstrumentosutilizadosparamediçãoemcamponoBrasiltemsidodesegundaclasse(fotovoltaicos).

CARACTERÍSTICAS PadrãoSecundário

PrimeiraClasse

SegundaClassec

Tempoderesposta(95%) <15s <30s <60s

Off-Set•Respostapara200W/m2deradiaçãotérmica•Respostapara5K/hdemudançanatemperaturaambiente

7W/m2

2W/m215W/m2

4W/m230W/m2

8W/m2

Resolução 1W/m2 5W/m2 10W/m2

Estabilidade(Mudançaanualem%daescalaplena) 0,8 1,5 3,0

Respostadirecional(efeitocosseno) 10W/m2 20W/m2 30W/m2

Respostaatemperatura(Erromáximo%devidoavariaçãoabruptanointervalode50K) 2 4 8

Não linearidade (Desvio%, em relação à resposta para uma radiação de 500W/m2, para uma variação na radiação nointervalode100a1000W/m2) 0,5 1,0 3,0

Sensibilidadeespectral(Desvio%emrelaçãoàmédiadentrodointervalode300a3000nm) 2,0 5,0 10,0

Respostaàinclinação(Desvio%darespostaa0ᵒ,planohorizontal,devidoavariaçãode0ᵒa90ᵒa1000W/m²) 0,5 2,0 5,0

Precisão(95%deconfiança)•Totalhorário•Totaldiário

3%2%

8%5%

20%10%

Tabela 3.2.1: Classificação dos Sensores Piranométricos conforme OMM (WMO)

46

3.2.4 Qualificação dos dados solarimétricos medidos para uma localidade

Em conformidade com os comentários anteriores a respeitodos diversos aspectos referentes a medidas solarimétricas, aqualificaçãodosdadossolarimétricosparaumadadalocalidadeobedeceàseguintehierarquização:

1. Dados piranométricos com sensores de primeira classe2. Dados piranométricos com sensores de segunda classe3. Estimativas da radiação solar utilizando a relação de Angstrom

Seexistireminformaçõescomequipamentosiguaisecomprimen-tosdesiguaisdasériehistóricadedados,prevaleceasériemaislonga.Tambémnesseprocessoénecessário ressaltaro caráterartesanaldaqualificaçãodebasesdedados(semprecomproble-masdefalhastemporal,espacialoudecalibração,entreoutros),emqueaapreciaçãodopesquisadorcomlongaexperiênciaacu-muladanotemaémuitoimportante.

ArelaçãoentreainsolaçãodiáriaearadiaçãosolarglobaldiáriamédiamensaléaconhecidarelaçãodeAngstrom,estabelecidaem 1924. A expressão sofreu modificações e atualmente éexpressadaseguinteforma:

H/H0 = a + b (n/N)

em que H e H0 são, respectivamente, a radiação solar globaldiáriaearadiaçãosolarglobaldiárianotopodaatmosferaemvaloresmédiosmensais;neNsãoainsolaçãodiáriaeaduraçãoastronômica do dia em valores médios mensais. Existe umaextensalistadetrabalhosrelativamenterecentesqueprocuramobter melhores coeficientes de regressão a e b, com inclusãode termos não lineares ou de outras variáveis como umidaderelativa,quantidadedeáguaprecipitável,latitudeealturasolar,entreoutros.

A conclusão é que a melhoria nos resultados obtidos com arelação de Angstrom émodesta e insuficiente para justificar oaumentonacomplexidadedoscálculos.

Estes piranômetros acoplados a integradores eletrônicos, emconfiguraçãoderededemedição,realizammedidasdaradiaçãosolar global diária com erros apresentados na Tabela 3.2.1,desdequetodososprocedimentosdemanutençãoecalibraçãoperiódica(nomínimoumavezporano)sejamseguidos.

3.2.2 Período de medidas

Umproblemacentralassociadoàavaliaçãodorecursosolarconsisteemestimaromenornúmerodeanosnecessárioparaobterumaestimativaconfiáveldaradiaçãosolaremdetermi-nado lugar.Trabalhos realizados (VERNICHeZUANNI,1996)comopropósitodeutilizarmedidasde insolação (horasdebrilhodeSol)paradeterminararadiaçãosolarglobal,atravésdarelaçãodeAngstrom,estimaramonúmerodeanosneces-sáriosparaumadeterminaçãoconfiáveldorecursosolar.Osautoresconcluemqueumperíodode14anos forneceumasérie diária estatisticamente estável, não somente para da-dosdeinsolaçãoesuaconversãoemradiação,mastambémpara outras grandezas meteorológicas. Em outras palavras,paraperíodosmaioresque14anospode-seacreditarqueavariabilidade observada, neste caso do recurso solar, deve--se exclusivamente a sua natureza estatística intrínseca, in-dependentementedotamanhodaamostra.Obviamente,emregiões geográficas de climatologias fortemente variáveis aconsideraçãoanteriornãoéválida.

3.2.3 Distribuição espacial das medidas

De forma geral as informações solarimétricas, até as maisabundantes como a insolação diária, não satisfazem todas asnecessidades dos usuários devido à baixa densidade da rededeestações.Estudosrecentessobreavariabilidadeespacialdorecursosolar,emregiõesfitogeográficashomogêneas,mostramquearadiaçãodiáriaglobalmédiamensalpodeserextrapoladaaté200kmdedistânciacomerrosdaordemde15%,comumnível de confiança de 90% (GROSSI GALLEGOS e LOPARDO,1988).Emregiõesgeográficasde relevos fortementevariáveiscomo montanhas e espelhos de água muito grandes (costa)a extrapolação acima não é válida. O tema da extrapolaçãoespacialdaradiaçãosolaraindaéinsuficientementeestudado,sejapelafaltadedadosdeboaqualidade,sejapelavariedadedos locais pesquisados. Portanto, e apesar de sua conhecidalimitação, o critério para qualificação da distribuição espacialterácomoreferênciaapossibilidademencionadaacima.

3.2 – Coleta e Avaliação dos Dados Solarimétricos

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Também foi publicado um bom número de trabalhos quepropõemcoeficientesderegressãodecaráteruniversal.Porém,sabe-se hoje que eles sofrem importantes variações regionaise interanuais inclusive, quando se considera uma mesmaregião. Portanto, a questão metodológica central, quando sedeseja estimar a radiação solar global diária, médiamensal, apartirdesta correlação, resideemsaberquais valoresdea e b devemserutilizadosemregiõesondeoscoeficientesnãoforamdeterminadosexperimentalmente.

Asconstantesa e bpodemserdeterminadasemestaçõesquepossuem equipamentos para ambas as medidas, radiação einsolação.Suavariabilidadeespacial,quepodeserestimadaemuma região comdensidade de estações adequadas, define asdimensõesgeográficasemque,comcertoníveldeconfiança,omesmopardevalorespodeserextrapoladoparaoutrasregiões.

Umaalternativainteressanteéaestimaçãofeitamedianteimagensde satélites, porque é capaz de cobrir larga extensão espaciale razoável extensão temporal. A utilização dessa metodologiaporém necessita de estações solarimétricas terrestres de altaqualidadeparaasuacalibração.Alémdisso,ossensoresinstaladosnos satélites também sofremda descalibração como tempo enormalmente seria necessário um astronauta e equipamentosassociadosparasuarecalibração,oquenormalmentenãoéfeitoporproblemasdecustos.

3.2.5 Base de dados identificados

OsseguintesbancosdedadosforamidentificadoserecuperadosparaoestadodeMinasGerais:

B1 Bancodedadosderadiaçãosolarglobaleoutrasvariáveismeteorológicasmedidos comestaçõesautomáticasparaoperíodode2008até adata atual, emescala horária, peloINMET;

B2 Bancodedadosderadiaçãosolarglobaleoutrasvariáveismete-orológicasmedidoscomestaçõesautomáticasparaoperíodode1998adataatual,emescaladiária,peloCPTEC;

B3 Bancodedadosderadiaçãosolarglobaldiáriamédiamen-salmedidoscompiranômetrotermoelétricosparaoperíodo1984-1985pelaCEMIG;

B4 Bancodedadosderadiaçãosolarglobaldiáriaparaoperíodo1984-1985,semidentificaçãodesensor,medidospelaCEMIG;

B5 Bancodedadosde insolaçãodiáriamédiamensalmedidoscom heliógrafos Campbell – Stokes no período 1960-2010peloINMET;

B6 AtlasSolarimétricodoBrasil,comcompilaçãodosdadosterres-tresaté1995paratodooBrasil,feitopeloCEPLE-UFPECHESF;

B7 AtlasdeIrradiaçãoSolarparaoBrasilestimadomedianteima-gensdesatélitespeloCPTECem2005.

