Publicação

Modelos de previsão da radiação solar para aplicações em sistemas de energia

Detalhes bibliográficos
Resumo:	Atualmente verifica-se um consumo desmesurado de energia obtida a partir de combustíveis fósseis. Esta tendência, conjuntamente com as alterações climáticas, a limitação das reservas destes combustíveis, o fraco rendimento global do sistema energético e a presente dependência energética dos países, tem impulsionado as energias renováveis a constituírem a base de um novo cenário energético. A energia solar surge neste sentido como uma alternativa aos combustíveis fósseis, por causar poucos impactes no ambiente e permitir aproveitar o elevado potencial do Sol. O dimensionamento e desenvolvimento de sistemas de conversão de energia solar mais eficientes para um determinado local e aplicação requerem o uso de modelos dinâmicos de previsão da radiação solar por forma a simular as condições de operação do sistema. Contudo, a disponibilidade destes dados tem-se revelado espacial e temporalmente inadequada para este tipo de necessidades, fomentando o desenvolvimento de novas técnicas que efetuem a previsão da radiação solar de modo eficiente. Neste trabalho é proposto o desenvolvimento de modelos que permitam a previsão da irradiância solar global incidente num plano horizontal para horizontes temporais de 5, 15 e 60 minutos. Para tal foram desenvolvidos, implementados e testados três modelos. O primeiro é baseado nas equações da geometria solar, o segundo num modelo auto-regressivo de média móvel (ARMA) e o terceiro em lógica difusa. Para o desenvolvimento e a validação dos modelos de previsão da radiação solar global incidente num plano horizontal utilizaram-se dados de dias com diferentes condições meteorológicas. Os dados foram registados com uma taxa de amostragem de 1 minuto numa estação meteorológica localizada no campus da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, em Vila Real (latitude 41º 17’, longitude 7º 44’). Os desempenhos dos modelos desenvolvidos foram comparados usando critérios de desempenho baseados em funções do erro de previsão (RMSE e PDM) e pela análise das propriedades estatísticas do mesmo (valor médio e desvio-padrão). Os resultados demonstraram que o melhor desempenho global para horizontes de previsão longos é obtido com o modelo baseado nas equações da geometria solar, cuja robustez se associa à componente física subjacente à formulação do modelo. No que se refere à qualidade das previsões para horizontes curtos, é o modelo baseado na lógica difusa que melhor descreve o comportamento dinâmico da série temporal em estudo.
Autores principais:	Pinho, Tatiana de Fátima Martins
Assunto:	Radiação solar Lógica difusa Modelos de previsão Geometria solar
Ano:	2016
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Idioma:	português
Origem:	Repositório da UTAD

Descrição
Resumo:	Atualmente verifica-se um consumo desmesurado de energia obtida a partir de combustíveis fósseis. Esta tendência, conjuntamente com as alterações climáticas, a limitação das reservas destes combustíveis, o fraco rendimento global do sistema energético e a presente dependência energética dos países, tem impulsionado as energias renováveis a constituírem a base de um novo cenário energético. A energia solar surge neste sentido como uma alternativa aos combustíveis fósseis, por causar poucos impactes no ambiente e permitir aproveitar o elevado potencial do Sol. O dimensionamento e desenvolvimento de sistemas de conversão de energia solar mais eficientes para um determinado local e aplicação requerem o uso de modelos dinâmicos de previsão da radiação solar por forma a simular as condições de operação do sistema. Contudo, a disponibilidade destes dados tem-se revelado espacial e temporalmente inadequada para este tipo de necessidades, fomentando o desenvolvimento de novas técnicas que efetuem a previsão da radiação solar de modo eficiente. Neste trabalho é proposto o desenvolvimento de modelos que permitam a previsão da irradiância solar global incidente num plano horizontal para horizontes temporais de 5, 15 e 60 minutos. Para tal foram desenvolvidos, implementados e testados três modelos. O primeiro é baseado nas equações da geometria solar, o segundo num modelo auto-regressivo de média móvel (ARMA) e o terceiro em lógica difusa. Para o desenvolvimento e a validação dos modelos de previsão da radiação solar global incidente num plano horizontal utilizaram-se dados de dias com diferentes condições meteorológicas. Os dados foram registados com uma taxa de amostragem de 1 minuto numa estação meteorológica localizada no campus da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, em Vila Real (latitude 41º 17’, longitude 7º 44’). Os desempenhos dos modelos desenvolvidos foram comparados usando critérios de desempenho baseados em funções do erro de previsão (RMSE e PDM) e pela análise das propriedades estatísticas do mesmo (valor médio e desvio-padrão). Os resultados demonstraram que o melhor desempenho global para horizontes de previsão longos é obtido com o modelo baseado nas equações da geometria solar, cuja robustez se associa à componente física subjacente à formulação do modelo. No que se refere à qualidade das previsões para horizontes curtos, é o modelo baseado na lógica difusa que melhor descreve o comportamento dinâmico da série temporal em estudo.