Atlas Solarimétrico
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Foto
: CEM
IG
Expediente Atlas:Companhia Energética de Minas Gerais – CEMIG
Presidente:Djalma Bastos de Morais
Vice-Presidente:Arlindo Porto Neto
Diretor de Distribuição e Comercialização:José Carlos Mattos
Diretor de Finanças e Relações com Investidores:Luiz Fernando Rolla
Diretor de Geração e Transmissão:Luiz Henrique de Castro Carvalho
Diretor de Gestão Empresarial:Frederico Pacheco de Medeiros
Diretor de Desenvolvimento de Negócios:Fernando Henrique Schüffner Neto
Diretor de Gás:Fuad Jorge Noman Filho
Diretor Comercial:José Raimundo Dias Fonseca
Diretora Jurídica:Maria Celeste Morais Guimarães
Diretor de Relações Institucionais e Comunicação:Luiz Henrique Michalick
Superintendência de Tecnologia e Alternativas Energéticas:Alexandre Francisco Maia Bueno
Gerência de Alternativas Energéticas:Marco Aurélio Dumont Porto
Coordenação do Projeto na Terra Verde:Ruibran Januário dos Reis
Chigueru Tiba
Coordenador do Projeto na Cemig:Júlio César Ezequiel da Costa
Equipe Técnica:João Francisco de AbreuDaniel Pereira Guimarães
Melina Amoni Silveira AlvesDouglas Sathler dos Reis
Naum FraidenraichElielza M. S. BarbosaOlga de Castro Vilela
Verônica W. B. AzevedoGrazielle Santos Vieira Sarti
Projeto Gráfico:Vianello Comunicação Ltda.
Direção de Arte: Omar Vianello
Editoração Eletrônica e Produção Gráfica: Rute Gouvêa
2
Dados internacionais de catalogação na publicação
CompanhiaEnergéticadeMinasGerais. AtlasSolarimétricodeMinasGerais.BeloHorizonte:Cemig,2012. 80p..:ilust.
ISBN:978-85-87929-50-1
1.Energiasolar.2.Usinasolar I.CompanhiaEnergéticadeMinasGerais.II.Título
CDU:621.47 621.311.28
Copyright: Companhia Energética de Minas Gerais – CEMIG
Endereço:Superintendência de Tecnologia e Alternativas Energéticas
Av. Barbacena, 1200 – 16º B130190-131 Belo Horizonte (Minas Gerais) / Brasil
C
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Apresentação do Atlas Solarimétrico do Estado de Minas Gerais
Aocompletar60anosdeexistênciaedetrabalhoparaocrescimentodoEstado,tendoalcançado,nesteperíodo,oreconhecimentomundialporsuapreocupaçãoecuidadocomomeioambienteepelamanutençãodeumamatrizenergéticarenovávele,há12anosconsecutivos,presen-tenoÍndiceDowJonesdeSustentabilidade,aCompanhiaEnergéticadeMinasGerais–CemigapresentaoestudoquedemonstraopotencialdeenergiasolardeMinasGerais.
UmadasprioridadesdoGovernodeMinasGeraiséassegurarascondi-çõesparaamanutençãodeumdesenvolvimentosustentávelatravésdagarantiadedisponibilidadedeenergiasegura,abundanteeproduzidadeformasustentável,comofontedecrescimentoeconômicoemelho-riadobem-estardopovomineiro.
Entreasdiversasfontesdeenergiarenovávelquepodemseraprovei-tadas,aenergiasolaréumrecursorenováveldebaixoimpactosocio-ambiental, com a tendência mundial de se tornar progressivamenteatrativadopontodevistaeconômico.Assim,reveste-sedeimportânciafundamental o levantamento do potencial de energia solar deMinasGerais,visandosuainserçãonamatrizenergéticadoEstadoedoPaís.
MinasGerais,comtradiçãonousodecoletoressolaresparaoaqueci-mentodeáguaeabundanteemquartzo,mineralbásicoparaaprodu-çãodeuminsumoessencialparaaproduçãodascélulasfotovoltaicas,osilíciometálico,possuiumambientepropícioevocaçãonaturalparaaproduçãoeusodaenergiasolar.
OGovernodeMinasGerais,atentoàrelevânciadetodososaspectosenvolvidos nessa questão, recomendou à Cemig que realizasse, pormeiodoseuProgramadePesquisaeDesenvolvimentoCemig–Aneel,estudosparaadeterminaçãodopotencialdeenergiasolardoEstadoedalocalizaçãodasmelhoresincidênciasderadiação,paraa identifica-çãodemelhoresalternativasdeaproveitamentodessafonteprimáriadeenergiaeparaainserçãodessaenergianamatrizenergéticaconsi-derandoseusaspectosdesazonalidade,variabilidadeedisponibilidadediária.
Mensagem da presidente do Conselho de Administração e do presidente da Cemig
ComapublicaçãodoAtlasEólicodeMinasGeraisem2010,aCemigcontratou,emabrildoanoseguinte,pormeiodeseuProgramadePesquisaeDesenvolvi-mento–P&DCemig–Aneel,oprojeto“DesenvolverumSistemaparaCálculodoPotencialdeInstalaçãodeUsinasSolaresFotovoltaicaseTermoelétricasSo-laresdeGrandePorte”comoobjetivodelevantaropotencialdeenergiasolardoEstadoeidentificarosmelhoressítiosparaimplantaçãodeempreendimen-tossolaresfotovoltaicosetermossolares.Esseprojeto,queinclui,entreoutrasiniciativas,amediçãoderadiaçãosolaredegrandezasmeteorológicasrelacio-nadasemcinconovospontosdoEstadoduranteoperíodode24meses,previaaindaapublicaçãodopresenteAtlasSolarimétricodoEstadodeMinasGerais.
AempresacontratadaparaodesenvolvimentodosestudosfoioCentrodeCa-pacitação,TreinamentoeCulturaTerraVerde,contandoaindacomaparticipa-çãodaUniversidadeFederaldePernambuco(UFPE).
Os dados iniciais desse trabalho demapeamento se revelaram promissores,poisapontamíndicesderadiaçãosolarglobalde5,5a6,5kWh/m².demmaisdametadedoárea territorialdoEstado, indicandosuaadequaçãoà implan-taçãodeempreendimentossolares.Omapeamentoconsiderouaindaoutrosfatores,comoainsolaçãomédia(quantidadediáriadehorasdesol),alémdedisponibilidadederedeelétricadeconexãoedisponibilidadedeágua(insumonecessárionocasodeempreendimentostermossolares),indicandoáreaspre-ferenciaisparaaimplantaçãodessesempreendimentosnoEstado.
Aimportânciadopresenteestudoéaindamaiorseforlevadoemcontaogran-dealcancesocialdesseprojetoquandoefetivamenteosempreendimentosco-meçaremaserviabilizados,poisasregiõesdemaiorpotencialcorrespondemexatamenteaosmunicípiosmaiscarentesdeMinasGerais,sejamaquelesqueestãoaolongodaSerradoEspinhaçoounaáreamineiradaSudene.
Acreditamos,portanto,queaCemig,maisumavez,dásuacontribuiçãoparaodesenvolvimentoeconômicoesocialdeMinasGerais.Essassão,naverdade,duasvocaçõesdaEmpresadesdesuacriação.EéportrabalhoscomoesseeporaçõesconcretasqueaCemigéreferêncianoBrasileapontada,peloÍndiceDowJonesdeSustentabilidade,duasvezescomolídermundialemsustentabilidade,nosúltimosanos.
AgradecemosaogovernadorAntonioAnastasiapelaconfiançadepositadaemnossaEmpresaparaarealizaçãodestetrabalhoereiteramosaimportânciadoPrograma Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimentos para o Setor Elétrico –P&DAneel,quetemviabilizadoarealizaçãodeimportantespesquisasparaodesenvolvimentotecnológicoesocialdoPaís.
Cumprimentamostambémosnossosparceirosnesteprojetoedestacamosadecisiva participação do corpo técnico da Cemig para a conclusão de, assimacreditamos,umdosmaisimportantestrabalhosnocampoenergéticodeMi-nasGeraiseque,comcerteza,reverteráemempreendimentosquevãogerarempregoseagregarvalorparanossaeconomia.
Dorothea Werneck Djalma Bastos de Morais
ACemignasceuem1952,pelasmãosdoentãogovernadore,posteriormente,presidenteJuscelinoKubitschek,comoobjetivodeasseguraraoEstadoenergiaelétricalimpa,seguraeabundante,insumoimprescindívelparaainstalaçãodeumparqueindustrial,paraodesenvolvimentoeparaoconfortodosmineiros.