Nome do Banco de Dados – Instituição Sensor Escala de medição Período No.localidades

Hist.Calibração

B1–INMET Fotovoltaico Horária 2008-2010 49/MinasGerais s/registro

B2–INPE Fotovoltaico Diário 2008-2010 31/MinasGeraiseestadoslimítrofes* s/registro

B3–CEMIG Piranômetrosegundaclasse Diário 2008-2010 13/MinasGerais s/registro

B4–CEMIG Nãoidentificado Mensal 1984-1986 s/registroMinasGerais s/registro

B5–INMET Heliógrafo Mensal 1960-1990 58/MinasGerais s/registro

B6–ATLASSOLARIMÉTRICO Compilaçãodedados Diário 1960-1995 500/Brasil –

B7–ATLASIRRADIAÇÃO Estimativasatélite Anual/Mensal 2004-2005 Brasil –

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3.2 – Coleta e Avaliação dos Dados Solarimétricos

* Foram consideradas 12 estações em Minas Gerais e 19 estações em estados limítrofes, para alimentar os dados de interpolação

49

3.3 – Sistemas de Informações Geográficas

OGeoprocessamento surgiunasdécadasde60e70do séculoXX,inicialmenteutilizadosobretudocomobjetivosmilitares.Atu-almente,suautilizaçãoestácadavezmaispresenteemdiversasáreasdoconhecimentoeemnossasatividadesdocotidiano(MA-TOS,G.M.S.2010).

OGeoprocessamento pode ser definido comoum conjunto detecnologiasquepermiteacaptação,oarmazenamentoeamani-pulaçãodedadosgeográficos.Écompostodealgumastecnologiasprincipais,entreoutras:oSensoriamentoRemoto,aCartografiaDigital,osSistemasde InformaçõesGeográficas(SIGouGIS,noinglês)eosSistemasdePosicionamentoGlobal(GPS)(MELGAÇO,2005;ABREU,J.F.eBARROSO.L,2003).

OSensoriamentoRemotoéatecnologiaquepermiteobterima-genseoutrostiposdedadosda superfície terrestreatravésdacaptaçãoedoregistrodaenergiarefletidaouemitidapelasuper-fície, semquehajacontato.Emoutraspalavras,as imagensdesatéliteefotografiasaéreascaptadasporsensoresespeciaissãoprocessadaseanalisadasparagerarinformaçõessobreaáreadasuperfícieterrestreemestudo.

Oavançodacomputação,especialmentedaComputaçãoGráfi-ca,viabilizouousodaCartografiaDigital.Comestatecnologia,épossíveldesenharosmapasemmeiodigitalcomoempregode

programasdecomputadorquetornamesteprocessomuitomaiseficaz.Possibilitou-se tambémqueaatualizaçãoeadivulgaçãodestesmapassejamfeitasdeformamaisrápidaesimplificada.Destemodo,pode-seconcluirque“aCartografiaéumaciênciatãoantigaquantoàespéciehumanaetãonovaquantoojornaldehoje”(BRITO,2004).

SegundoMELGAÇO (2005), nos Sistemas de Informações Geo-gráficas (SIGs) estãoasmaiorespotencialidadesdoGeoproces-samento.OsSIGspossibilitamacaptura,armazenamento,mani-pulaçãoaapresentaçãodedadosgeoreferenciadosquepodemestarrelacionadosadiferentestemáticas.Estesdadossãoarma-zenadosembancosdedadosgeoreferenciadosepodemserpro-cessadoseconsultadosparagerardiferentestiposderesultados.

OGPS(SistemadePosicionamentoGlobal)éumsistemaformadoporumarededesatélites(entre24e32satélites),quetransmi-temsinaisdemicroondasparaosreceptorespresentesnasuper-fície terrestre, possibilitando fazer leituras de sua localização edahora localcombastanteprecisão.Estesistemafoidesenvol-vidopeloDepartamentodeDefesaamericano,masatualmenteéutilizadoemtodoomundo.OsreceptoresGPSestãobastantespopulareseacessíveis,sendoutilizadostantonomeiocientíficocomoemcelulares,automóveis,transporterodoviárioeparavá-riasoutrasaplicações.

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3.4 – Interpolação Espacial

Interpolaçãoéummétodoutilizadoparagerarnovosdadosba-seando-seemumconjuntodiscretodedadosconhecidos.Estesdadosconhecidospreviamentesãoobtidosatravésdacoletadedados ou de experimentação. Em uma definiçãomais técnica,pode-sedizerquea interpolaçãoéumtipodeajustede curvaquepermitedeterminarumafunçãoquerepresenteosdadosdaamostra,possibilitandoaestimativadenovosdados.Comoafun-çãogeradaatravésdainterpolaçãoéumaversãosimplificadadafunçãooriginaldoproblema,poisestábaseadaemumaamostradosdados,elapossuiumpercentualdeerroeumcustodeacor-docomométododeinterpolaçãoutilizado.Algunsmétodosdeinterpolaçãopossuemmeiosdecalcularumindicadordeproba-bilidadedosresultadosobtidosestaremcorretos.

SegundoBurrougheMcDonnell (1998),umconceitomaisgeo-gráficodeinterpolaçãoserefereaonomedadoaoprocessodeestimar valoresdeatributosdedeterminados locaisbaseando--senasmediçõesdeoutroslocaisdamesmaáreaouregião.Estaestimativadosdemaispontosdeumaáreabaseando-seemumaamostraéumprocedimentomatemáticoquedependedaquan-tidadedepontosnaamostraedoobjetivodainterpolação.Nesteprocessosãoutilizadososvalorescolhidosemdeterminadospon-tosdaáreaestudada,sendoqueospontosqueestãomaispró-ximostêmmaiorchancedeteremvaloresiguaisdoquepontosqueestãodistantesunsdosoutros,conformeaPrimeiraLeideGeografia,propostaporWaldoTobler (ABREU,2003)Destafor-ma,osdiversosmétodosde interpolaçãoutilizama informaçãodealgunspontosparacalcularospontosvizinhosechegaraumasuperfíciecontínuaestimada(BURROUGHeMCDONNELL,1998).

Watson (1992) conceitua interpolação como umprocedimentonumérico para gerar umaestimativada dependência funcional

emumadeterminadalocalização,baseando-senoconhecimentodadependênciafuncionaldavizinhança.Paraele,ainterpolaçãogeraumaestimativainformadadodesconhecido.Adispersãodospontosdaamostraéumfatorimportantenesteprocesso.Éde-sejávelqueadistribuiçãodospontossejauniformenaáreaes-tudadaparagerarummapamelhor.Entretanto,deacordocomos estatísticos, uma amostra totalmente padronizada pode sertendenciosa,oquesugereautilizaçãodeumaamostraaleatória(BURROUGHeMCDONNELL,1998).

Quandoosdadosdasamostrassãoutilizadosparaestimarvalo-resdelocaisforadeumaáreaconhecida,oprocessoéchamadodeExtrapolação.Geralmente,osresultadosdaextrapolaçãosãomenos significativos e estão sujeitos a umamaior incerteza, jáqueestãoemumaáreadesconhecida.

3.4.1 Aplicações da interpolação

Existemdiversas aplicações da interpolação emvárias linhasdasciências.Estesmétodossãoconstantementeutilizadosemdiferentes áreasda ciência comoa geografia, a estatística, aengenharia e a computação gráfica (utilizados no processa-mentodigitaldeimagens,emjogosdigitaisesimuladoresderealidadevirtual).

Nestetrabalho,osmétodosdeinterpolaçãosãoutilizadosparagerar ummapa de contorno, baseando-se em alguns dadosamostrais. Desta forma, é necessário o uso da interpolaçãoparaterumasuperfíciecontínuaestimada,aqualseráutilizadapara traçar as linhas de contorno ou isolinhas. (ABREU, JF eBARROSO,L,2003).

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3.4 – Interpolação Espacial

3.4.2 Tipos de interpolação

Existem vários métodos de interpolação, que se dividem deacordo com o tipo e a quantidade de dados da amostra, aextensão da área a ser estudada, a sua dispersão no espaço eo númerode variáveis envolvidas no problema. Com relação àquantidadededadosdaamostraeàextensãodaáreaestudada,osmétodosdeinterpolaçãopodemserclassificadosemglobalelocal (BURROUGHeMCDONNEL,1998).Na interpolaçãoglobalsão utilizados todos os dados disponíveis para fazer previsõespara toda a área de interesse do problema, enquanto que ainterpolação local trabalhaapenasumaárea reduzidaao redordos dados a serem interpolados, gerando estimativas apenasparaavizinhança.SegundoBurrougheMcDonnell(1998),algunsexemplos de métodos globais são superfícies de tendência,modelosde regressãoeanáliseespectral. Jáosmétodos locaismais conhecidos são “vizinho mais próximo” (polígonos deThiessen),inversodoquadradodadistância(IDD)esplines.

