Irradiância solar direta: desenvolvimento e avaliação de modelos, e sua distribuição espacial e temporal para o estado de Minas Gerais

Abstract

Com o propósito de fazer um levantamento do potencial de energia solar direta no Estado de Minas Gerais, avaliaram-se o desempenho de vários modelos e as metodologias para a estimação da irradiância solar direta, sobre uma superfície horizontal. Dentre as metodologias e os modelos avaliados, o que apresentou o melhor desempenho, para Viçosa – MG, foi o modelo linear de Hussain, que correlaciona a irradiância solar direta com a insolação, com os coeficientes determinados para a localidade de Calcutá, Índia, tanto para a estimação da irradiância direta horária quanto para a estimação da direta diária, média mensal sobre uma superfície horizontal. Este modelo foi testado, juntamente com outros, para a localidade de Januária – MG, apresentando bons resultados. Em virtude do bom desempenho apresentado pelo modelo linear de Hussain, determinou-se, por análise de regressão linear, o valor anual do coeficiente angular de Hussain, utilizando os dados de radiação direta e de insolação, obtidos em Viçosa. Esta equação foi empregada para estimar a radiação direta diária para Januária, obtendo-se resultados ligeiramente melhores que os obtidos pela equação de Hussain, com os coeficientes de Calcutá. Com o intuito de fazer uma estimativa preliminar do potencial de radiação direta para o Estado de Minas Gerais, utilizaram-se dados de insolação referentes ao período de 1961 a 1990 de 77 estações do INMET, sendo 49 do Estado de Minas Gerais e as restantes pertencentes aos estados vizinhos, para estimar a radiação direta diária, sobre uma superfície horizontal, a partir da equação desenvolvida para Viçosa. Com base nesta estimação, foram confeccionados mapas com isolinhas de irradiância solar direta para o Estado de Minas Gerais. Em termos de aproveitamento da energia solar direta apesar de algumas áreas apresentarem baixos valores, o potencial do Estado é elevado. Considerando os valores de incidência de radiação direta de todas as localidades de Minas, tem-se uma média geral de 9,2 MJ.m-2.dia-1, durante o ano, sendo o Norte do Estado a região de maior incidência e o Sul de menor. Outras áreas com valores intermediários, Noroeste e Oeste, também têm potencial apreciável.

In order to estimate the potential of direct solar radiation for the State of Mines Gerais, Brazil, several empirical models of direct lrrndiance were first tested. Hussain’s linear model (with coefficients obtained for Calcutta - India) was the best one for Viçosa – MG, for estimating mean monthly hourly or daily solar direct irradiances on horizontal surfaces. Also for Januária - MG this model gave very good results. Hussain's equation, with and annual coefficient obtained from linear regression analysis using direct radiation and sunshine data collected in Viçosa, gave results even better when applied to Januária. So, in order to perform it preliminar estimation of the potential of direct solar energy for the State of Minas Gerais, Hussain's equation (with the annual coefficient obtained for Viçosa) was employed, with sunshine data obtained from 1961 to 1970 in 77 meteorological stations of INMET (49 stations within Minas Gerais and 28 in neighbour States). The results were plotted in charts, where one can see that in terms of using the direct solar radiation for engineering purposes, although with some areas with relatively low irradiances (in the southern portion of the State), the potential of the State of Minas Gerais is high. especially in the northern portion. For the whole State. the mean annual direct solar irradiance on a horizontal surface was of 9.2 MJ.m-2.day-1.