ESTUDO SOBRE O IMPACTO DOS AEROSSÓIS ATMOSFÉRICOS NO FATOR ESPECTRAL DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS EM SÃO PAULO
DOI:
https://doi.org/10.59627/cbens.2022.1108Palavras-chave:
Geração fotovoltaica, Desempenho de sistemas fotovoltaicas, Fator espectral, Aerossóis Atmosféricos, Ambientes urbanosResumo
A geração de energia elétrica a partir da energia solar é uma alternativa com potencial de contribuir para atingir os objetivos de desenvolvimento sustentável no setor energético. A aplicação da tecnologia fotovoltaica em centros urbanos, com instalação de pequenas plantas geradoras, vem sendo amplamente apontada como uma alternativa viável de geração distribuída próximo a grandes polos consumidores. Ao mesmo tempo que a aplicação das tecnologias fotovoltaicas apresenta um crescimento contínuo, a poluição atmosférica, um problema crônico das grandes cidades, pode impactar negativamente a sua produtividade. Os aerossóis atmosféricos constituem o principal atenuador da radiação solar na ausência de nuvens em áreas urbanas, principalmente as localizadas em regiões que apresentam estações secas dominadas por condições atmosféricas que favorecem o acúmulo de poluentes, como é o caso de São Paulo. Os aerossóis modulam o total da radiação solar incidente na superfície assim como alteram a sua distribuição espectral. Sendo assim, este trabalho buscou investigar como a variação na quantidade e na natureza dos aerossóis atmosféricos podem afetar o desempenho de sistemas fotovoltaicos operando na região metropolitana de São Paulo, via análise do fator espectral de módulos fotovoltaicos. Através da análise da série histórica das propriedades ópticas dos aerossóis foi possível identificar uma grande influencia de aerossóis provenientes de queimadas em outras regiões do país, principalmente na época seca do ano. Associado a esse ciclo dos aerossóis, foi possível observar a mesma sazonalidade no fator espectral dos módulos fotovoltaicos de silício cristalino em operação, acarretando em uma defasagem de até 5% do desempenho espectral dos módulos. Essa variação no desempenho acompanhou os cenários atmosféricos com alto AOD e vapor d’água.
Downloads
Referências
Alonso-Abella, M., Chenlo, F., Nofuentes, G., Torres-Ramirez, M., 2014. Analysis of spectral effects on the energy yield of different PV (photovoltaic) Technologies: The case of four specific sites. Energy, vol. 67, pp. 435-443.
Atlas brasileiro de energia solar / Enio Bueno Pereira; Fernando Ramos Martins; Andre Rodrigues Goncalves; Rodrigo Santos Costa; Francisco J. Lopes de Lima; Ricardo Ruther; Samuel Luna de Abreu; Gerson Maximo Tiepolo; Silvia Vitorino Pereira; Jefferson Goncalves de Souza ‐‐ 2.ed. ‐‐ Sao Jose dos Campos : INPE, 2017. pp. 88
Castanho, A. D. A., & Artaxo Netto, P. E., 2001. Wintertime and summertime Sao Paulo aerosol source apportionment study. Atmospheric Environment, vol. 35( 29), pp. 4889-4902.
CETESB. Secretaria de Infraestrutura e Meio Ambiente. Qualidade do ar no estado de Sao Paulo 2018. Sao Paulo: Cetesb, 2019. Disponivel em: https://cetesb.sp.gov.br/ar/publicacoes-relatorios/. Acesso em: 03 abr. 2021.
Dubovik, O., Holben, B., Eck, T. F., Smirnov, A., Kaufman, Y. J., King, M. D., Tanre, D., Slutker, I., 2002. Variability of Absorption and Optical Properties of Key Aerosol Types Observed in Worldwide Locations. Journal of Atmospheric Science, vol. 59, n. 3, pp. 590 – 608.
Gueymard, C. A., Ruiz-Arias, J.A., 2016. Extensive worldwide validation e climate sensitivity analysis of direct irradiance prediction from 1-min global irradiance. Solar energy, vol. 128, pp. 1-30.
Holben, B. N., Eck, T. F., Slutsker, I., Tanre, D., Buis, J. P., Setzer, A., Vermote, E., Reagan, J. A., Nakajima, T., Lavenu, F., Jankowiak, I., Smirnov, A., 1998. AERONET – A Federated Instrument Network and Data Archive for Aerosols Characterization. Remote Sensing of Environment, vol. 66, n. 1, pp. 1- 16.
Horvath, H., 2000. Aerosols – An introduction. Journal of Environmental Radioactivity, vol. 51, n. 1, pp. 5-25.
IEA, International Energy Agency. Solar PV Tracking Clean Energy Progress. Disponivel em:
<https://www.iea.org/tcep/power/renewables/solar/> Acesso em: 18 de novembro de 2018.