A disposição espacial dos dados da amostra também podeser utilizada como forma de classificação dos métodos deinterpolação.Deacordo comBurrougheMcDonnell (1998),osdadospodemsercoletadoscomoumaamostradistribuídaregularouirregularmentenoespaço.Aamostradedadostambémpodeserobtidaapartirdeumasuperfíciequejápossuiumgridregularcomoosdadoscoletadosapartirdeimagensdesensoriamentoremoto ou imagens digitalizadas. Estes métodos podem serclassificadoscomodegridregular,degridirregularoudedadosdispersos.Algunsdosmétodosutilizadosparaamostrasregularessão interpolação bilinear, interpolação bicúbica, superfíciede Bézier, de Lanczos, interpolação trilinear e interpolaçãotricúbica. As amostras dispersas podem ser interpoladas poroutros métodos mais conhecidos, como aqueles baseados emTIN(Triangular Irregular Network:MalhaTriangularIrregular),oinversodoquadradodadistância(IQD),kriging (krigagem)edesplines(TPS – Thin Plate Spline).

O número de variáveis envolvidas no problema tambémpodeseruma formadeagruparosmétodosde interpolaçãoutilizados.Estesmétodospodemconterumaoumaisvariáveisenvolvidas, sendo classificados em métodos de uma, duase três dimensões e alguns que podem ser utilizados paraqualquernúmerodedimensões.A interpolaçãopor “vizinhomaispróximo”,porexemplo,podeserutilizadaemproblemasdequalquernúmerodedimensões.Comoexemplodemétodosqueutilizamduasdimensões,háasinterpolaçõesbilineareabicúbica,assimcomoháas interpolaçõestrilinearetricúbicaqueutilizamtrêsdimensões.

Watson (1992) ressalta que os métodos de interpolação maisconhecidos estão divididos em métodos que utilizam funçõesajustadas (fitted functions) e métodos que utilizam médiasponderadas,osquaissãoaplicadosemdoistiposdeproblemasdeinterpolação:superfíciesexploratóriasesuperfíciesjáexistentes.Para ele, os métodos de interpolação podem ser executadosmanualouautomaticamenteatravésdousode computadores.Watson sugere uma classificação dosmétodos de interpolaçãosegundooalgoritmoutilizado:

•Métodosbaseadosnadistância•Métodospolinomiaisqueempregamfunçõesajustadas (fitted functions)•Métodosbaseadosnatriangulação•Métodosbaseadosemretângulos•Métodosbaseadosnavizinhança Nestetrabalho,foramutilizadosométododeinterpolação kriging (krigagem)emapasdecontorno.

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3.4 – Interpolação Espacial

3.4.3 Interpolação kriging

A interpolação kriging, também conhecida como krigagem ouProcessoGaussiano de Regressão, é ummétodo geoestatísticode regressão utilizado para aproximar ou interpolar dados. Akrigagemtambémpodeserdefinidacomoumaformadeprediçãolinearoudeinferênciabayesiana.Estemétodo,queerautilizadonaáreademineração,ébastantepoderosoefoidesenvolvidopelomatemáticofrancêsGeorgesMatheronapartirdostrabalhosdeseuinventor,oengenheirodeminassul-africanoDanielG.Krige.

Estatécnicaassumequeosdadosdeumadeterminadapopulaçãoseencontramcorrelacionadosnoespaço,ouseja,senumpontoopesooumassaéigualax,émuitoprovávelqueseencontremresultadosmuitopróximosdexquantomaispróximosseestiverdopontop.Pode-sedizerqueakrigagemassumequeavariávelqueestásendointerpoladaéumavariávelregionalizada,ouseja,possuicertograudecorrelaçãoespacial.

Este método utiliza o variograma para expressar a variaçãoespacialeminimizaoerrodosvaloresestimados.Oprocessodeestimaçãoé feitoporumadistribuiçãodevaloresconhecidos.Existemváriostiposdekrigagemcomoakrigagemordináriaeacokrigagem.Adiferençaentreestestiposdekrigagem,deumamaneirageral,estánasdiferençasdasmédiaslocaisutilizadas,que podem ser consideradas constantes e semelhantes àsmédias da população (krigagem simples) ou estimadas combase nos pontos vizinhos (krigagem ordinária). A co‐kriging é umaextensãodosmétodosanterioreseéutilizadaparaestimarumavariávelquenãoestáamostradacomamesmaintensidadedeoutrasduas,asquaissãoespacialmentedependentes.

3.4.4 Mapas de contorno

SegundoWatson(1992),oprocessodegeraçãodomapadecontorno,chamadodecontouring,estácondicionadoàrepresentaçãodeumadeterminadasuperfície,aqualestárelacionadacomumconjuntodedados.Suanaturezapodesertopográficaououtrasquaisquerquerepresentamaocorrênciadeumfenômenonoespaço.Osmapasdecontornosãocomumentegeradosatravésdavariaçãodeumafunçãobivariadaquegera,porsuavez,umasuperfíciecontínuaemtrêsdimensõesnoespaço.Noscasosemqueosvaloresdafunçãosãoconhecidosapenasemalgumaslocalidades,sãoutilizadosmétodosde interpolaçãoparaestimarocomportamentodo fenômenoemumaregião(TOBLER,1979).

Assuperfíciescontínuaspodemserrepresentadaspormodelosdelinhasdecontornoouporgrids,quepodemserregularesouirregulares (COMBER;PROCTOR;ANTHONY,2007).As linhasdecontorno,chamadasdeisolinhasouisoplets,sãolinhascurvilíneastraçadas por pontos de igual valor. 0s modelos representadospor grids regulares discretos e grids irregulares são imagensdesuperfíciescujavariaçãoda funçãoé representadapor tonsdiferentesdecoroudecinza.

Mesmo que os dados representados nas superfícies contínuaspossuam três dimensões (duas dimensões da localização noespaçoeumadimensãoquerepresentaoatributodalocalização)eles são representadosapenasporduasdimensõesnosmapasde contorno, já que a terceira dimensão é representada pelascoresoupelas isolinhas.As isolinhasquefazempartedomapade contorno são traçadas unindo-se os pontos de igual valor,gerando, por exemplo, um caminho demesma intensidade noespaçorepresentado.

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3.5 – Identificação de Locais para Instalação de Centrais Elétricas

3.5.1 Identificação dos locais mais promissores para centrais solares concentradoras

A identificaçãodos locaismais favoráveisparaa instalaçãodecentraiselétricassolaresdegrandeporte,sejamtermoelétricasoufotovoltaicas,exigepreviamenteosprocedimentosesquema-tizadosnaFigura3.5.1(GROSSIGALLEGOSeLOPARDO,1988).

Osprocedimentossãoaplicadoscomas informaçõesdocumen-taisexistentespreviamenteeporissoérecomendadoquesejamfeitasvisitasin locoparaaratificaçãoounãodessasinformações.

Paraoconjuntodeáreas resultantesdestafiltragem,é interes-santeiniciar imediatamenteasmediçõesderadiaçãonesseslo-

Figura 3.5.1: Procedimentos favoráveis para instalação de centrais elétricas solaresFonte: Azevedo, V. W. B e Tiba, C. Dissertação de Mestrado, 2008, PROTEN-UFPE

cais,porquearadiaçãosolaréavariáveldemaiorpesonaecono-micidadedofuturoempreendimento.

Comas radiaçõesmedidas durante umano (o ideal seria pormais de 3 anos) e levando em consideração todos os outrositensmencionados,aescolhadeondedeveráseroempreen-dimentoéfeita.Nocasodecentraissolaresparaproduçãodeeletricidadeutilizandomédiasoualtasconcentrações,são im-prescindíveislocaiscomaltonívelderadiaçãosolardireta.

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3.5 – Identificação de Locais para Instalação de Centrais Elétricas

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3.5.2 Recurso solar

Umacentraltermoelétricaoufotovoltaicasolarcomconcentra-çãorequeraltaincidênciaderadiaçãosolardiretanormal.Assim,porexemplo,umconcentradorsolarutilizasomente(emtermospráticos)aparceladiretadaradiaçãosolarqueincideemsuasu-perfície.Deacordocomaequaçãoabaixoaradiaçãosolar inci-dentenoplanode coleçãodo concentrador (Ic) é determinadapelacomponentediretanormal(Ib)somadaacomponentedifusa(Id)divididapelaconcentração(C).

Então,nascentraissolaresondeexisteumarazãodeconcentra-çãode50<C<100,típico,porexemplo,dascentraiscomerciaisdetecnologiadeconcentradorcilíndrico-parabólico,acontribui-çãodacomponentedifusaédesprezível,ouseja,Ic≈Ib.Porisso,paraoestudodalocalizaçãoótimadestascentrais,faz-seimpres-cindíveloconhecimentodaradiaçãosolardiretanormal.

Parasistemasdebaixaconcentraçãoouplanos,essefatoréme-norcrítico,mas,mesmoassim,oprerequisitoaindaéumbomnívelderadiaçãosolarglobal,oquenormalmenteocorreemre-giõestambémdealtaincidênciaderadiaçãosolardireta.

3.5.3 Disponibilidade de área e topografia do terreno

Concentradorescilíndrico-parabólicostêmdemandaporáreasre-lativamentegrandes.Umacentralsolarconstituídadeumausinade80MWe requer cercade500.000m² (semconsideraçõesdearmazenamentotérmico)dearranjodecoletores.Ofatordeescaladerivadodasexperiênciasdeconstruçãodecentraissolaresmostraqueévantajosoinstalarváriasusinasadjacentes,constituindoumparquesolar.Assim,adisponibilidademínimadeáreapoderiaserde2a8km²,paraainstalaçãosucessivaemodulardessascentrais.