Naquelaépoca,háseisdécadas,aCemigassumiudiversascentraishidrelétricaseplanejouaconstruçãodeoutrasemMinas.Umadessashidrelétricas,ausinadeTrêsMarias, é reconhecida comoummarcoparao setornoBrasil, comoprimeirograndeempreendimentonaáreadeenergiaelétrica,tendoabertoocaminhoparaaconstruçãodebarragensdegrandeporteemMinaseemoutrosEstados.
Atualmente,asfontesdeexploraçãodeenergiahidrelétricaestãopraticamen-teesgotadas, resumindooaproveitamentodeseupotencialàconstruçãodepequenascentraishidrelétricas.Simultaneamente,omundotambémpassouasermaisexigentecomprojetosdeproduçãodeeletricidade,cobrandoesforçosnabuscadecaminhosparaousodeenergiasrenováveiselimpas,eaCemig,àfrentedoseutempo,incluiuasustentabilidadeeorespeitoaomeioambientecomoelementosdesuavisão,quenorteiatodasasaçõesdaEmpresa.
ÉdentrodessecontextoqueaCemigfoiincumbidapeloGovernodeMinasGe-raisdelideraroprocessodeprospecçãodospotenciaiseólicoesolardoEstado.Naverdade,essenãoéumassuntonovoparaaCemig,talvezinéditonaescalaemagnitudedostemposatuais,poisaEmpresavempesquisandoopotencialeólicoesolaremterritóriomineirodesde1982,quandoforammapeados,porintermédiodeumprojeto conjunto coma Finep (Financiadora de Estudos eProjetos),58áreasdoEstado.
Aindaem1982,tiveraminícioessestrabalhosdelevantamentodopotencialdeventosederadiaçãosolar,em23postosdemediçõesanemométricaesolari-métricadaCemigespalhadospelointeriordeMinasGeraisenoPostoCentraldeSolarimetria,emBeloHorizonte.Foramcoletadosdadosderadiaçãosolarglobalnesseslocais,edepoisdispostosemisolinhas,obedecendoàsrecomen-daçõesdaWMO(World Meteorological Organization–OrganizaçãoMeteoro-lógicaMundial),procurandocobrirtodasasregiõesmineirasemantendoumadistânciamédiade150quilômetrosentreospostos.Assim,produziu-seopri-meiromapaderadiaçãosolardoEstado.
DentrodomesmoconvêniocomaFinep,aCemigimplantou,nadécadade80,duasestaçõesremotasderadiocomunicaçãoetelemetria,sendoumaexclusi-vamentealimentadacompainéisfotovoltaicos,nalocalidadedePortoIndaiá,situadanomunicípiodeMoradaNovadeMinas, eoutra estação com fontehíbridadeenergia(solareeólica),nomunicípiodePompéu.
Comanecessidadedealimentaraáreadeoperaçãoeplanejamentoelétricocomdadosderadiaçãosolaraindamaismodernos,aCemigimplantou,nosé-culo21,umamodernarededepiranômetros,quepermitiuacoletadedadosdealtaconfiabilidade,quecontribuíramparaaelaboraçãodopresenteAtlas.
Emagostode2008,oentãogovernadorAécioNevesencaminhoumensagemaoConselhodeAdministraçãodaCemig,solicitandoqueaCompanhiaenvidas-seosmelhoresesforçosnaperseguiçãodoaumentodaenergiarenovávelnamatrizenergética,emespecialasenergiaseólicaesolar,sendonecessário,paraisso,olevantamentodopotencialdoEstado.
1 - O Estado de Minas Gerais1.1-CaracterizaçãoGeográfica 71.2-Vegetação 81.3-UnidadesdeConservaçãoeTerrasIndígenas 91.4-Clima 121.5-Infraestrutura 211.6-DemografiaeConsumodeEnergia 24
3 - Metodologia3.1-ProcessodeMapeamento45
3.2-ColetaeAvaliaçãodosDadosSolarimétricos46
3.3-SistemasdeInformaçõesGeográficas49
3.4-InterpolaçãoEspacial 50
3.5-IdentificaçãodeLocaisparaInstalaçãodeCentraisElétricas53
2 - Energia Solar e Tecnologia2.1-EnergiaSolarnaSuperfícieTerrestre27
2.2-Histórico32
2.3-Tecnologia34
2.4-DesenvolvimentodaTecnologiaemMinasGerais43
4 - Mapas Solarimétricos de Minas Gerais4.1-MapasSolarimétricosdeMinasGerais 57
4.2-EstaçõesSolarimétricas 60
4.3-RadiaçãoSolar 61
4.4-Insolação 65
5 - Conclusão5.1-AnáliseseDiagnósticos 71
5.2-ConsideraçõesFinais 79
Referências Bibliográficas 80
1. O Estado de Minas Gerais
1.1 CARACTERIZAÇÃOGEOGRÁFICA...............................................................................................................7
1.2 VEGETAÇÃO..............................................................................................................................................8
1.3 UNIDADESDECONSERVAÇÃOETERRASINDÍGENAS..........................................................................9
1.4 CLIMA.....................................................................................................................................................12
1.5 INFRAESTRUTURA...................................................................................................................................21
1.6 DEMOGRAFIAECONSUMODEENERGIA................................................................................................23
Foto
: CEM
IG
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1.1 – Caracterização Geográfica
Figura 1.1.1: Localização do Estado de Minas Gerais / Fonte: Landsat 7
Minas Gerais é a quarta unidade da federação em extensãoterritorial,apresentando586.528km2,oquecorrespondea7%doterritóriodoPaís.OEstadoestálocalizadoentreosparalelos14°13’58’‘e22°54’00’‘delatitudeSuleosmeridianos39°51’32’‘e51°02’35’‘aoestedeGreenwich.MinasGeraiscompõearegiãoSudesteepossuiumalinhadedivisade4.727kmcomosestadosvizinhos.Limita-seasulesudoestecomoestadodeSãoPaulo,aoestecomoMatoGrossodosul,anoroestecomGoiás,aonortecomaBahia,alestecomoEspíritoSantoeasudestecomoRiodeJaneiro,conformeaFigura1.1.1.
MinasGeraispossuioterritóriointeiramenteformadoporplanaltos,comdestaqueparaoplanaltocentralnaporçãonoroesteeparaoplanaltoatlânticoqueabrangemaisdametadedoEstado, comapredominânciados“maresdemorros”ealtitudemédiade700m.DeacordocomaFigura1.1.2,asserrasdaMantiqueira,doCaparaó,daCanastraeacordilheiradoEspinhaçosedestacam,comaltitudessuperioresa1.700m.Alémdasáreasmontanhosas,oEstadoapre-sentatambémáreasdeplanaltoseasdepressõesformadaspelosvalesdosriosSãoFrancisco,Jequitinhonha,DoceeParaíbadoSul.
AserradaMantiqueira,denominaçãotupiquesignifica“serra que chora”emfunçãodograndenúmerodenascentesaliexistentes,estende-sepeladivisasdeMinasGeraiscomosestadosdeSãoPaulo e Rio de Janeiro, penetrando o interior mineiro até ascercaniasdeBarbacena.IntegraoecossistemadaMataAtlânticacomumariquíssimabiodiversidade.NaregiãodoParqueNacional
doItatiaia,limiteentreosmunicípiosdeResende(RJ)eItamonte(MG)estáopicodasAgulhasNegras,com2.787mdealtitude.OutropontoculminantenessaregiãoéopicodaPedradaMina(2.770mdealtitude),entreosmunicípiosdeQueluz(SP)ePassaQuatro(MG).
A serra do Caparaó localiza-se na divisa deMinasGerais comoEspírito Santo, tendoo pico da Bandeira (2.892m) comopontoculminante.AtéaidentificaçãodospicosdaNeblinae31deMarçonaserradoImeri,fronteiradoBrasileVenezuela,opicodaBandeiraera consideradoopontomaiselevadodo territóriobrasileiro.OpicodoCristal,nomunicípiodeCaparaó,com2.798m,ocupaoquartolugaremaltitude.
AserradaCanastra,localizadanosudoestedeMinasGerais,temessenomedevidoàssuascaracterísticasfisiográficasabauladas.ÉlocaldanascentedorioSãoFranciscoefamosapelabiodiver-sidade,climaeinúmerascachoeirasaliexistentes,comoaimpo-nenteCascaD’Anta,comseus186mdealtura.
