Tratamento de dados metereológicos e análise de desempenho e usinas fotovoltaicas brasileiras

Abstract

O presente trabalho tem por objetivo realizar o tratamento de dados meteorológicos e analisar o desempenho de sete usinas fotovoltaicas pertencentes aos subsistemas Nordeste e Sudeste – Centro-Oeste, monitoradas pelo Operador Nacional do Sistema (ONS). A metodologia empregada para avaliação do desempenho se dá através da obtenção de alguns indicadores, como por exemplo, produtividade fotovoltaica específica, fator de capacidade e taxa de desempenho. Este estudo também apresenta o comportamento da irradiação solar, temperatura do ar, velocidade do vento, pressão atmosférica e umidade relativa do ar, a fim de estabelecer o impacto das variáveis meteorológicas na geração de energia, o qual é investigado por meio de estudos de correlação. Nesse contexto, é realizada uma comparação entre o desempenho das usinas solares fotovoltaicas brasileiras com usinas de outros países sob diferentes condições climáticas. Os resultados da análise de correlação mostram que a radiação apresenta uma correlação moderada/forte com a temperatura e com a geração. Além disso, a geração apresentou uma correlação negativa moderada com a umidade do ar, e correlações fracas com pressão atmosférica e velocidade do vento. Os resultados obtidos na análise de desempenho mostram que a produtividade específica total para as sete usinas variou entre 1562 MWh/MWp e 2116 MWh/MWp em 2019 e entre 1360 MWh/MWp e 2027 MWh/MWp em 2020. A taxa de desempenho média em 2019 variou de 0,63 a 0,76 para o grupo das sete usinas estudadas, enquanto em 2020 a taxa de desempenho média variou de 0,49 a 0,74. Já o fator de capacidade médio para as sete usinas variou entre 20,3% e 28,6% em 2019 e entre 19,3% e 27,7% em 2020. Por fim, os resultados das figuras de mérito obtidos indicam que as usinas avaliadas estão operando dentro de sua expectativa, com exceção do conjunto Nova Olinda, no Piauí, que registrou um baixo desempenho. Por outro lado, o Conjunto Pirapora, em Minas Gerias, apresentou o melhor desempenho dentre todas as usinas, para os dois anos avaliados no estudo.

The present work aims to perform the treatment of meteorological data and analyze the performance of seven photovoltaic solar power plants belonging to the Northeast and Central-West subsystems, monitored by the National System Operator (ONS). The methodology used for performance evaluation is done by obtaining indicators, such as specific photovoltaic yield, capacity factor and performance ratio. This study also presents the behavior of solar irradiation, air temperature, wind speed, atmospheric pressure and relative air humidity, in order to establish the impact of meteorological variables on energy production, which is investigated through studies of correlation. In this context, a comparison is made between the performance of Brazilian photovoltaic solar plants with plants from other countries under different climatic conditions. The results of the correlation analysis show that radiation has a moderate/strong correlation with temperature and energy production. Furthermore, the energy production showed a moderate negative correlation with air humidity, and weak correlations with atmospheric pressure and wind speed. The results obtained in the performance analysis show that the average specific productivity for the seven plants ranged between 1562 MWh/MWp and 2116 MWh/MWp in 2019 and between 1360 MWh/MWp and 2027 MWh/MWp in 2020. The average performance ratio in 2019 ranged from 0.63 to 0.76 for the group of seven plants studied, while in 2020 the average performance ratio ranged from 0.49 to 0.74. The average capacity factor for the seven plants ranged between 20.3% and 28.6% in 2019 and between 19.3% and 27.7% in 2020. The results for the analyzed performance indexes indicate that the plants evaluated are operating within their expectations, with exception of Nova Olinda, in Piauí, which registered a low performance. On the other hand, Pirapora, in Minas Gerais, showed the best performance among all the plants, for the two years evaluated in this study.