Atopografiadoterrenoondeseráimplantadaacentralsolarde-terminaaaceitabilidadedolocalsegundoseuimpactonocustorelativoàpreparaçãoenivelamentodoterreno.Esselocaldeveseromaisplanopossível(comdeclividademenorque2%);po-

rém,osuficienteparapermitirumadrenagemnaturaldoterreno.Emrelaçãoaohorizontevisualdocampodecoletoressomentesão permitidas obstruções (morros, árvores, torres ou outras)comângulosvisuaismenoresdoque10°.

3.5.4 Uso e ocupação do solo

Na implantaçãodeumacentralsolardevemserconsideradasaspermissõeseeventuaisrestriçõesdeutilizaçãodosolo.Aspermis-sõesreferem-seàsquestõesderelaçãocontratualestabelecidaen-treosproprietáriosdaterraeosdesenvolvedoresdoprojeto,aopassoquearestriçãorefere-seàutilidadedestinadaaosolo.Nes-tesentido,observa-sequeregiõesdeáreasurbanasouexpansãourbana,ÁreasdeProteçãoAmbiental (APAs),áreasdeproduçãodealimentos(cultiváveis),territóriosquilombolaseterritóriosindí-genas,porexemplo,sãoconsideradasregiõesinadequadasparaainstalaçãodascentraissolares.Asregiõessecaseáridassãoconsi-deradastípicasparaaimplantaçãodestascentrais.

3.5.5 Riscos

Ohistóricodosdesastresnaturais taiscomotremoresdeterra,rajadas de vento muito fortes, tempestades de areia, granizo,raios,entreoutrossãofatorespotenciaisdedanosoude inter-rupçãodofuncionamentodascentraissolares.Tambémdeveserconsideradaaqualidadedosolo.

3.5.6 Conexão com a rede elétrica

Osrequisitosdeconexãocomaredeelétricaparaumacentralso-larqueusacoletorescilíndrico-parabólicossãosemelhantesaosdeoutrasusinasavapor.Umausinaqueproduz80MWedepotência,porexemplo,devedispordelinhasdetransmissãode230kV.Alémdecapacidadedecarga,deve-seconsideraroutroaspectoimpor-tante:adistânciaentreacentralsolareaslinhasdetransmissão.Oscustosefetivoscomaconstruçãodenovaslinhasdetransmis-sãosão,emgeral,muitoaltosedependemdoníveldevoltagemdalinhaedeseucomprimento.Assim,acentralsolardeveestarposicionadaomaispertopossíveldelinhasdetransmissão.

Ic = Ib + Id

C

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3.5 – Identificação de Locais para Instalação de Centrais Elétricas

3.5.7 Suprimento de água

Uma usina com coletores cilíndrico-parabólicos de 50 MWeoperando durante 350 dias no ano e 10 horas por dia, porexemplo,usacercade500.000m3deáguaou1500m3/dia.Estaáguaénecessáriaparaastorresderefrigeração(cercade90%),geraçãodevapornociclodepotência(8%)eparaalimpezadosespelhos (2%).O fluxotípico para a torre de refrigeração é de320m³/h. A água deve ter também qualidade adequada paraevitarincrustaçõeseoxidaçõesdosequipamentos.

Adisponibilidadedeáguaéumaquestão importantenaregiãodo semiárido, haja vista que se conhece a relativa escassez demananciais hídricos de superfície, o que põe em evidência aimportânciadaságuassubterrâneas.

3.5.8 Disponibilidade de combustível ou outros energéticos para backup

Combustíveisououtrosenergéticosparabackupsãonecessáriospara a operação híbrida da central solar (recurso solar +combustível).Istoéparticularmenteimportanteduranteospicosdedemandaporeletricidade.Nascentraissolarescomcoletorescilíndrico-parabólicosexistentesnoexterioréusadoogásnaturalcomocombustíveldebackup.Naregiãodosemiáridonordestino,deve-seconsiderar,alémdeste,apossibilidadedeutilizaroóleocombustível,obiodiesel,eaindaoóleodiesel.

Alémdadisponibilidadedecombustíveisououtrosenergéticospara backup, deve-se considerar outra questão: se a geraçãohíbrida é uma exigência para a implantação da central, aproximidade da usina com as fontes destes combustíveis. Asdistâncias muito grandes podem tornar a opção de operaçãohíbridaeconomicamenteinviável.

3.5.9 Acesso

O acesso ao local é relevante pela necessidade de transportarequipamentos de grande porte e frágeis (espelhos de vidro).Oscritériosparaclassificaroacessosãoa larguradasrodovias,a qualidade da superfície das estradas e a possibilidade demanobrasdeveículosdegrandeporte.

O conjunto das informações mencionadas é padronizadoem planos de informação (mapas georreferenciados) quesão cruzados, resultando assim em informações úteis paraidentificaçãodoslocaismaispromissores.

Os seguintes planos de informação foram utilizados paraidentificaçãoinicialdasregiõesmaispromissorasdoestado:

• Radiação solar direta normal (SWERA, 2005)• Declividade (SRTM)• Recurso hídrico • Linha de transmissão (CEMIG)• Uso e ocupação do solo (Embrapa)

Particularmentenessa fasedo trabalho (identificaçãodos sítiosmaispromissores)foramconsideradasastrêsprimeirasvariáveis,emboranoAtlas tenhamsidoapresentados todosessesplanosdeinformação.Aconsideraçãomaisdetalhadadetodososplanosdeinformaçãoéumatarefaposterior,quandosepretendafazeraescolhadolocalparainstalaçãodeumacentralsolar.

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4. Mapas solarimétricos de Minas Gerais

4.1 MAPASSOLARIMÉTRICOSDEMINASGERAIS....................................................................................57 4.1.1 Introdução.....................................................................................................................................57 4.1.2 Critériosgeraisparaelaboraçãodosmapas..................................................................................57 4.1.3 Filtragem.......................................................................................................................................57 4.1.4 AvaliaçãodorecursosolaremMinasGerais.................................................................................58

4.2 ESTAÇÕESSOLARIMÉTRICAS...............................................................................................................60 4.2.2 Estaçõescomheliógrafos..............................................................................................................60 4.2.1 Estaçõescompiranômetros..........................................................................................................60

4.3 RADIAÇÃOSOLAR.................................................................................................................................61

4.4 INSOLAÇÃO............................................................................................................................................65

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4.1 – Mapas Solarimétricos de Minas Gerais

4.1.2 Critérios gerais para elaboração dos mapas

Paraelaboraçãodosmapassolarimétricasosseguintescritériosgeraisforamseguidos:

1. Considerando que os erros associados às medidascom piranômetros fotovoltaicos (sensores de segundaclasse conforme a OMM) acoplados aos integradoreseletrônicoscomerrosdecalibraçãode5%ecomderivasde2%aoanoesemregistrosderecalibração,érealistaadmitirumerrodocampodemediçãodaordemde10a15.Oíndiceinferioréparaumredecomboamanutençãoecalibragemcomfreqüênciade24meses;

2. Foram levados em consideração valoresmédios da radiaçãosolarobtidosemestadoslimítrofes;

3. Foramutilizados, comoapoio complementar, cartaspluvio-métricasemapasdecoberturavegetaldoestadodeMinasGerais;

4. Osvaloresderadiaçãosolarglobaldiáriamédiamensaleanu-alforamexpressosemkWh/m².dia,unidadeusualnosetordeenergiaelétrica;

5.ComonãoeraconhecidaaqualidadedosdadosdeinsolaçãoobtidoscomheliógrafosdotipoCampbell-Stokes,admitiu-sea prioriumaconfiabilidadeigualparatodos,considerandoumerronãoinferiora15%;

Emfunçãodasconsideraçõesanteriores, foiestabelecidocomoespaçamento adequado entre isolinhas sucessivas o valoraproximadode0,5kWh/m².dia.Estevalorcorrespondeaoerroinstrumentalde10%,supondoofundodeescalainstrumentalde5,5kWh/m²ou18MJ/m².

Damesmaforma,oespaçamentoentreisolinhasdeinsolaçãofoifixadoem1h/dia.