AserradoEspinhaçoestende-sedesdeomunicípiodeOuroBrancoemMinasGerais atéXique-XiquenaBahia, onde re-
cebeadenominaçãodeChapadaDiamantina.OQuadriláteroFerrífero,situadonoEspinhaçomeridional,engloba34muni-cípioseabrigaimportantescidadescomoacapitalBeloHori-zonte,OuroPreto,Mariana,Congonhas,Sabará,JoãoMonle-vadeeItabira.Orelevopossui importantesregiõesserranas,como as do Curral, em Belo Horizonte, do Caraça, do RolaMoça, da Piedade, do Itacolomi, daMoeda, doMascate e aSerraAzul.NaregiãosetentrionalasmaisconhecidassãoasserrasdoCipó,Itambé,doCabraleaserraGeral.NaserradoCipólocaliza-seafamosacachoeiradoTabuleiro,cujos273mdequedalivreatornaamaiordoEstadoeaterceiracachoeiramaisaltadoBrasil.
A capitalmineira está dentro da depressão de Belo Horizonte,com um relevo caracterizado por espigões, colinas e encostaspoliconvexasdedeclividadesvariadas.AsserrasquecontornamBeloHorizontesãoramificaçõesdacordilheiradoEspinhaço,comdestaqueparaasserrasdeJatobá,JoséVieira,Mutuca,TaquarileCurral.Opontodemaioraltitudedacapitalmineiraencontra-senaserradoCurral (1.538m)easededeBeloHorizontepossui852mdealtitude.
Figura 1.1.2: Geomorfologia do Estado de Minas Gerais
DepressõesdorioSãoFrancisco-01ChapadadorioSãoFrancisco-02
SerradoCabral-03PlanaltodeUberlândia-04
RioParanaíba-05RioGrande-06
SerradaCanastra-07SerradaSaudade-08
DepressãodeBeloHorizonte-09SerradaMantiqueira-10
SerrasdoQuadriláteroFerrífero-11SerradoCipó-12
SerradoEspinhaço-13SerradoCaparaó-14
PlanaltodorioJequitinhonha-15
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1.2 – Vegetação
A vasta superfície do Estado, associada àscaracterísticasclimáticas,geomorfológicasehídricas,resultounoaparecimentodeumacobertura vegetal diversificada. Atualmen-te,grandepartedoEstadoestátomadaporáreas antropizadas, resultadodaocupaçãopouco racionaldo territórionopassado.OCerrado(Savana)eaMataAtlântica(Flores-taOmbrófilaDensa,FlorestaEstacionalDe-cidualeSemidecidual),juntamentecompe-quenasáreasdesavanaestépica,estãopre-sentesnoterritóriomineiro(Figura1.2.1).
O Cerrado forma uma paisagem de altabiodiversidade, embora menor do quea Mata Atlântica. É o bioma de maiorextensãoterritorialemMinasGerais,sendoosegundomaiordoBrasil.Avegetaçãodecerrado,emsuamaiorparte,éconstituídaporgramíneas,arbustoseárvoresesparsas.As árvores têm caules retorcidos e raízeslongas,quepermitemaabsorçãodaágua.
AMataAtlânticaé formadaporumasériede ecossistemas com características pró-prias.EmMinasGeraispredominamaFlo-resta Ombrófila Densa, a Floresta Estacio-nal Decidual e Semidecidual. Em toda suaextensão,estesecossistemasseinterligam,acompanhandoascaracterísticasclimáticasdasregiõesetendocomoelementocomuma exposição aos ventos úmidos oceânicos.Assimcomoemoutrosestadosbrasileiros,aMataAtlânticamineirafoibastantedevasta-da,restandopequenasporções,queseso-mamaos10%dematanativarestantesemtodooPaís.
ContatoentretiposdevegetaçãoFlorestaEstacionalDecidualFlorestaEstacionalSemidecidualFlorestaOmbrófilaDensaSavana(cerrado)SavanaEstéptica
ÁreaAntropizada
Figura 1.2.1: Vegetação do Estado de Minas GeraisFonte: IBGE, 2010
O 200 400 600km
Lege
nda
9
Unidade de Proteção IntegralEE Estação Ecológica
Nome Área (ha)
1.3 – Unidades de Conservação e Terras Indígenas
As unidades de conservação (UCs) públicas(federais,estaduaisemunicipais)eparticu-lares são protegidas por leis com o intuitodepreservarasriquezasnaturaisparaasge-raçõesfuturas.ExistemváriascategoriasdeUCs, comestruturade funcionamentoade-quada ao seu propósito: parques, reservasbiológicas,estaçõesecológicas,reservaspar-ticularesdepatrimônionatural,entreoutras.
Minas Gerais possui atualmente 4,58 mi-lhõesdehadeáreasprotegidas,distribuídaspor 430 UCs cadastradas no Instituto Esta-dualdeFlorestas(IEF),oquecorrespondea7,8%doterritóriomineiro.Diantedasrestri-çõeslegaisedaabrangênciadasUCsnoEs-tado,aimplantaçãodeprojetosenergéticosdevelevaremconsideraçãoomapeamentodasáreasprotegidasparaevitarimpedimen-tosdeordemambiental.
ATabela1.3.1apresentaoarelaçãodasUCseTIsregistradasemMinasGerais.
EE Acauã 5.196EE ÁguaLimpa 71EE Aredes 1.158EE Cercadinho 225EE Corumbá 304EE Fechos 603EE MardeEspanha 187EE MatadoCedro 1.563EE MatadosAusentes 490EE Sagarana 2.340EE Tripuí 392
RB CarmodaMata 86RB Colônia31deMarço 5.030RB FazendadaCascata 64RB FazendaLapinha 369RB FazendaSãoMateus 377RB Jaíba 6.358RB SantaRita 604RB SãoSebastiãodoParaíso 249RB SerraAzul 3.841
Relação de Siglas:
APA (ÁreadeProteçãoAmbiental)APE (ÁreadeProteçãoEspecial)EE (EstaçãoEcológica)FLO (FlorestaNacional,EstadualouMunicipal)MN (MonumentoNatural)PAQ (Parque)AQF (ParqueFlorestal)PAQN (ParqueNatural)RB (ReservaBiológica)RDS (ReservadeDesenvolvimentoSustentável)RPPN (ReservaParticulardoPatrimônioNatural)RVS (RefúgiodeVidaSilvestre)TI (TerraIndígena)
PAQ Alto Cariri 6.151PAQ Baleia 102PAQ Biribiri 16.999PAQ CaminhodasGerais 56.237PAQ CamposAltos 782PAQ Caparaó 7.235PAQ CavernasdoPeruaçu 56.800PAQ GrandeSertãoVeredas 83.363PAQ GrãoMogol 33.325PAQ Ibitipoca 14.887PAQ Itacolomi 6.172PAQ Itatiaia 15.463PAQ LagoadoCajueiro 20.500PAQ LapaGrande 9.663PAQ MataSeca 10.282PAQ Montezuma 1.743PAQ NaturalRibeirãodoCampo 3.096PAQ NovaBaden 214PAQ PauFurado 2.200PAQ PicodoItambé 6.520PAQ RioCorrente 5.065PAQ RioDoce 35.970PAQ RioPreto 12.184PAQ Sempre-Vivas 124.555PAQ SerradaCanastra 200.000
PAQ ‐ ParqueNome Área (ha)
RB ‐ Reservas BiológicasNome Área (ha)
Unidade de Proteção IntegralPAQ ‐ Parque
Nome Área (ha)PAQ SerradaCandonga 3.302PAQ SerradasAraras 11.137PAQ SerradaBoaEsperança 5.873PAQ SerradoBrigadeiro 14.984PAQ SerradoCabral 22.256PAQ SerradoCipó 31.010PAQ SerradoIndependente 13.508PAQ SerradoPapagaio 22.917PAQ SerradoRola-Moça 3.940PAQ SerraNegra 13.654PAQ SerraNova 12.658PAQ SerraVerde 142PAQ SeteSalões 12.521PAQ Sumidouro 13.000PAQ VerdeGrande 25.570PAQ VeredasdoPeruaçu 31.226
MN DeItatiaia 3.216MN ExperiênciadaJaguará 38MN GrutaReidoMato 141MN LapaVermelha 33MN PeterLund 72MN SantoAntônio 31MN SerradaMoeda 2.372MN SerradoGambá 442MN VargemdaPedra 10MN VárzeadaLapa 23MN VárzeadoLageadoeSerradoRaio 2.199
