Impacto dos aerossóis atmosféricos no fator espectral de módulos fotovoltaicos em São Paulo

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Bet, Luís Gustavo [UNIFESP]
• Orientador(a): Martins, Fernando Ramos [UNIFESP], Rosário, Nilton Manuel Évora [UNIFESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de São Paulo
• Palavras-chave em Português: Energia solar fotovoltaica; Aerossóis atmosféricos; Irradiância espectral; Geração distribuída; Ciências atmosféricas
• Palavras-chave em Inglês: Photovoltaic solar energy; Atmospheric aerosols; Spectral irradiance; Distributed generation; Atmospheric science
• Link de acesso: https://repositorio.unifesp.br/xmlui/handle/11600/62100

A geração de energia 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 forma viável de geração distribuída próximo a grandes pólos 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. A relação entre a geração de energia via tecnologia fotovoltaica e poluição apresenta uma certa ambiguidade, pois a tecnologia é cotada para ajudar na redução das emissões de gases do efeito estufa proveniente da produção de energia elétrica. Por outro lado, os poluentes atmosféricos podem impactar no desempenho dos módulos fotovoltaicos em áreas urbanas, sendo que o poluente mais responsável pela atenuação da radiação na atmosfera são os aerossóis, que podem causar a atenuação da quantidade total da radiação solar incidente na superfície assim como alterar a sua distribuição espectral. Sendo assim, este projeto buscou investigar, a partir do caso da cidade de São Paulo, como a variação na quantidade e na natureza dos aerossóis atmosféricos podem afetar a performance das placas fotovoltaicas localizadas em grandes centros urbanos. Além dessa análise, outras importantes e complementares para o objeto de estudo em questão foram também desenvolvidas: a) caracterização da variabilidade sazonal e interanual das propriedades ópticas dos aerossóis em São Paulo para o período do estudo; b) estudos numérico e observacional da sensibilidade da irradiância solar espectral disponível em superfície à geometria de iluminação (Ângulos Zenital e Azimutal Solar), propriedades ópticas dos aerossóis, especialmente a profundidade óptica do aerossol, e ao conteúdo integrado de vapor d’água na atmosfera. Em relação a caracterização das propriedades ópticas do aerossol urbano, os resultados convergiram com os obtidos em estudos anteriores, forte sazonalidade na carga de aerossóis em São Paulo, com o pico nos meses de agosto e setembro, associado ao transporte de material particulado das regiões de queimadas e condições atmosféricas que limitam a dispersão dos poluentes atmosféricos. Os testes numéricos de sensibilidade reforçaram o papel da massa óptica atmosférica como um dos principais moduladores da irradiância espectral solar em superfície, entretanto essa influência é significativamente dependente da composição da atmosfera, que foi o caso observado em diferentes cenários de carga de aerossol. As influências dos parâmetros ambientais e geometria solar foram sentidos não só na irradiância espectral, mas também pelos sistemas fotovoltaicos avaliados, através de perdas e ganhos de desempenho sazonalmente e diariamente. Estas variações, representadas pelo fator espectral (SF) ocorreram de forma singular para cada um dos sistemas fotovoltaicos avaliados.