DeterminaçãodoAnomédiodeRadiaçãoSolaredoAnoMeteorológicoTípicoparaaregiãodoFunchal
nailhadaMadeira
EdgarF.M.Abreu(1);P.Canhoto(2,3);VictorM.M.Prior(4);R.Melício(2,5)
(1)UniversidadedeÉvora,Évora,Portugal(2)DepartamentodeFísica,EscoladeCiênciaseTecnologia,UniversidadedeÉvora,Évora,Portugal(3)InsMtutodeCiênciasdaTerra,UniversidadedeÉvora,Évora,Portugal(4)ObservatórioMeteorológicodoFunchal,InsMtutoPortuguêsdoMaredaAtmosfera–IPMA,Funchal,Portugal(5)IDMEC,InsMtutoSuperiorTécnico,UniversidadedeLisboa,Lisboa,Portugal
Índice
1. Introdução;
2. Filtrosdedadosecorreçõesaplicadasàradiaçãosolar;
3. Anomédioderadiaçãosolarglobaleradiaçãodifusa;
4. AnometeorológicoYpico(AMT);
5. Conclusões.
1. Introdução
• Períododemedições:2004-2014(11anos);• Grandezasanalisadas(valoresmédioshorárioseextremosdiários):- Radiaçãosolarglobalnumasuperaciehorizontal;- Radiaçãodifusanumasuperaciehorizontal;- Temperaturadoar;- HumidaderelaMvadoar;- Intensidadedovento.
LocalizaçãodaregiãodoFunchalnailhadaMadeira
2. Filtros de dados e correções aplicadas à radiação solar
Grandeza Valormínimo Valormáximo Restrição Radiaçãosolarglobal:valoresfisicamente
possíveis -4W/m2 Sa×1.5×μ01.2+100W/m2 -
Radiaçãosolarglobal:valoresextremamente
raros -2W/m2 Sa×1.2×μ01.2+50W/m2 -
Relaçãoentrearadiaçãosolarglobale
aradiaçãodifusa
- 1.05 Ф<75°e
Global>50W/m2
- 1.10 75°<Ф<93°e
Global>50W/m2
FiltrosdequalidadeuMlizadosnasestaçõesdaBSRN–BaselineSurfaceRadiaMonNetwork
Sa=S0.d;S0=1366W/m2;d–Fatordevariaçãodaconstantesolarcomodiadoano;Ф–Ângulosolarzenital;μ0-cos(Ф).
2. Filtros de dados e correções aplicadas à radiação solar
Correçãodaradiaçãodifusanoplanohorizontaldevidoàbandadesombreamentodopiranómetro
X–fraçãoderadiaçãodifusabloqueadapelabandaemcondiçõesisotrópicas;b–larguradabandadesombreamento(Eppley:b=7.6cm);r–raiodecurvaturadabandadesombreamento(Eppley:r=31.7cm);𝜓S–ângulodeazimutedenascerdosol;L–laMtude;𝛿–declinaçãosolar.
2. Filtros de dados e correções aplicadas à radiação solar
Correçãoaplicadaàsmediçõesderadiaçãodifusaemcondiçõesisotrópicas
Correçãoaplicadaàsmediçõesderadiaçãodifusaemcondiçõesnãoisotrópicas
Condiçãodocéu Kd
Céulimpo K’+0.07Céunublado K’+0.04
Céuparcialmentenublado K’+0.03
FoiuMlizadaaexpressãoparacéuparcialmentenublado,recomendadapelofabricante.
• 8760horasdevaloresmédiosderadiaçãosolarglobalederadiaçãodifusa;
• Médiadetodasasmediçõesquepertencemaomesmoparhora/diadoano;
• Médiahoráriamóvelcentradade5dias;
• Sempreenchimentodelacunasnosdados.
3. Ano médio de radiação solar global e radiação difusa
i–horadodia;j–diadoano;k–anodasériededados;P–númerodeparesuMlizados.