MN ‐ Monumento NaturalNome Área (ha)
RVS RioPandeiros 6.103RVS LibélulasdaSerraSãoJosé 3.717RVS MatadosMuriquis 2.722RVS RiosTijucoeRiodaPrata 9.750
RVS ‐ Refúgio de Vida SilvestreNome Área (ha)
Unidade de Uso SustentávelAPA ‐ Áreas de Proteção Ambiental
Nome Área (ha)APA ÁguaBranca 19.598APA ÁguaSantadeMinas 6.121APA ÁguasVertentes 76.310APA AltodaConceição 4.150APA AltoJequitibá 4.830APA AltoRioDoce 23.473APA AltoTaboão 2.450
Tabela 1.3.1: Unidades de Conservação e Terras IndígenasFonte: IEF‐MG, 2012Fo
to: C
EMIG
10
1.3 - Unidades de Conservação e Terras Indígenas
Unidade de Uso SustentávelAPA ‐ Áreas de Proteção Ambiental
Nome Área (ha)APA AltoXopotó 3.650APA AntônioDias 11.893APA Ervália 21.779APA Tronqueiras 14.625APA Araponga 9.694APA ÁrvoreBonita 8.875APA BaciadoRiodoMachado 125.368APA Barãoecapivara 35.743APA BarraLonga 4.321APA Belém 3.247APA BeloOriente 18.309APA BoaEsperanþa 4.986APA BomJardim 16.270APA BomJesus 4.534APA BomJesusdoGalho 29.231APA BomRetiro 12.467APA BoqueirãodaMira 8.515APA Braúna 13.707APA Brecha 6.392APA CachoeiraAlegre 23.520APA CachoeiradasAndorinhas 18.700APA Caiana 4.676APA Canaã 10.962APA Caparaó 5.238APA Capivara 15.206APA CarstedeLagoaSanta 38.114APA CarvãodePedra 18.054
Unidade de Uso SustentávelAPA ‐ Áreas de Proteção Ambiental
Nome Área (ha)APA CavernasdoPeruaçu 115.236APA ChapadadoPequizeiro 6.251APA CocháeGibão 284.619APA Coqueiral 6.838APA Corredeiras 10.778APA CórregodaMata 19.866APA CórregodasFlores 5.709APA CórregoNovo 11.742APA Dionísio 22.909APA Divino 11.170APA Divinolândia 3.764APA Esperança 9.455APA Felício 11.684APA FernãoDias 180.373APA Fervedouro 14.330APA FortalezadeFerros 39.078APA Francês 18.309APA Gameleira 12.866APA Gavião 11.176APA Gonzaga 12.036APA GualaxodoSul 7.682APA Hematita 20.346APA Igarapé 6.556APA Ipanema 10.418APA Itabirinha 15.902APA Itacuru 24.592APA Jaboti 6.941
Tabela 1.3.1: Unidades de Conservação e Terras Indígenas / Fonte: IEF‐MG, 2012
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llo
Unidade de Uso SustentávelAPA ‐ Áreas de Proteção Ambiental
Nome Área (ha)APA Jacroá 5.402APA Jacutinga 8.036APA Jaguaraþu 7.819APA Jequeri 22.314APA Labirinto 5.428APA LagoaSilvana 5.793APA Lajedão 12.000APA Macuco 3.924APA Manhumirim 3.071APA MartinsSoares 5.529APA Matinha 16.589APA Miraí 7.251APA MontanhaSanta 2.460APA MorrodaPedreira 130.372APA NascentesdoRibeirãoSacramento 6.686APA NascentesdoRioCapivari 31.622APA NascentesdoRioTronqueiras 12.694APA NinhodasGarças 8.279APA NovaEra 11.500APA Oratórios 4.723APA Pandeiros 210.000APA PedraBranca 5.903APA PicodoItajurú 4.818APA PingoD'água 3.995APA Piranga 36.825APA Pitanga 11.209APA Pontão 8.454APA PresidenteBernardes 12.692APA Renascença 10.739APA RioManso 7.331APA RioManso 8.823APA RioMombaça 4.931APA RioPicão 7.003APA RioPomba 8.795APA RioPreto 3.050APA RioUberaba 240.943APA SaltodoSuaçuí 9.108APA SantaEfigêniadeMinas 8.972APA SantanadoParaíso 24.040APA SãoLourenço 8.314APA SãoTomé 3.115APA Sardoá 6.410APA SenadorFirmino 7.316APA SenhoradeOliveira 8.780APA SerraBomSucesso 7.831APA SerradaMantiqueira 296.663APA SerradaProvidência 6.350APA SerradasAranhas 3.633APA SerradoGavião 29.304APA SerradoIntendente 13.410APA SerradoPitoAcesso 3.320
Unidade de Uso SustentávelAPA ‐ Áreas de Proteção Ambiental
Nome Área (ha)APA SerradoSabonetal 82.500APA SerradoTurvo 14.200APA SerradosNúcleos 4.092APA SerraSãoJosé 4.758APA SerraTalhada 20.040APA Serrana 8.233APA Silverânia 7.017APA Suaçuí 10.598APA Sul 172.118APA Sussuarana 19.606APA Teixeiras 10.146APA Urucum 2.087APA ValedoRioMacaúbas 7.675APA Vapabusul 19.494APA VargemdasFlores 12.270APA Virginópolis 17.301APA VistaAlegre 12.403APA Zabelê 14.702APA MatadoKrambeck 292APA RioPandeiros 210APA FazendaCapitãoEduardo 260APA RioUberaba 656.656APA RioMachado 125.368
FLO SãoJudasTadeu 140FLO Uaimii 4.398
FLO ‐ Floresta EstadualNome Área (ha)
RDS VeredasdoAcari 60.975
RDS ‐ Reserva do Desenvolvimento SustentávelNome Área (ha)
RPPN Aldeia 7.342RPPN AltodaBoaVistaII 7RPPN AltodoPalácio 244RPPN AltoD'Ouro 274RPPN AltoGamarra 34RPPN AltoRioGrande 33RPPN AntônioLopesMerson 220RPPN AntônioPedrodeOliveira 590RPPN Arizona 179RPPN AveLavrinha 49RPPN BerçodeFurnas 5RPPN BerçodeFurnasII 18RPPN BrumasdoEspinhaço 950RPPN CachoeiradaSucupira 41RPPN CachoeiradoTombo 12RPPN Calunga 70RPPN CambuíVelho 10
RPPN ‐ Reserva Particular do Patrimônio NaturalNome Área (ha)
11
Unidade de Uso SustentávelRPPN ‐ Reserva Particular do Patrimônio Natural
Nome Área (ha)RPPN Campestre 10RPPN Campina 12RPPN CamposJoviano 30RPPN CelulasVerdes 6RPPN Contendas 230RPPN CórregodaOnça 20RPPN CórregodasTraíras 159RPPN Cotovelo 204RPPN daFragalha 3RPPN daMata 24RPPN DaPedraBranca 15RPPN DarcetBatalha 306RPPN Diogo 195RPPN doAndaime 175RPPN doBomFim 3RPPN Dr.MarcosVidigaldeVasconcelos 84RPPN EBQ 13RPPN EcocerradoBrasil 30RPPN ErmodosGerais 213RPPN Fartura 1.455RPPN Faz.AltodaConceição 6RPPN Faz.DoArrenegado 12.444RPPN Faz.ReservaLagoadaCapa 602RPPN FazendaAlegria 22RPPN FazendaBarrão 545RPPN FazendaBaú 24RPPN FazendaBoaEsperança 127RPPN FazendaBoaVista 13RPPN FazendaBulcão 609RPPN FazendaCachoeiradeRoçaGrande 31RPPN FazendaCampinho 43RPPN FazendaCamposdeSãoDomingos 4.502RPPN FazendaCapivary 1.984RPPN FazendaCarneiro 484RPPN FazendadaGlória 129RPPN FazendadaGruta 709RPPN FazendadaPicada 61RPPN FazendadasPedras/Leste 262RPPN FazendadoTanque 10RPPN FazendadosCordeiros 13RPPN FazendaEcológica 120RPPN FazendaFloresta 31RPPN FazendaJequitibá 19RPPN FazendaLagoa 292RPPN FazendaLavagem 90RPPN FazendaMalhadaAlta 158RPPN FazendaOlhosD'água 158RPPN FazendaSãoLourenço 177RPPN FazendaSãoLourenço/Matinha 8RPPN FazendaSerradaMoeda 15RPPN FazendaSerradoCabraleLazão 721
Unidade de Uso SustentávelRPPN ‐ Reserva Particular do Patrimônio Natural