IPCC, Climate Change 2013, The Physical Science Basis. Chapter 7 – Clouds and Aerosols. 2013.
IRENA, International Renewable Energy Agency. LCOE 2010-2017. 2019. Disponivel em:
<https://www.irena.org/Statistics/View-Data-by-Topic/Costs/LCOE-2010-2017>. Acesso em: 10 jul. 2019.
IRENA, International Renewable Energy Agency. Solar Energy Data: Installed Capacity Trends. 2018. Disponivel em: <https://www.irena.org/solar>. Acesso em: 10 jul. 2019.
Ishii, T., Otani, K., Takashima, T., 2011. Effects of solar spectrum and module temperature on outdoor performance of photovoltaic modules in round-robin measurements in Japan. Progress in Photovoltaics, vol. 19, n. 2, pp. 141-148.
Li, X., Wagner, F., Peng, W., Yang, J., Mauzerall, D. L., 2017. Reduction of solar photovoltaic resources due to air pollution in China. PNAS. vol. 114, n. 45, pp. 11867-11872.
Martins, V. J., Artaxo, P., Kaufman, Y. J., Castanho, A. D., Remer, L. A., 2009. Spectral absorption properties of aerossol particles from 350 – 2500nm. Geophysical Research Letters, vol. 36, n. 13, pp. 1-5.
Neher, I., Buchmann, T., Crewell, S., Evers-Dietze, B., Pfeilsticker, K., Pospichal, B., Schirrmeister, C., Meilinger, S., 2017. Energy Procedia, vol. 125, pp. 170-179.
Nobre, A. M., Karthik, S., Liu, H., Yang, D., Martins, F. R., Pereira, E. B., Ruther, R., Reindl, T., Peters, I. M., 2016. On the impacto of haze on the yield of photovoltaic system in Singapore. Renewable Energy, vol. 89, pp. 389-400.
Nofuentes, G., Garcia-Domingo, B., Munoz, J. V., Chenlo, F., 2014. Analysis of dependence of the spectral factor of some PV technologies on the solar spectrum distribution. Applied Energy, vol. 113, pp. 302-309. Pin, M. L. F., 2017. Levantamento do potencial de geracao fotovoltaica com sistemas de microgeracao aplicados a arquitetura nos edificios do Campus Sao Paulo da USP, Dissertacao de Mestrado, IEE -USP, Sao Paulo.
Polo, J., Alonso-Abella, M., Ruiz-Arias, J. A., Balenzategui, J. L. 2017. Worldwide analysis of spectral factors for seven photovoltaic Technologies. Solar Energy, vol. 142, pp. 194-203.
Rosa, D. J. DE M., 2003. Caracterizacao da radiacao solar: o caso da cidade universitaria/USP e da Ilha do Cardoso/Cananeia. [s.l.] Tese de Doutorado, Universidade de Sao Paulo, Sao Paulo.
Sekiguchi, M., 2003. A study of the direct and indirect effects of aerosols using global satellite data sets of aerosols and cloud parameters. Journal of Geophysical Research, vol. 108, n. 22, pp. 1 -15.
Smirnov, A., Holben, B. N., Eck, T. F., Dubovik, O., Slutsker, I., 2000. Cloud-Screening and Quality Control Algorithms for the AERONET Database. Remote Sensing of Environment, vol. 73, n. 3, pp. 337-349.
Stark, C., Theristis, M., 2015. The impacto of Atmospheric Parameters on the Spectral Perfomance of Multiple Photovoltaic Technologies, New Orleans – LA, 42o PVSC - Photovoltaic Specialist Conference.
Toledano, C., Cachorro, V. E., Berjon, A., de Frutos, A. M., Sorribas, M., de la Morena, B. A., Goloub, P., 2007. Aerosol optical depth and Angstron exponent climatology at El Arenosillo AERONET site (Huelva, Spain). Quaterly Journal of the Royal Meteorological Society, vol. 133, n. 624, pp. 795 – 807.
Yamasoe, M. A., Rosario, N. M. E., Barros, K. M., 2017. Downward solar global irradiance at the surface in Sao Paulo City – The climatological effects of aerosols and clouds. Journal of Geophysical Resource: Atmospheres, vol. 122, pp. 391- 404.
Yu, X., Lu, R., Liu, C., Yuan, L., Shao, Y., Zhu, B., Lei, L., 2017. Seasonal variation of columnar aerosol optical properties and radiative forcing over Beijing, China. Atmospheric Environment, vol. 166, pp. 340-350.
Zhang, M., Ma, Y., Gong, W., Liu, B., Shi, Y. F., Chen, Z., 2018. Aerosol optical properties and radiative effects: Assessment of urban aerosols in central China using 10-year observations. Atmospheric Environment, vol. 182, pp. 275-285.