4.1.3 Filtragem

Os bancos de dados identificados e recuperados conformea Tabela 3.2.2 do Capitulo 3 foram analisados e filtrados. Oprocedimentodefiltragemincluiaobservaçãomanualdosdadosedascondiçõesdasestaçõesaolongodotempoporexperientesespecialistasmineirosemmeteorologia.Apósosprocedimentosde filtragem, os seguintes dados foram selecionados para aconfecçãodosmapasderadiaçãosolareinsolação:

• 49estaçõesdobancodedadosB1 (INMET, 2008-2010), emescalahorária,porserumaredebemdistribuídaerecentee,porisso,provavelmenteaindacalibrada;

• 31estaçõesdobancodedadosB2 (INPE,2008-2010)de ra-diaçãosolarglobaleoutrasvariáveismeteorológicas,medidascom estações automáticas para o período 2008/2010, peloINPE.Afimdeaumentaradensidadedasestaçõesconsidera-daseasseguraracontinuidadeespacial, foramconsideradas12estaçõesinternasaMinasGeraise19estaçõessituadasemestadoslimítrofes;

• 6estaçõesdobancodedadosB3(CEMIG,2008-2010)dera-diaçãosolarglobaleoutrasvariáveismeteorológicas,medidascomestaçõesautomáticasemescaladiáriapelaCEMIG(ape-nasparcialmente,umavezque,deacordocomaexperiênciaacumuladadosmeteorologistas,algumasnãoeramconfiáveis,porexemplo,pelamudançadelocal);

• BancodedadosB(INMET,1960-2010)deinsolaçãodiáriamé-diamensal,medidacomheliógrafosCampbell-Stokesnoperí-odo1960-2010.Mesmocommuitasfalhas,principalmenteemtemposmaisrecentes,éaúnicacomtalabrangênciatemporaleespacial.

O banco de dados B4 (CEMIG, 1985-1985) de radiação solarglobaldiáriamédiamensal, emboramedida compiranômetrostermoelétricos,foidescartado,porqueasérietemporalecurtaeantigaeacoberturaespacialérelativamentebaixa.

4.1.1 Introdução

QuandosepropõeatarefadeelaborarumAtlasdeumrecursorenovávelcomoaenergiasolar,pretende-sequeomesmorefli-ta,apartirdas informaçõesexistentes,adistribuiçãoglobaldomencionadorecurso,deixandodeladonestaetapa,asparticula-ridadesprópriasdepequenaemédiaescala,peranteasparticu-laridadesdemacroescala.

Dentro das possibilidades oferecidas pelas informações dispo-níveis,busca-secompatibilizarabasededados(deprocedênciamuito diversa, tanto pelo instrumental comque foramobtidosquantopelaextensãoespacialetemporaletratamentoaquefo-ramsubmetidos)edeterminargrandeszonas,bemdiferenciadas,semperderdevistaocaráterpreliminardoprodutofinal.

Comoconsequênciadisso,devemaparecerregiõesnasquaisse-rãonecessáriasnovasmedidasquenãosefizeramantesadequa-damente,outrasnasquais seráconvenienteaumentaradensi-dadedasestaçõesdemedidaseoutrasemqueseránecessáriorevisara instrumentação,afimdecompatibilizarosvaloresob-tidos,ouracionalizarasuadistribuição,ondeacoberturaespa-cialéexcessiva.Estassituaçõesocorrememtodasasregiõesdomundo,porqueasredesdemediçãoexistentesnãoseencontramdistribuídasespacialmentedemodoapropriadoecomsimulta-neidadetemporal.Émuitodifícil,senãoimpossível,compatibili-zaranecessidadeidealdeinformação(distribuiçãoespacialidealdeestações)comapossibilidadereal(econômica)deinstalaçãoemanutençãodestarede.

4.1 – Mapas Solarimétricos de Minas Gerais

58

Osoutliersforamidentificadosmedianteotreinamentodeumaredeneuralartificialparaestabelecerasrelaçõesfuncionaisentreas radiaçõesmensais e variáveis espaciais (latitude, longitude ealtitude).Foramconsideradosoutliersosdadosderadiaçãocomumavariaçãointeranualacimade15%.Então,osdadosoriginaisforamsubstituídospelosestimadosapenasnocasodeexistênciadessesoutliers.

4.1.4 Avaliação do recurso solar em Minas Gerais

Ascartasdeisolinhasderadiaçãosolarglobaldiáriamédiamensale anual descrevem de forma adequada os dados disponíveisem Minas. Considerando as características das informaçõesexistentes, as cartas preparadas constituem o conjunto maisatualizadoedemelhorqualidadeelaboradosobreorecursosolaremMinasGerais.

As cartas de radiação solar mensal mostram claramente,para cada mês, regiões bem diferenciadas e razoavelmentecorrelacionadas com as condições pluviométricas e horas deinsolaçãocorrespondentes.

As regiões desérticas domundo são asmais bemdotadas derecursosolar.AssimaregiãodacidadedeDongola, localizadano DesertoArábico,noSudão,earegiãodeDaggetnoDesertode Mojave, Califórnia, Estados Unidos, são exemplos delocalidades excepcionalmentebemservidasde radiação solar.Para efeito de comparação, são mostrados na Tabela 4.1.1os valores de radiação solar diária média mensal, máxima,mínima e anual para estas duas localidades e algumas outrasdo Brasil, particularmente de Minas Gerais, conforme Figura4.1.3.2.Comopodeservistonessatabela,asáreaslocalizadasnoNortedeMinasGerais(microrregiõesdePirapora,Januária,MontesClaroseJanaúba)têmvaloresdaradiaçãosolardiária,médiaanualcomparáveisàsmelhoresregiõesdomundo,comopor exemplo, Dagget. Além disso, as variações sazonais paraNortedeMinasGeraissãomenores,oquepoderáresultaremimportantes vantagens técnicas e econômicas dos sistemassolaresinstaladosnessasregião.

Localidade Latitude Hh (mínimo)(kWh/m2)

Hh (máximo)(kWh/m2)

Hh (anual)(kWh/m2)

Hh (max.) / Hh (min.)

Dongola–Sudão 19°10´ 5.3(Dez) 7,7(Mai) 6,6 1,4

Dagget–EUA 34°52´ 2,2(Dez) 8,7(Jun) 5,8 4,0

Belém–PA–Brasil 1°27´ 3,9(Fev) 5,5(Ago) 4,9 1,4

Floriano–PI–Brasil 6°46´ 4,7(Fev) 6,2(Set) 5,5 1,3

Petrolina–PE–Brasil 9°23´ 4,5(Jun) 6,3(Out) 5,5 1,4

BomJesusdaLapa–BA–Brasil 13°15´ 4,4(Jun) 5,9(Out) 5,5 1,3

Cuiabá–MT–Brasil 15°33´ 4,1(Jun) 5,6(Out) 5,0 1,4

Montalvânia–MG–Brasil 14°25´ 5,1(Abr) 7,1(Jan) 6,1 1,4

Espinosa–MG–Brasil 14°55´ 4,8(Jun) 6,9(Jan) 5,8 1,4

Mocambinho–MG–Brasil 15°03´ 4,9(Jun) 6,8(Fev) 5,8 1,4

SãoRomão–MG–Brasil 16°22´ 5,0(Jun) 6,8(Fev) 5,9 1,4

BeloHorizonte–MG–Brasil 19°53´ 4,1(Jun) 5,5(Fev) 5,0 1,4

PortoAlegre–RS–Brasil 30°1´ 2,3(Jun) 6,1(Dez) 4,2 2,7

Tabela 4.1.1: Comparação dos dados de radiação solar diária média mensal para diversas localidades do Mundo e do Brasil

Figura 4.1.3.2: Região com alto potencial de recurso solar em Minas Gerais

4.1 – Mapas Solarimétricos de Minas Gerais

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O mapa da radiação solar global diária média anual elaboradonesteprojetomostraqueestagrandezasobreoestadodeMinasGeraisvariade4,5a6,5kWh/m2.OsvaloresmáximosocorremnaregiãoNortedeMinasGeraiseosmínimosnaregiãoSudeste,ondeseencontramasáreasdemaioraltitude(SerradoCaparaóeMantiqueira)eoregimepluviométricoémaisintenso,comtotaisanuaisdeprecipitaçãosuperioresaos1.400mm.AmassadeartropicalmarítimaqueatuaentreoBrasileaÁfricaéoprincipalfatorclimáticoqueinibeaformaçãodenuvense,conseqüentemente,a ocorrência de chuvas nas regiões norte e nordeste deMinasGerais,caracterizadasporumclimasemiárido,comprecipitaçõesanuaisentre600e800mmealtitudesentre400e600m.

AscartasderadiaçãosolarglobaldiáriamédiamostramqueemMinasGeraisestagrandezavariaentre3,0e7,5kWh/m².dia,comumperíododemínimono trimestremaio-junho-julho,emqueasestaçõessolarimétricasregistramumaintensidadederadiaçãonafaixade3a4kWh/m².dia.Verifica-setambémnestetrimestrequeocentrodemáxima(5kWh/m².dia)ocorresobreumavastaregião localizadanonoroestedeMinasGerais. A tendência demínima (3 kWh/m².dia) ocorre no sul e sudeste do Estado, naregião de Caparaó. Já no trimestre dezembro-janeiro-fevereiro,observa-sequeasestaçõessolarimétricasregistramintensidadesderadiaçãomuitoaltas,atingindoumvalormáximode7,5kWh/m².dia.Nesteperíodo,ocorreumcentrodemáximadestevalornumapequenaregiãodonoroestedeMinasGerais,aonortedeJanuária.Valoresmenores,masaindaassimexpressivos (muitobons), entre 6,0 e 7,0 kWh/m²/dia, ocorrem numa vasta árealocalizadaacimadoparalelo18(metadesuperiordoEstado).