Nome Área (ha)RPPN FazendaSerraNegra 332RPPN FazendaSucupira 252RPPN FazendaVargemAlegre 10RPPN FlorestadoPengá 57RPPN Gentio 1.393RPPN Gibão/Fleixeiras 3.528RPPN GrutadoCarimbado 3RPPN GrutadoCarimbadoII 2RPPN GuilmanAmorim 254RPPN HabitatEngenharia 6RPPN Herculano 50RPPN HortoAlegria 1.064RPPN HortoCarbonitaB 3.553RPPN HortoCarbonitaC 2.564RPPN HortoCarbonitaI 220RPPN IAOPAAgropecuária 796RPPN InstitutoOlhoD'Água 2RPPN IrmãSheila 65RPPN Itabiruçu 221RPPN JoséLuizMagalhãesNetto 17RPPN JosephaMendesFerrão 1RPPN JulianoBanko 307RPPN Jurema 436RPPN Jurerê 7RPPN Lafarge 83RPPN LoredanoAleixo 567RPPN LuizCarlosJurovskTamassia 1.247RPPN MatadoJambreiro 912RPPN MatadoTuffi 57RPPN MataSamueldePaula 148RPPN MataSãoJosé 522RPPN MatodaCopaíba 5RPPN MatoLimpo 39RPPN MinasTênisClube 15RPPN MonteSanto 5RPPN MorrodasÁrvores 217RPPN MorrodoElefante 31RPPN MorroGrande1,2,3,4 364RPPN NascentesdoAiuruocaI 31RPPN NascentesdoAiuruocaII 22RPPN NossaSenhoraAparecida 150RPPN OlgaCoelhoUlman 92RPPN Ondina 27RPPN OvídioAntônioPires-2 84RPPN OvídioAntonioPires5 74RPPN OvídioPires3 97RPPN OvídioPires4 3RPPN Paixãozinha 15RPPN Paneleiros 8RPPN Pasmado 15RPPN PedraBranca 259
Unidade de Uso SustentávelRPPN ‐ Reserva Particular do Patrimônio Natural
Nome Área (ha)RPPN PonteFunda 13RPPN PortoCajueiro 6.190RPPN Quebra-Ossos 7RPPN QuintadoCentro 5RPPN RecantodosSonhos 17RPPN RefúgiodosSauás-ResgateIII 30RPPN Res.BritagemSãoSalvador 10RPPN ReservaÁguaLimpaI,II,III 518RPPN ReservaAmbientalRolim 22RPPN ReservadoAçude 5RPPN ReservaNaturalSaguidaSerra 33RPPN ReservaSucury 280RPPN ResgateI 10RPPN RetiroBranco 207RPPN RiachoFundoIeII 22RPPN RiodasAntas 35RPPN RubensRezendeFontes 10RPPN SantaEduvirgens 5RPPN SantuárioVeredasdoSãoMiguel 1.013RPPN SãoFranciscodeAssis 4RPPN SãoFranciscodeAssis 62RPPN SãoLourençoeFunil 26RPPN Sauá 13RPPN SerradaPrata 205RPPN SerradoIbitipoca 5RPPN SerradoPapagaio-Matutu 378RPPN SerradosGarcias 18RPPN Serrinha 5RPPN SítiodoZaca 17RPPN SítioDoisIrmãos 17RPPN SítiodosBorges 283RPPN SítiodoTileco 7RPPN SítioRibeirãodasMortes 5RPPN SítioSomePoesia 4RPPN SítioUsina 2RPPN SítioVentania 1RPPN Soc.MineiradeCult.Nipo-Brasileira 22RPPN SolNascente 60RPPN Tambasa 5RPPN TerradaPedraMontada 42RPPN TerrasdaMadruga 10RPPN TerrasdoMorroGrande 69RPPN TocaFurada 1RPPN UsinaCel.Domiciano 222RPPN ValedaLuciânia 2.896RPPN ValedeSalvaterra 263RPPN ValedoParauninha 166RPPN ValedosCristais 249RPPN ValeEncantado 38RPPN VargemdoRiodasPedras 611RPPN VeredadaCaraíba 10.368
Unidade de Uso SustentávelRPPN ‐ Reserva Particular do Patrimônio Natural
Nome Área (ha)RPPN VidaVerde 11RPPN VilleCasaBranca 3RPPN 07deOutubro 5RPPN ÁguaBoa 1.316RPPN FazendaBosquedaNeblina 40RPPN FazendaNascer 60RPPN MitradoBispoII 26RPPN ReservadoMuquém 718RPPN ReservadoTriânguloI 5.540RPPN SãoPaulo 5RPPN SãoVicente 2RPPN ValedasBorboletas 11
Área de Proteção EspecialAPE ‐ Área de Proteção Especial
Nome Área (ha)APE ÁreasAdjacentesaoPAQdoRioDoce 5.951APE BaciadoRibeirãodaLaje 6.193APE Barreiro 1.327APE Catarina 180APE Cercadinho 247APE Confusão 2.768APE CórregosFeioeFundoeAreia 14.800APE Fechos 476APE LapaNovadeVazante 75APE Mutuca 250APE PicodoIbituruna 6.000APE RibeirãodoUrubu 12.903APE RioManso 65.778APE Rola-MoçaeBálsamo 738APE SantaIzabeleEspalha 21.600APE SerraAzul 26.058APE Soberbo 10.300APE Taboão 890APE TodososSantos 37.800APE VárzeadasFlores 12.300APE Veríssimo 2.000
Terras IndíginasTI ‐ Terras Indígenas
Nome Área (ha)TI Guarani 3.270TI Krenak 4.040TI Maxacali 5.307TI Xacriabá 46.800
1.3 – Unidades de Conservação e Terras Indígenas
12
As condições reinantes de tempo durantelongos períodos determina a condiçãoclimática de uma região. A classificaçãoclimáticadeKöppen-Geiger é amplamenteadotadaparacaracterizaçõesclimatológicas.A última atualização climática de MinasGerais foi efetuada por Sá Júnior (2009),sendo identificadas as classes climáticasAw (Clima tropical de savana com estaçãoseca de inverno), Cwa (clima temperadoúmido com inverno seco e verão quente),Cwb(climatemperadoúmidocominvernosecoeverãomoderadamentequente)eemmenorescalaasclassesBSh(climadeestepequente) e Am (clima tropical demonção).A Figura 1.4.1 ilustra as principais classesclimáticasobservadasemMinasGerais.
1.4 – Clima
Am:climatropicaldemonçãoAw: climatropicaldesavanacomestaçãosecadeinvernoBSh:climadeestepequenteCwa:climatemperadoúmidocominvernoseco everãoquenteCwb:climatemperadoúmidocominvernoseco everãomoderadamentequente
Classes Climáticas
Figura 1.4.1: Zoneamento Climático do Estado de Minas GeraisFonte: Sá Júnior (2009)
O 200 400 600km
Lege
nda
13
1.4 – Clima
• Descarte de dados diários de chuvas de grande magnitude(acimade100mm/dia)quandonãohouvesseregistrodechu-vasacimade50mm/diaemestaçõesvizinhasoualteraçõesnavazãodecursosd’águanabaciahidrográficaemqueaestaçãoseencontrava.
EntreasestaçõesdisponibilizadaspeloHidrowebparaoestadodeMinasGerais,590atenderemaoscritériosdeseleçãoadotados.
Os Mapas 1.4.1 a 1.4.13 apresentam a distribuição dasprecipitaçõesanuaisemensaisnoestadodeMinasGerais,combasenosdadosjácitados.
Precipitação
As séries históricas empregadas nesse trabalho pertencem àsredes pluviométricas monitoradas pela Companhia EnergéticadeMinas Gerais (CEMIG), Serviço Geológico do Brasil (CPRM),InstitutoMineirodeGestãodeÁguas(IGAM),CentraisElétricasBrasileiras (ELETROBRAS), Furnas e Instituto Nacional deMeteorologia (INMET), gerenciadas pela Agência Nacional daÁguas(ANA)atravésdosistemaHidroWeb(http://hidroweb.ana.gov.br/).Aseleçãodassérieslevouemconsideraçãooperíododeduraçãodacoletadedados,acontinuidadedassérieseaanálisedeconsistênciadosdados.
Operíodomínimodeduraçãodassériesfoiestabelecidoem20anos para permitir a espacialização das informações em áreascombaixadisponibilidadedesériessuperioresa30anos,comoaregiãonoroestedeMinas.
Aanálisedeconsistênciabaseou-senosseguintescritérios:
• Descarte de dados mensais quando o número de falhasexcedessea3falhas/mêsentreosmesesdeoutubroemarço;
• Descarte de dados mensais quando o número de falhasexcedessea5falhas/mêsentreosmesesdeabrilesetembro;
• Reposição das falhas com dados de estações próximassubmetidosàtestesdehomogeneidadeconformemetodologiaadotadaporCaram(2007).