3. Ano médio de radiação solar global e radiação difusa
1
6
12
18
24
1 Jan 1 Feb 1 Mar 1 Apr 1 May 1 Jun 1 Jul 1 Aug 1 Sep 1 Oct 1 Nov 1 Dec 31 Dec
Hora (UTC)
Dia
Radiação Solar Global no Funchal, Observatório (ano médio)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
RGBL(kWh/m2)
1
6
12
18
24
1 Jan 1 Feb 1 Mar 1 Apr 1 May 1 Jun 1 Jul 1 Aug 1 Sep 1 Oct 1 Nov 1 Dec 31 Dec
Hora (UTC)
Dia
Radiação Solar Difusa no Funchal, Observatório (ano médio)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
RDBL(kWh/m2)
AnomédioderadiaçãosolarglobalparaaestaçãodoObservatórionoFunchal
AnomédioderadiaçãodifusaparaaestaçãodoObservatórionoFunchal
1
6
12
18
24
1 Jan 1 Feb 1 Mar 1 Apr 1 May 1 Jun 1 Jul 1 Aug 1 Sep 1 Oct 1 Nov 1 Dec 31 Dec
Hora (UTC)
Dia
Temperatura média no Funchal, Observatório (ano médio)
10 13.5 17 20.5 24
T(°C)
AnomédiodetemperaturamédiadoarparaaestaçãodoObservatórionoFunchal
4. Ano meteorológico Cpico (AMT)
• MétododeSandia;
• FunçãocumulaMvadistribuMva(Sn(𝑥));
• EstaYsMcadeFinkelstein-Schafer(FS);
• Somaponderada(WS);
• Raizquadradadadiferençamédia(RMSD).
Preenchimentodelacunasnassériesdedados:• Interpolaçãolineardevaloreshorários;
• Lacunasinferioresa2horasconsecuMvas.
• Correlaçãocomestaçõesvizinhas.• Lacunassuperioresa2horasconsecuMvas.
4. Ano meteorológico Cpico (AMT)
CorrelaçãodaradiaçãosolarglobalentreaestaçãodoObservatórioeaestaçãodoLido
4. Ano meteorológico Cpico (AMT)
Grandezameteorológica PesoestaIsJco(w)
Temperaturamédiadoar 2/24
Temperaturamáximadoar 1/24
Temperaturamínimadoar 1/24
HumidaderelaMvamédia 2/24
HumidaderelaMvamáxima 1/24
HumidaderelaMvamínima 1/24
Intensidademédiadovento 2/24
Intensidademáximadovento
2/24
Radiaçãosolarglobal 12/24
ComparaçãodasfunçõescumulaMvasdistribuMvasparaomêsdeJunho
PesoestaYsMcodecadagrandezameteorológica
4. Ano meteorológico Cpico (AMT)
AnosescolhidosparaoAMTparaaestaçãodoObservatórionoFunchal
Jan. Fev. Mar. Abr. Mai. Jun. Jul. Ago. Set. Out. Nov. Dez.