Tambémpodeserdeduzidodascartasde isolinhasderadiaçãosolarqueosmenores índicesdenebulosidade(maior índicederadiaçãosolar)seconcentramnasregiõesLesteeZonadaMata,ondeacirculaçãomarítimadeixaotempoparcialmentenubladoemquasetodososdiasdoano.

Osmapassazonaisdainsolaçãoestãoconsistentementecorrela-cionadoscomaprecipitação.Noinverno(junhoaagosto),quan-dooíndicedeprecipitaçãoéomenordoano,onúmerosdehorasdebrilhosolaratingeosvaloresmáximosentre8,5a9,5horasemumavastaregiãodametadeorientaldoestadodeMinasGerais.Deformainversa,paraoperíododenovembroajaneiroocorreummáximoanualdeprecipitaçãoeportantoummínimodeho-rasdebrilhosolar,entre5,0e6,0horaspordia.

Finalmente convém ressaltar os seguintes aspectos importan-tíssimosparaosusuáriosdeinformaçõessobreorecursosolar:

1.Os mapas de distribuição espacial de radiação solar diáriamédiamensalrepresentamapenasumaprimeiraaproximaçãodocampodeenergiasolardisponívelnasuperfície(observaçãoespacialmacro).Para informações locaisdeve-se recorreràsmédiasnuméricasdasrespectivasestaçõessolarimétricas;

2.Asisolinhasdeinsolaçãodiáriamédiamensaleanualtêmumcarátertotalmentediferentedascartasderadiaçãosolar:sãoapenasumaimagemgráficadosdadosqueconstamdobancode dados solarimétricos. Porém, a sua eventual conversãopararadiaçãosolarpoderiatornaressasisolinhasemvaliosainformaçãocomplementardosmapasebancodedadosdaradiaçãosolare;

3.Por fim, a escolha de local para instalar um sistema ouum conjunto de sistemas solares, mediante o uso demapasdedeisolinhasdoAtlas(porqueovalormédiodorecursosolarpareceadequado),temumcaráterindicativopreliminarqueressaltaopotencialdaregião.Umaescolhadefinitiva necessitará demedidas detalhadas do recursonolocalparadeterminarseuvaloreprincipalmenteasuavariabilidadetemporal.

59

Foto

: CEM

IG

4.2.1 Estações com Piranômetros

60

4.2 – Estações Solarimétricas

4.2.2 Estações com Heliógrafos

Figura 4.2.1: Estações com piranômetrosFonte: CEMIG, INMET, INPE

Lege

nda

Lege

nda

Figura 4.2.2: Estações com heliógrafosFonte: INMET

61

Mapa 4.3.1: Radiação Solar Média Diária Anual Fonte: INPE, INMET, CEMIG, 2010Projeção: WGS, 84

Radiação SolarMédia Diária Anual

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4.3 – Radiação

Projeção: WGS, 84 / Fonte: CEMIG, IMMET, INPE, 2010 / Base Cartográfica: IBGE

Mapa4.3.2–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalJANEIRO

Mapa4.3.3–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalFEVEREIRO

Mapa4.3.4–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalMARÇO

Mapa4.3.5–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalABRIL

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Projeção: WGS, 84 / Fonte: CEMIG, IMMET, INPE, 2010 / Base Cartográfica: IBGE

4.3 – Radiação

Mapa4.3.6–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalMAIO

Mapa4.3.7–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalJUNHO

Mapa4.3.8–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalJULHO

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4.3 – Radiação

Mapa4.3.10–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalSETEMBRO

Mapa4.3.11–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalOUTUBRO

Mapa4.3.12–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalNOVEMBRO

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Projeção: WGS, 84 / Fonte: CEMIG, IMMET, INPE, 2010 / Base Cartográfica: IBGE

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Mapa 4.4.1: Insolação Média Diária Anual Fonte: INMET, 2010Projeção: WGS, 84

Insolação Média Diária Anual

O 200 400 600km

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4.4 – Insolação

Mapa4.4.2–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalJANEIRO

Mapa4.4.3–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalFEVEREIRO

Mapa4.4.4–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalMARÇO

Mapa4.4.5–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalABRIL

Projeção: WGS, 84 / Fonte: CEMIG, IMMET, INPE, 2010 / Base Cartográfica: IBGE

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4.4 – Insolação

Mapa4.4.6–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalMAIO

Mapa4.4.7–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalJUNHO

Mapa4.4.8–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalJULHO

Mapa4.4.9–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalAGOSTO

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Projeção: WGS, 84 / Fonte: CEMIG, IMMET, INPE, 2010 / Base Cartográfica: IBGE

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4.4 – Insolação

Mapa4.4.10–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalSETEMBRO

Mapa4.4.11–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalOUTUBRO

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Mapa4.4.13–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalDEZEMBRO

Projeção: WGS, 84 / Fonte: CEMIG, IMMET, INPE, 2010 / Base Cartográfica: IBGE

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5. Conclusão

5.1 ANÁLISESEDIAGNÓSTICOS................................................................................................................71 5.1.1 Introdução.....................................................................................................................................71 5.1.2 Identificaçãodosprincipaismapastemáticos.............................................................................71 5.1.3 Disponibilidadeetopografiadoterreno.....................................................................................71

5.1.4 Identificaçãoepriorizaçãodelocais.............................................................................................75

5.2 CONSIDERAÇÕESFINAIS.....................................................................................................................79

Foto

: CEM

IG

71

5.1 – Análises e Diagnósticos

5.1.2 Identificação dos principais mapas temáticos

Recurso solar

Umacentralsolartermoelétricanormalmenteéumsistemacomalta concentração de radiação solar e, por isso, praticamenteutilizaapenasaradiaçãosolardiretanormal.Paraessessistemas,oslocaisfavoráveisdevemterumaradiaçãosolarmaiordoque2.100kWh/m².ano,ouseja,5,75kWh/m².dia(valormédiodiárioanual).Parasistemasfotovoltaicosplanos(semconcentração),orequisitoémenor:aradiaçãosolardevesermaiordoque2.000kWh/m².ano,ouseja,5,5kWh/m².dia(valormédiodiárioanual).Taisvaloressãopoucoacimadoqueusualmenteseutilizaparaaelaboraçãodeestudosdeviabilidadedeinstalaçãodecentraistermoelétricasoufotovoltaicasemescalamundial.

OestadodeMinasGeraisdispõedevastas regiõesquepreen-chemoscritériosmencionadosacima.Noqueconcerneàradia-çãosolarglobal,observandooMapa5.1verifica-sequeametadedoEstado,maisprecisamente,que todoo ladoocidental, pos-suiradiaçãosolarglobaldiáriamédiaanualentre5,5e6,5kWh/m².dia.Quantoàradiaçãosolardiretanormaldiáriamédiaanual,tambémoladoocidentaldoEstadopreencheorequisito,confor-mepodeservistonoMapa5.1.

5.1.1 Introdução

Oconhecimentodorecursosolaréimportanteparaareproduçãoampliada e adifusão intensadousoda energia solar parafinsenergéticos.Aprecisãodoseuconhecimentoespacialoutemporalpermite agregar confiabilidade (menor risco) e qualidade aossistemas solares, repercutindonoscustosdaenergiagerada.Orecursosolarénecessárioparaoprojetodesistemassolaresemtrêsaspectosprincipais:

• Estudodelocalizaçãodeusinassolares(siting);• Predição da produção anual, mensal ou diária da energia

geradae• Previsãododesempenhotemporaleestratégiasoperacionais.

Em estudos de localização de usinas solares de grande porte,entreoutras,asseguintesvariáveissãoponderadas:recursosolar(global ou direto, conforme a tecnologia solar a ser utilizada:fixo ou com concentração), disponibilidade de terrenos deformanãoconflituosa(terrasagricultáveis,reservasouparquesnacionais; reservas indígenas sãoexcludentes), proximidadedeacessosparatransportedeequipamentosdeporteoudelicados(espelhos),proximidadedelinhasdetransmissão,disponibilidadelocal de água de boa qualidade (imprescindível para sistemasfotovoltaicos).De forma individual,oconhecimentodo recursosolaréavariáveldemaiorpesonasincertezasassociadasaumprojetodesistemaenergéticosolar.

5.1.3 Disponibilidade e topografia do terreno

Uma central solar termoelétrica de 50 MWe ocupa uma áreaaproximadade 500.000m2. A topografiado terrenoonde seráimplantada a central solar determina a aceitabilidade do localsegundoseuimpactonocustorelativoàpreparaçãodoterreno.Este localdeveseromaisplanopossível,comumadeclividademenorque3%paraevitargrandesmovimentaçõesdeterra.NoMapa5.2, sãomostradas as declividades no Estado. É possívelidentificar regiões contínuas (“manchas”) de baixa declividade(menor do que 3%) no noroeste de Minas Gerais, na regiãode Januária, Janaúba e Capão Redondo. As centrais solaresfotovoltaicas são bem menos exigentes do ponto de vista dadeclividade, pois sãomaismodulares. As declividades na faixade3 a8% sãoaceitáveis; assim, algumas regiões adicionais donoroeste,daregiãocentral–aoestedeBeloHorizonte–,enoextremooestepreenchemtaisprerrequisitosquantoàdeclividadeemMinasGerais.