• Descarte de dados mensais quando fossem observadosregistrosdechuvascommagnitudessuperioresa80mm/dia,precedidas de falhas nas medições (chuvas acumuladas nopluviômetro);
Foto
: Ban
co sx
c.hu
14
Precipitação Média Anual
Mapa 1.4.1: Precipitação Média AnualFonte: HidroWeb – ANA, 2010 / Base Cartográfica IBGEProjeção: WGS, 84
O 200 400 600km
2000
1850
1700
1550
1400
1250
1100
950
800
650
500
(mm)
15
1.4 – Clima
Projeção: WGS, 84 /Fonte: HidroWeb/ANA, 2010 / Base Cartográfica IBGE
Mapa1.4.2–PrecipitaçãoMensalJANEIRO
Mapa1.4.3–PrecipitaçãoMensalFEVEREIRO
Mapa1.4.4–PrecipitaçãoMensalMARÇO
Mapa1.4.5–PrecipitaçãoMensalABRIL
400
350
300
250
200
150
100
60
0
400
350
300
250
200
150
100
60
0
400
350
300
250
200
150
100
60
0
400
350
300
250
200
150
100
60
0
O 200 400 600km
-14
-16
-18
-20
-22
-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40
O 200 400 600km
-14
-16
-18
-20
-22
-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40
O 200 400 600km
-14
-16
-18
-20
-22
-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40
O 200 400 600km
-14
-16
-18
-20
-22
-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40
(mm) (mm)
(mm) (mm)
16
1.4 – Clima
Projeção: WGS, 84 /Fonte: HidroWeb/ANA, 2010 / Base Cartográfica IBGE
Mapa1.4.6–PrecipitaçãoMensalMAIO
Mapa1.4.7–PrecipitaçãoMensalJUNHO
Mapa1.4.8–PrecipitaçãoMensalJULHO
Mapa1.4.9–PrecipitaçãoMensalAGOSTO
400
350
300
250
200
150
100
60
0
400
350
300
250
200
150
100
60
0
400
350
300
250
200
150
100
60
0
400
350
300
250
200
150
100
60
0
O 200 400 600km
-14
-16
-18
-20
-22
-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40
O 200 400 600km
-14
-16
-18
-20
-22
-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40
O 200 400 600km
-14
-16
-18
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-22
-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40
O 200 400 600km
-14
-16
-18
-20
-22
-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40
(mm) (mm)
(mm) (mm)
17
1.4 – Clima
Projeção: WGS, 84 /Fonte: HidroWeb/ANA, 2010 / Base Cartográfica IBGE
Mapa1.4.10–PrecipitaçãoMensalSETEMBRO
Mapa1.4.11–PrecipitaçãoMensalOUTUBRO
Mapa1.4.12–PrecipitaçãoMensalNOVEMBRO
Mapa1.4.13–PrecipitaçãoMensalDEZEMBRO
400
350
300
250
200
150
100
60
0
400
350
300
250
200
150
100
60
0
400
350
300
250
200
150
100
60
0
400
350
300
250
200
150
100
60
0
O 200 400 600km
-14
-16
-18
-20
-22
-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40
O 200 400 600km
-14
-16
-18
-20
-22
-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40
O 200 400 600km
-14
-16
-18
-20
-22
-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40
O 200 400 600km
-14
-16
-18
-20
-22
-52 -50 -48 -46 -44 -42 -40
(mm) (mm)
(mm) (mm)
18
1.4 – Clima
Temperatura
Aespacializaçãodastemperaturasmáximasemínimasmensaisno estado de Minas Gerais baseou-se nas séries históricas de52estaçõesmeteorológicasconvencionaisdoInstitutoNacionalde Meteorologia (INMET), pertencentes ao Banco de DadosMeteorológicosparaEnsinoePesquisa (BDMEP) recentementedisponibilizadoparauso.
Aespacializaçãodatemperaturafoiefetuadaapartirdoestabe-lecimentoderelaçõesfuncionaisentreatemperaturamensaleaaltimetrialocalobtidapelomodelodeelevaçãodigitaldoterre-
noSRTM(Shuttle Radar Topography Mission: Missão Topográfica Radar Shuttle),disponibilizadopelaNASA(National Aeronautics and Space Administration:AdministraçãoNacionaldaAeronáuti-caedoEspaço).
A localizaçãogeográficaeotipode relevoexercem influêncianas temperaturas em Minas Gerais, onde predominam asmaioresmédiasdetemperaturamáximaemínimanasregiões
Foto
: Ban
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c.hu
Centro-Oeste,NoroesteeTriângulo.Avariaçãodatemperaturamédiaanualnasáreasmaiselevadasvariaentre17°Ca20°C.Jánasáreasdemenoraltitude,atemperaturamédiaanualvariade20°Ca23°C.
OsMapas1.4.14e1.4.15apresentamamédiadastemperaturasmédiasmáximas emínimas anuais no estado deMinas Geraiscombasenosdadosobtidos.
19
Temperatura Máxima Média Anual
Mapa 1.4.14: Temperatura Máxima Média AnualFonte: INMET(1961 – 1990)Projeção: WGS, 84
O 200 400 600km
32
30
28
26
24
22
20
18
°C
20
Temperatura Mínima Média Anual
Mapa 1.4.15: Temperatura Mínima Média AnualFonte: INMET (1961 – 1990)Projeção: WGS, 84
O 200 400 600km
23
20
17
14
11
8
5
2
°C
21
1.5 – Infraestrutura
Figura 1.5.1: Infraestrutura de Transportes do Estadode Minas GeraisFonte: Fonte: DER – MG; Base cartográfica IBGE; IBGE – Carta Internacional ao Milionésimo[26]
Vias de acesso
DeacordocomoDepartamentodeEstra-das de Rodagem deMinas Gerais (DER/MG-nov./2010), o Estado tem 8.957 kmderodoviasfederais(apenas667kmnãopavimentados) e 26.604 km de rodoviasestaduais (7.238 km não pavimentados).Jánoquedizrespeitoàmalhaferroviária,MinasGeraiscontacom5.080kmdefer-roviaseasprincipaisempresasqueatuamno setor são a Ferrovia Centro-Atlântica,aMRSLogísticaS.A.eaEstradadeFerroVitória-Minas(Figura1.5.1).Ainda,MinasGeraisapresentariosnavegáveis,aexem-plodos riosParanaíba,Paracatu,dasVe-lhas,ParaopebaeSãoFrancisco.
Sistema elétrico
MinasGeraispossui372empreendimen-tosemoperação,comumapotência ins-taladade19.595MW.Nospróximosanos,o Estado terá uma adição de 1.391MWna capacidadede geração, resultadodos7 empreendimentos em construção (454MW)emais73outorgados(937MW).AsTabelas1.5.1e1.5.2apresentamonúme-roeapotênciadasCGH(CentralGeradoraHidrelétrica),PCH(PequenaCentralHidre-létrica),UHE (UsinaHidrelétricadeEner-gia)eUTE(UsinaTermelétricadeEnergia)emMinasGerais.AsTabelas1.5.3e1.5.4demonstramasusinashidrelétricaseter-melétricasemoperação.
O Estado ainda conta com uma usinaeólicaeumausinasolarqueseráinstaladaemSeteLagoas.ACEMIG,comoprincipalconcessionáriaestadual,distribuienergiapara805dos853Municípiosmineiros,oquerepresentaogerenciamentodeumarede de distribuição acima de 400 milkmdeextensão, consideradaamaiordaAmérica Latina. O Mapa 1.5.1 ilustra osistemaelétricodeMinasGerais.