2004 2008 2007 2006 2009 2014 2009 2011 2008 2006 2009 2014
Ano/Mês 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Janeiro 0.038 0.070 - 0.045 - 0.040 - 0.034 - - -
Fevereiro - - 0.143 - 0.068 0.117 - 0.194 - - 0.109
Março - 0.074 0.133 0.057 0.108 - - - - - 0.131
Abril - - 0.053 0.077 - 0.132 0.045 0.070 - - -
Maio - - 0.066 0.062 - 0.062 0.069 - 0.151 - -
Junho - 0.117 - 0.060 0.082 0.138 - - - - 0.046
Julho - 0.196 0.138 - - 0.053 - 0.146 0.111 - -
Agosto - 0.116 0.107 - - - 0.135 0.053 0.082 - -
Setembro - 0.079 - - 0.064 0.090 - 0.063 0.090 - -
Outubro - - 0.078 - - 0.101 0.121 - 0.118 - 0.087
Novembro - - 0.043 - - 0.048 - 0.091 0.073 - 0.074
Dezembro 0.068 - - 0.055 0.039 - - - - 0.032 0.042
ValoresdeRMSDparaaestaçãodoObservatórionoFunchal
4. Ano meteorológico Cpico (AMT)
ValidaçãodoanometeorológicoYpico
ComparaçãoentreasmédiasdelongoprazoedoanometeorológicoYpico
paraaradiaçãosolarglobal
ComparaçãoentreasmédiasdelongoprazoedoanometeorológicoYpicoparaatemperaturamédiadoar
4. Ano meteorológico Cpico (AMT)
1
6
12
18
24
1 Jan 1 Feb 1 Mar 1 Apr 1 May 1 Jun 1 Jul 1 Aug 1 Sep 1 Oct 1 Nov 1 Dec 31 Dec
Hora (UTC)
Dia
Radiação Solar Global no Funchal, Observatório (TMY)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
RGBL(kWh/m2)
RadiaçãosolarglobaldoAMTparaaestaçãodoObservatórionoFunchal
1
6
12
18
24
1 Jan 1 Feb 1 Mar 1 Apr 1 May 1 Jun 1 Jul 1 Aug 1 Sep 1 Oct 1 Nov 1 Dec 31 Dec
Hora (UTC)
Dia
Temperatura média no Funchal, Observatório (TMY)
10 13.5 17 20.5 24
T(°C)
TemperaturamédiadoardoAMTparaaestaçãodoObservatórionoFunchal
• ConstruçãodoAMTatravésdajunçãodosvaloresmédiosdosmesesselecionados;• Suavizaçãodatransiçãoentremesesatravésdeumamédiacentradamóvelnasseishorasfinaisde
cadamêsenasseishorasiniciaisdomêsseguinte.
• Simulaçãodesistemasdeenergiasolar–Sistemafotovoltaico• Aeficiênciadosmódulosdependedaradiaçãosolarincidenteedatemperaturadascélulas;• Atemperaturadascélulasfotovoltaicasdependedaradiaçãosolar,temperaturadoareintensidadedovento;
• VantagemdoAMT:Estudodocomportamentodesistemasdeacordocomvariaçõeshorárias.
4. Ano meteorológico Cpico (AMT)
Fatordeprodução,YF,paraaestaçãodoObservatório(Totalanual:1672.1h).
1
6
12
18
24
1 Jan 1 Feb 1 Mar 1 Apr 1 May 1 Jun 1 Jul 1 Aug 1 Sep 1 Oct 1 Nov 1 Dec 31 Dec
Hora (UTC)
Dia
Fator de producao Observatorio
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25
YF [Wh/Wp]
Fatordeprodução
EAC–Energiaproduzida[Wh]Pp–PotênciadePico[W]
ExemplodeumsistemafotovoltaiconaregiãodoFunchal,Madeira:
• AplicaçãodosfiltrosdequalidadeuMlizadosnasestaçõesdaredeBSRN;
• Correçãodaradiaçãodifusanumasuperaciehorizontal;
• Preenchimentodelacunasnosdadosmeteorológicos;
• Determinaçãodoanomédioderadiaçãosolar;
• DeterminaçãodoanometeorológicoYpico(AMT);
• ValidaçãodoAMT-ValorespróximosentreasmédiasdelongoprazoeasmédiasdoanometeorológicoYpico.
• Simulaçãodesistemasdeenergiasolar.
5. Conclusões
Os autores expressam o seu agradecimento ao InsMtuto Português doMar e daAtmosfera pela cedência dasmedições das diferentes grandezasmeteorológicasanalisadasnestetrabalho.
Este trabalho é cofinanciado pela União Europeia através do Fundo Europeu deDesenvolvimento Regional, incluído no COMPETE 2020 (Programa Operacionalpara a CompeMMvidade e Internacionalização) através do projeto do ICT (UID /GEO/04683/2013)coma referênciaPOCI-01-0145-FEDER-007690eALENTEJO2020(ProgramaOperacionalRegionaldoAlentejo)atravésdoprojetoALOPcomareferênciaALT20-03-0145-FEDER-000004.
Agradecimentos