72

Radiação Solar Direta NormalDiária Média Anual

Lege

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UnidadesFederativas

Radiação Solar Direta NormalValorDiárioMédio(Anual)

4,5–5,0kWh/m2

6,0–6,5kWh/m2

5,5–6,0kWh/m2

5,0–5,5kWh/m2

Mapa 5.1.1: Radiação Solar Direta Normal Diária Média Anual para o Estado de Minas GeraisFonte: Adaptação do Atlas Brasileiro de Energia Solar, SWERA-UNEP, 2006Projeção: WGS, 84

O 200 400 600km

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Declividade

Mapa 5.1.2: Declividade do terreno do Estado de Minas GeraisFonte: SRTM-3 (2003), IBGE (2005)Projeção: WGS, 84

O 200 400 600km

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Radiação Solar Direta Anual(6,5 a 7,0 kWh/m²), Linhas de Transmissão e Declividade

Lege

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UnidadesFederativas

0–2%

0–34,534,5–69,069,0–230,0230,0–500,0

Declividade

6,5–7,0kWh/m2

Linhas de Transmissão (kV)

Mapa 5.1.3: Radiação Solar Indireta Anual (6,5 – 7,0 kWh/m2) e Linhas de Transmissão X DeclividadeProjeção: WGS, 84

O 200 400 600km

75

Suprimento de água

UmausinatermoelétricasolardotipoSEGSde80MWoperandocomumfatordecapacidadeanualde0,27,porexemplo,usacercade750.000m3deágua(daordemde25l/s).Estaáguaénecessáriaparaastorresderefrigeração(cercade90%),geraçãodevapornociclodepotência(8%)eparaalimpezadosespelhos(2%).Ofluxotípicoparaa torrede refrigeraçãoéde320m³/h.Aáguadevetertambémqualidadeadequadaparaevitarincrustaçõeseoxidaçõesdosequipamentos.DeformageraloestadodeMinasGeraisébemsupridodeágua.Comoconsequência,esseaspectonãoserárestritivoparaainstalaçãodegrandescentraissolares.Cabelembrarqueascentraissolaresfotovoltaicasnecessitamdeumaquantidadepequenadeágua,basicamenteparaalavagemdomódulos,paraaretiradadepoeiraseoutrassujeiras.

Uso e ocupação do solo

Na implantação de uma central solar devem ser consideradasaspermissõeseeventuaisrestriçõesdeutilizaçãodosolo.Comrelaçãoàsrestriçõesquantoaousoeocupaçãodosolo,verifica-se que áreas protegidas por legislação (territórios indígenas,territóriosquilombolaseasunidadesdeconservaçãoambiental)nãosãoconsideradasáreasaptasparaaimplantaçãodecentraissolares,comotambémasáreasurbanasedeexpansãourbanaeasáreasdemédiaealtaaptidãoagrícola.Peloqueantecede,asregiõestípicasparaainstalaçãodecentraissolaressãoasregiõessecaseáridas,assimcomoasregiõesdesérticas.

5.1.4 Identificação e priorização de locais

A região com incidência de radiação solar direta diária entre6,0 e 6,5 kWh/m² compreende uma vasta região a oeste doEstado. Também é possível observar nessa região uma sub-região a noroeste bastante plana, com declividademenor que3%econtínua.Estaregiãodealtaradiaçãosolaranualtambémpossui recursos hídricos de boa qualidade, abundantes e bemdistribuídos. Possui relativamentepouca área comalta aptidãoagrícolaeumaquantidadereduzidadeunidadesdeconservação.Deumamaneirageral,acoberturadelinhasdetransmissãonestaregião é adequada, sendo demaior densidade na região sul esudoestedoEstado.

Considerando os aspectos mais relevantes mencionadosanteriormente, e tomando como referência os limites dasmicrorregiõesadotadaspelo IBGE(adivisãoterritorialdoBrasilem microrregiões adotada pelo IBGE tem fins econômicos esociais),chegou-seàclassificaçãodasáreasmaispromissorasnoestadodeMinasGerais(Mapa5.4):

1. MicrorregiãodeJanaúba,2. MicrorregiãodeJanuária;3. MicrorregiãodePiraporaeUnaí;4. MicrorregiãodePiraporaeParacatu;5. MicrorregiãodeCurveloeTrêsMarias;6. MicrorregiãodePatrocínioeAraxá.

5.1 – Análises e Diagnósticos

76

Radiação Solar Direta Anual (6,5 a 7,0 kWh/m²), Linhas de Transmissão e Declividade

Mapa 5.1.5: Radiação Solar Indireta Anual (6.5 – 7.0 kWh/m2) e Linhas de Transmissão X DeclividadeProjeção: WGS, 84

O 200 400 600km

77

Área 1 – Microrregião Janaúba

UmadasmicrorregiõesdoestadodeMinasGeraispertencentesàmesorregiãodonortedoEstadoéadeJanaúba.Suapopulaçãodeacordocomocensodemográficode2010erade247.487habitan-tes(IBGE,2011).Elaestádivididaem13municípios,comdestaqueparaJanaúba,JaíbaeEspinosa,etemumaáreatotalde15.155,227km²(IBGE).Semdúvidanenhuma,éaáreamaisbemdotadadera-diaçãosolardiretanormaemMinasGerais,comvaloresanuaisde2.200a2.400kWh/m²,atingindonoverãode2.500a2.700kWh/m².Amaiorpartedoterritóriotembaixaaptidãoagrícola,baixadeclividadeeausênciadeunidadesdeconservação.AFigura5.11mostraumavisãoaéreadaregiãodeEspinosa,caracterizadaporumterritóriodegrandeextensãoplana.

OsmunicípiosdeEspinosaeMocambinho,localizadosnessami-crorregião,apresentamosmaioresvaloresderadiaçãosolardi-retanormal,consistentementecomomapeamentoderadiaçãosolartotalrealizadoediscutidonaTabela4.1.1.Osmaiorescen-trosconsumidoresdaÁrea1estãonosmunicípiosdeJanaúba,JaíbaeEspinosa,comaproximadamente67mil,34mile31milhabitantes(IBGE,2011),respectivamente.AmicrorregiãodeJa-naúbateveumconsumofaturadopelaCEMIGem2010de240GWh. (CEMIG, 2010).NasproximidadesdaÁrea1, localiza-setambémoimportantecentroconsumidordeMontesClaros,umdosprincipaisdoEstado.

Área 2 – Microrregião de Januária

JanuáriaéumadasmicrorregiõesdoestadodeMinasGeraisper-tencentesàmesorregiãodonortedoEstado.Segundoocensode-mográficode2010,asuapopulaçãoerade274.092habitantesesedivideem16municípios,entreosquaissedestacamJanuáriaeSãoFrancisco.Abrangeumaáreatotalde33.168,262km²(IBGE,2011),eétambémumaáreabemdotadaderadiaçãosolardiretanormalemMinasGerais,comvaloresanuaisde2.200a2.400kWh/m²,atingindoempartesdoseuterritórionoverãode2.500a2.700kWh/m². É importante ressaltar que nesta região encontram-seáreasdemédiaaaltaaptidãoagrícola,alémdepossuirunidadesdeconservação.Éimportanteressaltarquenestaregiãoencontram-seáreasdemédiaaaltaaptidãoagrícola,alémdepossuirunidadesdeconservaçãoemseuterritório.Quantoaoaspectodadeclividade,asregiõesqueapresentamcontinuidadeinferiora3%dedeclivi-dadesãomenores,secomparadoàÁrea1.Jánaporçãonortede

Figura 5.1.6: Vista área de Espinosa mostrando a baixa declividade da região

5.1 – Análises e Diagnósticos

Januáriahámenoresrestriçõesquantoaosaspectosmencionadosanteriormente. Tambémé importante frisar queomunicípio deMontalvânia,localizadononortedestamicrorregião,apresentaosmaioresvaloresderadiaçãosolardiretanorma.OsmaiorescentrosconsumidoresdaÁrea2estãonosmunicípiosde JanuáriaeSãoFrancisco,comaproximadamente65mile54milhabitantes(IBGE,2011).AmicrorregiãodeJanuáriateveumconsumofaturadopelaCEMIGem2010de171GWh(CEMIG,2010).