AeroportoRegional
AeroportoMetropolitano
Municípiocommaisde50.000habitantes
Município com população entre 20.000 e50.000habitantes
Ferrovia
RodoviasFederaiseEstaduaisLe
gend
a
80 40 0 80 160 240 320km
2222
Tipo Quantidade Potência (kW) %CGH 84 48.694 0,25
PCH 87 719.189 3,67
UHE 63 16.968.175 86,59
UTE 138 1.859.052 9,49
Total 372 19.595.110 100,00
Usinas Hidrelétricas em Operação em Minas Gerais
Tipo Quantidade Potência (kW) %CGH 1 848 0,19
PCH 3 36.500 8,05
UHE 2 386.200 85,15
UTE 1 30.000 6,61
Total 7 453.548 100,00
Empreendimentos em Construção em Minas Gerais
Tabela: 1.5.1: Empreendimentos em Operação em Minas Gerais, 2011Fonte: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/ResumoEstadual/CapacidadeEstado.asp?cmbEstados=MG:MINASasp?cmbEstados=MG:MINAS
Tabela: 1.5.2: Empreendimentos em Construção em Minas Gerais, 2011Fonte: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/ResumoEstadual/CapacidadeEstado.asp?cmbEstados=MG:MINASasp?cmbEstados=MG:MINAS
Tabela: 1.5.3: Usinas Hidrelétricas em OperaçãoFonte: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/ResumoEstadual/ResumoEstadual.aspconsulta em 10/05/2012
Usina Termelétrica MW Combustível Classe AurelianoChaves(Ex-Ibirité) 226 GásNatural Fóssil
Igarapé 131 ÓleoUltraviscoso Fóssil
Açominas 103 GásdeAltoForno Outros
Cenibra 89 LicorNegro Biomassa
SantaJuliana 88 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
JuizdeFora 87 GásNatural Fóssil
Usiminas2 63 GásdeAltoForno Outros
SãoJudasTadeu 56 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
Ituiutaba 56 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
ValedoSãoSimão 55 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
BioenergéticaValedoParacatu-BEVAP 55 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
VoltaGrande 55 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
ValedoTijuco 45 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
ValedoTijucoII 40 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
Ipatinga 40 GásdeAltoForno Outros
LDCBioenergiaLagoadaPrata(Ex.LouisDreyfusLagoadaPrata)
40 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
Delta 32 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
CampoFlorido 30 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
CoruripeEnergética-FilialCampoFlorido 30 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
DVPA 28 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
Cerradão 25 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
Total 25 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
Cabrera 25 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
CargillUberlândia 25 ResíduosdeMadeira Biomassa
Fosfértil(ExpansãodoComplexoIndustrialUberaba) 24 GásdeProcesso Outros
CoruripeIturama 24 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
Carneirinho 24 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
BungeAraxá 23 Enxofre Outros
UsinaCoruripeAçúcareÁlcool 20 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
Contagem 19 GásNatural Fóssil
Usiminas 19 GásdeAltoForno Outros
UsinaMonteAlegre 19 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
Frutal 16 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
Triálcool 15 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
Passos 14 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
Barreiro 13 GásdeAltoForno Outros
Uberaba 12 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
SantoÂngelo 12 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
Selecta 11 BagaçodeCanadeAçúcar Biomassa
Demaisusinascommenosde10MW 120
Total 1.816
Usinas Termelétricas em Operação em Minas GeraisEmpreendimentos em Operação em Minas Gerais
Tabela: 1.5.4: Usinas Termelétricas em OperaçãoFonte: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/ResumoEstadual/ResumoEstadual.aspconsulta em 10/05/2012
Usina Hidrelétrica MW RIOItumbiara 2.081 Paranaíba
SãoSimão 1.710 Paranaíba
Marimbondo 1.440 Grande
ÁguaVermelha(JoséErmíriodeMoraes) 1.396 Grande
Furnas 1.216 Grande
Emborcação 1.192 Paranaíba
Estreito(LuizCarlosBarretodeCarvalho) 1.048 Grande
CachoeiraDourada 658 Paranaíba
NovaPonte 510 Araguari
MarechalMascarenhasdeMoraes(Ex-Peixoto) 492 Grande
Jaguara 424 Grande
Miranda 408 Araguari
TrêsMarias 396 SãoFrancisco
VoltaGrande 380 Grande
Irapé 360 Jequitinhonha
Aimorés 330 Doce
PortoColômbia 319 Grande
AmadorAguiarI(Ex-CapimBrancoI) 244 Araguari
Igarapava 210 Grande
AmadorAguiarII(Ex-CapimBrancoII) 210 Araguari
Mascarenhas 189 Doce
IlhadosPombos 187 ParaíbadoSul
Funil 180 Grande
Baguari 141 Doce
Guilman-Amorim 140 Piracicaba
RisoletaNeves(Ex-Candonga) 140 Doce
PortoEstrela 112 SantoAntônio
Queimado 105 Preto
SaltoGrande 102 SantoAntônio
RetiroBaixo 82 Paraopeba
SáCarvalho 78 Piracicaba
SantaClara 60 Mucuri
Sobragi 60 Paraibuna
Itutinga 52 Grande
Picada 50 Peixe
Camargos 46 Grande
BarradoBraúna 39 Pomba
SantaFéI 30 Matipó
NovaMaurício 29 Piau
Cachoeirão 27 Manhuaçu
UnaíBaixo 26 Pará
SãoJoão 25 Piranga
IvanBotelhoIII(Ex-Triunfo) 24 Glória
IvanBotelhoI(Ex-Ponte) 24 Pomba
PaiJoaquim 23 Araguari
BarradaPaciência 23 CorrenteGrande
OrmeoJunqueiraBotelho(Ex-CachoeiraEncoberta) 23 Glória
Funil 23 Guanhães
Piedade 22 Piedade
JoãoCamiloPenna(Ex-CachoeiradoEmboque) 22 Matipó
Pipoca 20 Manhuaçu
Paiol 20 SuaçuíGrande
AreiaBranca 20 Manhuaçu
Malagone 19 Uberabinha
Piau 18 Piau/Pinho
AntasII 17 Antas
TúlioCordeirodeMello(Ex-Granada) 16 Matipó
Carangola 15 Carangola
Gafanhoto 14 Pará
CorrenteGrande 14 CorrenteGrande
IvanBotelhoII(Ex-Palestina) 12 Pomba
Brecha 12 Piranga
Glória 11 Glória
SãoGonçalo(Ex-SantaBárbara) 11 SantaBárbara
Fumaça 10 GualaxodoSul
NinhodaÁguia 10 SantoAntônio
CocaisGrande 10 RibeirãoGrande
Outrasusinashidrelétricasmenosde10MWdepotência 378
Total 17.736
Cont. Usinas Hidrelétricas em Operação em Minas Gerais
23
Linhas de Transmissão
O 200 400 600km
LT500kV
LT345kV
LT230-161kV
LT138kV
LT69kVLT≤34.5kV
SEexistenteSEplanejada/emconstrução
Mapa 1.5.1: Linhas de Transmissão do Estado de Minas GeraisFontes: Base Cartográfica do DER – MG; IEF e IBGE[26]Projeção: WGS, 84
Lege
nda
UHEemoperação
24
Os dados do Censo Demográfico (IBGE, 2010) revelam que apopulaçãodeMinasGeraiserade19.597.330em2010, sendoque 16.715.216 pessoas residiam na área urbana e 2.882.114na área rural. Assim, o grau de urbanização de Minas Geraiserade85,29%em2010.Apopulaçãoestadualeraformadapor9.641.877homense9.955.453mulheres.
AtaxamédiageométricadecrescimentoanualdapopulaçãodeMinasGerais,entre2000e2010,foide0,91%a.a.contra1,44%a.a. registrada entre 1991-2000. O crescimento da populaçãoé explicado pela evolução dos componentes da dinâmicademográfica:fecundidade,mortalidadeemigração.
Assim,aPesquisaNacionalporAmostradeDomicílios(PNAD)doIBGEmostraqueMinasGerais,em2009,tinhaasegundamenorTaxadeFecundidadeTotal (TFT)dopaís:1,67filhopormulher,atrásapenasdoRiodeJaneiro(1,63).ATFTdoBrasilerade1,94filho pormulher em 2009. Em 2000, o Censo Demográfico doIBGEindicavaqueaTFTmineiraerade2,23,oqueindicaofrancodeclíniodeste indicadornoEstado.A fecundidademineiraestáabaixodonívelde reposiçãopopulacional (2,1),oque significaque, do ponto de vista apenas do crescimento vegetativo, quenão considera osmovimentosmigratórios, a populaçãodeverádiminuir nas próximas décadas, caso os níveis de fecundidadesemantenham abaixo de 2,10 filho pormulher, hipótese bemplausível(IBGE,2000;IBGE,2009).
AanálisedaExpectativadeVidaaoNascer(e0)éimportanteparaterumaboanoçãodocomportamentodamortalidadenoEstado.Em2009ae0deMinasGeraiserade75,1anos.Paraquesetenhaumabasecomparativa,oDistritoFederaleSantaCatarinaocupamo 1º lugar (75,8 anos) enquanto Alagoas (67,6 anos) aparecena últimaposição. Isto demonstra que umbrasileiro nascido eresidenteemMinasGerais,em2009, tendeaviver,emmédia,7,5anosamaisqueumnascidoemAlagoaseapenas0,7anoamenosdoqueumnascidonasduasunidadesdafederaçãoqueocupamotopodoranking(IBGE,2009).
DeacordocomaPNAD2009,das17.332.000pessoasqueresidiamemMinasGeraisnesseano,1.440.000pessoasnãoeramnaturaisdoEstado.Ainda,6.839.000nãoeramnaturaisdomunicípioderesidêncianoanodapesquisa(IBGE,2009).