Área 3 – Microrregião de Pirapora e Unai

AÁrea3identificadaestácontidaemduasmicrorregiões:naporçãosuldamicrorregiãodeUnaíenaporçãonortedamicrorregiãodePirapora,ambaspertencentesàmesorregiãonortedeMinasGerais.AmicrorregiãodePiraporapossuiumaáreatotalde23.071,697km²(IBGE,2011).OsprincipaismunicípiossãoPiraporaeVárzeadaPal-ma,comcercade53mile36milhabitantes(IBGE,2011),respecti-

vamente.Apopulaçãototaldestamicrorregiãoem2010,deacordocomocensodemográfico,erade164.903habitantes(IBGE,2011).AmicrorregiãodeUnaí,porsuavez,deacordocomocensodemo-gráfico,tinhaem2010umapopulaçãode148.800habitanteseestádivididaemnovemunicípios.Possuiumaáreatotalde27.383,810km².OsprincipaismunicípiossãoUnaíeBuritis,comaproximada-mente78mile23milhabitantes,respectivamente.AÁrea3possuiradiaçãosolardiretanormalcomvaloresanuaisde2.200a2.400kWh/m²,sendoquegrandepartedoterritórioapresentabaixaoumuitobaixaaptidãoagrícola,semunidadesdeconservaçãoeterritó-riosindígenas.Quantoaoaspectodadeclividade,épioremrelaçãoàÁrea1,namedidaemqueadensidadederegiõescontínuasdede-clividadesbaixas,menoresdoque3%,éinferior.Aindaassim,éumaregiãocomdeclividadesrazoáveis.CaberessaltarnovamentequeomunicípiodeSãoRomão,queselocalizaaonortedamicrorregiãodePirapora,éumadasregiõescommaioresníveisderadiaçãosolarto-tal,conformeanteriormentediscutidonaTabela4.1.1.Juntas,estasduasmicrorregiõestiveramumconsumofaturadopelaCEMIGnoanode2010de2.971GWh(CEMIG,2010).

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Área 4 – Microrregião de Pirapora e Paracatu

A Área 4 identificada compreende parte de duas microrregi-ões:aporçãosuldamicrorregiãodePiraporaeamicrorregiãodeParacatu.AmicrorregiãodeParacatuéumadaspertencen-tesàmesorregiãonoroestedeMinasGerais,possuiumaáreade34.997,251km²,e,deacordocomocensodemográfico,tinhaem2010umapopulaçãode217.618habitantes.Osprincipaismuni-cípiossãoParacatueJoãoPinheiro,comcercade85mile45milhabitantes(IBGE,2010),respectivamente.Adescriçãodamicror-regiãodePiraporafoifeitaanteriormentenaÁrea3.Estasregiõespossuemuma radiação solar direta normal comvalores anuaisde2.200a2.400kWh/m².AmaiorpartedaÁrea4possuibaixaoumuitobaixaaptidãoagrícola,semunidadesdeconservaçãoeterritóriosindígenas.Adeclividade,principalmentenamicrorre-giãodeParacatu,ébastantefavorável,tantopelaextensãocomopelacontinuidade.Juntas,estasduasmicrorregiõestiveramumconsumofaturadopelaCEMIGem2010de3.323GWh.

5.1 – Análises e Diagnósticos

Área 5 – Microrregião de Curvelo e Três Marias

AÁrea5identificadacompreendepartededuasmicrorregiões,adeCurveloeadeTrêsMarias,ambaspertencentesàmesorre-giãocentralmineira.AmicrorregiãodeCurvelopossuiumaáreatotalde13.749,120km²e150.701habitantes.Osprincipaismu-nicípiossãoCurveloeCorinto,comaproximadamente74mile24milhabitantes,respectivamente(IBGE,2010).AmicrorregiãodeTrêsMariaspossuiumaáreatotalde10.509,238km²ecercade96.800habitantes.OsprincipaismunicípiossãoTrêsMariasePompéu,ambascomaproximadamente29milhabitantes.Estasregiõespossuemumaradiaçãosolardiretanormalcomvaloresanuaisde2.200a2.400kWh/m².AmicrorregiãodeCurvelopos-suidiversoslocaisdemédiaealtaaptidãoagrícola,sem,porémunidadesdeconservaçãoe territórios indígenas.Existemsítiosondeasdeclividadessãobaixas,mas,tantonoqueconcerneàárea total como também pela descontinuidade, são piores doqueasoutrasáreasanteriormenteanalisadas.AmicrorregiãodeTrêsMarias também segue esse padrão; porém, é perceptívelaexistênciadeáreasmaioresdebaixadeclividade.Noentanto,estasmicrorregiõesapresentamumadensidademaiordelinhasdetransmissãoeestãomuitomaispróximasdegrandescentrosconsumidorescomo,porexemplo,BeloHorizonte,deondedista180km,eSeteLagoas.OsprincipaiscentrosconsumidoreslocaiscompreendemosmunicípiosdeDiamantina(46milhabitantes,42GWh)eCurvelo(74milhabitantes,83GWh).Aregiãoéatra-vessadapor linhasdetransmissãode138kVe34,5kVepelasrodoviasBR259,BR367eMG220.

Área 6 – Microrregiões de Patrocínio e Araxá

AÁrea6identificadacompreendepartededuasmicrorregiões:adePatrocínio e adeAraxá, ambaspertencentes àmesorre-giãodeTriânguloMineiroeAltoParanaíba.AmicrorregiãodePatrocínio possui uma área de 11.980,072 km² e 197.700 ha-bitantes (IBGE, 2010). Os principaismunicípios são PatrocínioeMonteCarmelo,comcercadeaproximadamente82mile46milhabitantes,respectivamente.AmicrorregiãodeAraxápos-suiumaáreade14.103km²e204.412habitantes(IBGE,2010).Os principais municípios são Araxá e Sacramento, com cercade94mil e 24mil habitantes, respectivamente. Estas regiõespossuem uma radiação solar direta normal com valores anu-aisentre2.200e2.400kWh/m².AmicrorregiãodePatrocíniopossuilocaisdemédiaealtaaptidãoagrícola,semunidadesdeconservaçãoeterritóriosindígenas,enquantoamicrorregiãodeAraxápossuiunidadesdeconservação.Demaneirageral,exis-temregiõesondeasdeclividadessãobaixas,mas,tantonoqueconcerneàáreatotalquantoàdescontinuidade,sãosimilaresà Área 5. Também deve ser ressaltado que estamicrorregiãotemumadensidademaiordelinhasdetransmissãoeestámuitomaispróximadegrandescentrosconsumidores,comoUberabaeUberlândia,deondedista154km.

Asmicrorregiões5e6possuemmenosregiõesplanas,mastêmagrandevantagemdeestaremsituadasmaispróximasdosgrandescentros consumidoresdeenergiaelétricaeno interiordeumaregiãocommaiordensidadedelinhasdetransmissão.

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Apresenteanálisetrata-sedeumaprimeiraabordagemmacro-espacialvisandoàidentificaçãodaslocalidadesmaispromisso-ras.Umaanálisedeviabilidadeeconômicamaisdetalhadavairequerer amedição local da radiação solar por pelomenos 3anos.Porém,aindaassim,estaanáliseéperfeitamenteútilparaa locaçãodessasestaçõesdemedição.Comoa radiaçãosolaremregiões relativamentehomogêneasdopontodevistafito-geográficoede relevopodeserextrapoladaem150km (semgraveserros),elaspoderãoestar locadosemsítiosnãocoinci-dentescomafuturacentralsolar.Oestudodetalhadodeumacentral solar vai demandar adicionalmente ao detalhamento,comvisitasin loco,oaprofundamentodosoutrosaspectosen-volvidosnoproblema:declividade,acesso,existênciadelinhasdetransmissão,entreoutros.

Alémdasáreascitadas,existemoutras,deextensõesmenores,massuficientesparainstalaçãodegrandescentraissolares.Taisempreendimentospoderiamestarmaisbemlocalizadosquantoaoacesso,proximidadesdelinhasdetransmissãoedecentrosdeconsumo,emborapioresdoaspectodadeclividadeedaconcor-rênciacomterrenosdemédiaaaltaaptidãoagrícola.Umaanálisemaisdetalhadadocusto-benefícioparacentraislocalizadosnes-sasregiõesdeveráserfeitanofuturo.

Os estudos aqui desenvolvidos e apresentados identificaramumpotencialbastantepromissordegeraçãodeenergiasolardegrandeporte,sejatermoelétricaoufotovoltaica,chegandoaumaradiaçãosolardiretaanualde2700kWh/m2noverãoedecercade2200-2400kWh/m2 embasesanuais. Estepotencial poderáserexploradogradativamenteamédioprazo,comoesgotamentodeoutrasfontesdesuprimentos,daprontidãocrescentedessastecnologiaseparamelhorarasegurançadosuprimentodaener-giaelétrica,tantocaráterpeloseucaráterintrinsecamentedistri-buídocomotambémpelamelhorianomixdesuprimento.Caberessaltarfinalmenteafortecoincidênciadoslocaismaispromis-soresparaaproveitamentodeenergiasolardegrandeporteedeenergia eólica, o quepermitirá criar um complexo de sistemashíbridossolar-eólicos.

Figura 5.2.1: Região de Buritizal

5.2 – Considerações Finais

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