OMapa1.6.1demonstraque,em2010,apopulaçãomineiranãoestádistribuídademaneirauniformenoterritório,umavezqueamicrorregiãodeBeloHorizonteconcentra24,35%dapopulaçãototaldeMinasGerais.Outrasmicrorregiõesmerecemdestaque,sobretudoaquelasqueabrigamascidadesmédiasmaisdinâmicas
doEstado.AmicrorregiãodeUberlândia,noOesteMineiro,éasegundamaispopulosadeMinasGerais,com820.245pessoas,oquecorrespondea4,19%dototal.
Nessa porção do Estado, amicrorregião de Uberaba tambémmerecedestaque, com346.024pessoas (1,77%) (IBGE,2010).NaZonadaMata,amicrorregiãodeJuizdeForaabrigaoter-ceiromaiorcontingentepopulacionaldoEstado,com728.602pessoas(3,72%).NoSul,asmicrorregiõesdeVarginhaePoçosdeCaldassedestacamcomumapopulaçãode441.060(2,25%)e342.055(1,75%)respectivamente(IBGE,2010).NoNortemi-neiro,oCensoDemográfico (IBGE,2010) revelaqueapenasamicrorregião de Montes Claros apresenta expressivo contin-gentepopulacional,com601.867pessoas (3,07%).NovaledorioDoce,asmicrorregiõesdeIpatinga(526.781)eGovernadorValadares(415.696)tambémpossuemestoquespopulacionaissignificativos.Segundoobalançoenergéticopublicadoem2010paraoEstadocomanobase2009(CEMIG–CompanhiaEnergéti-cadeMinasGerais–25°BalançoEnergéticodoEstadodeMinasGerais–BEEMG/2010–anobase2009),oconsumodeenergiaelétricacresceuprogressivamenteapartirde2002.Destaca-seumaumentosignificativodaparticipaçãodas fontesalternati-vasdeenergia.Dototaldademandaestadualdeenergia,55,2%referem-seafontesrenováveisdeenergiaeorestanteafontesnão renováveis. Em 2009 houve um crescimento de 9,5% emrelaçãoa2008naproduçãodeenergiahidráulica–63.300GWh(5.444miltep).Foiobservadoqueem2009,58,8%dademandadeenergianoEstadofoidestinadaaosetorindustrial,enquantoosetorresidencialrepresentou11,3%.OestadodeMinasGe-raispossuiumaposiçãodedestaquenocenárionacionalquan-toaoaproveitamentodeenergiasolar.Emtermosenergéticos,ainstalaçãode1,58milhõesdem2decoletoressolaresemMi-nasGeraisrepresentouumacapacidadeinstaladaem2009de1.105MWth (1m²de coletor instaladogera0,7 kWth, queéapotência térmicaaproveitada),oque significaumaeconomia,ouseja,energiaelétricaevitada,de1.327GWh,ouumpercen-tualdeeconomiade8,3%noanode2009.OMapa1.6.1ilustraadistribuiçãodapopulaçãoresidenteemMinasGeraispormi-crorregiãoedoconsumodeenergiaelétricafaturadonoEsta-doem2010.Observa-sequeasmicrorregiõesmenospovoadasecommenorconsumoestãolocalizadasnoNorte,NoroesteepartedoNordestemineiro.Osprincipaiscentrosconsumidoresecommaiorpopulaçãosituam-senaregiãometropolitanadeBeloHorizonteeseuentorno,naZonadaMataemJuizdeFora,noTrianguloMineiroemUberlândia,UberabaeAraxá,desta-cando-setambémasmicrorregiõesdosetorsiderúrgicomine-ráriocomoIpatinga,Itabira,OuroPretoeConselheiroLafaiete.
1.6 – Demografia e consumo de energia
Foto
: Ban
co sx
c.hu
25
População e Consumo de Energia
*A divisão territorial do Brasil em microrregiões adotada pelo IBGE tem fins de uso prático em estatística, agrupando municípios
limítrofes com base em similaridades econômicas e sociais.O 200 400 600km
ConsumodeEnergia(MWh)em2010
População
Mapa 1.6.1: População e Consumo de Energia por Microrregiões* do Estado de Minas GeraisFontes: IBGE, 2010, CEMIG, 2010, ENERGISA, 2011, Empresa Elétrica Bragantina, 2011 e Departamento Municipal de Eletricidade de Poços de Caldas, 2011Projeção: WGS, 84
Lege
nda
Limitesentreasmicrorregiões
2. Energia Solar e Tecnologia
2.1 ENERGIASOLARNASUPERFÍCIETERRESTRE..........................................................................................27 2.1.1 Introdução....................................................................................................................................27 2.1.2Mensuraçãodaradiaçãosolarnasuperfícieterrestre.................................................................28 2.1.3Estimaçãodaradiaçãosolarnasuperfícieterrestre.....................................................................31 2.1.4InformaçõessolarimétricasatualmenteexistentesnoBrasil........................................................32
2.2 HISTÓRICO..............................................................................................................................................32 2.2.1 LinhadeTempodaTecnologiaSolarFotovoltaicaeTérmica........................................................32
2.3 TECNOLOGIA...........................................................................................................................................34 2.3.1 Tecnologiasolarfotovoltaica.........................................................................................................34 2.3.2 Estadodaartedaseficiências.......................................................................................................34
2.3.3 Tecnologiasolartérmica...............................................................................................................37 2.3.4 Coletorsolarplano,tecnologiaemercadonomundoenoBrasil................................................37 2.3.5 Coletorsolarconcentradorparaproduçãodeenergiaelétrica,tecnologiaemercado................38 2.3.6 Evoluçãorecentedatecnologiaemercado..................................................................................40 2.3.7 Quantidadeacumuladainstaladaportecnologiaepaís..............................................................41
2.4 DESENVOLVIMENTODATECNOLOGIAEMMINASGERAIS.....................................................................43
Foto
: CEM
IG
27
2.1.1 Introdução
Porquê da necessidade do conhecimento do recurso solar
Aprediçãodaproduçãodeenergiaanualécrucialparaocálculodocustodaenergiagerada,considerandoasvariabilidadeses-tocásticasinteranuaisdaradiaçãosolarerepercutediretamentenaviabilidadeeconômicadoempreendimento.Oscálculossa-zonaissão importantesparatraçarasestratégiasoperacionaisdosistemaenergético,porexemplo,aclássicacomplementari-dadedaenergiaeólicaetambémdaenergiasolarcomaenergiahidráulica da bacia do rio São Francisco. Emescala de tempomais curto (horas), são importantespara subsidiarestratégiasdesistemasdearmazenamento.
Apósaconstruçãodausina,umadasetapasdocomissionamen-to e aceitação da usina requer testes operacionais (pelome-nosdecurtaduração)paraverificarseausinaestádentrodasespecificaçõeseparâmetrosdoprojetoefazera inferênciadaproduçãoanualdeenergia.Duranteavidadausina,aradiaçãosolar deverá sermonitorada continuamente e o desempenhodeverásercalculadosimultaneamenteparadetectarpossíveisquedasdedesempenhoporenvelhecimentode componentes(perdaderefletividadenosespelhosrefletores,devácuonostu-boscoletoresoudegradaçãodacamadadeproteçãodecélulasfotovoltaicas)ounecessidadedelimpeza(lavagemdasuperfíciedeespelho,módulofotovoltaicooudetuboscoletores).
Radiação solar extraterrestre
A radiação solar pode ser modelada com boa precisãoconsiderandooSolcomocorponegroqueemiteumatemperaturade5.860K.EmboraoSolemitaradiaçãoemtodooespectro(deraios gama até ondas de rádio), cerca de 97% compreendemocomprimentodeondade290a3000nm,ou seja,na regiãoultravioleta (UV) e infra-vermelho próximo (IVprox). O espectrosolar(extraterrestre)notopodaatmosferaterrestreémuitobemdefinidodadaatemperaturadocorpo(LeideStefan-Boltzmann)eadistânciaTerra-Sol (atenuação seguindoa lei do inversodoquadradodadistância).NaFigura2.1.1podeservistooespectrosolarextraterrestre(amarelo),oespectrosolarmodeladocomocorponegroeoespectrosolarnasuperfícieterrestre(vermelho).Observa-sena regiãodoUVe IVprox a forteabsorçãodoozônio(O3)na regiãodoUVeabsorções ressonantesnas regiões IVeIVprox,devidoaovapord’águaeaodióxidodecarbono.
Constante solar
Medidas realizadas com satélites, Figura2.1.2,mostramquea radiação solarextraterrestreémuitoestávele temovaloraproximadode1366W/m2,aumadistânciaSol-Terra iguala1UA(unidadeastronômica),queéiguala149.598.106km.Asvariaçõesdecorrentesdemanchassolarescomperiodicidadede11anos fazemessevaloroscilarde0,1%,sendo1367W/m2 emperíodos commuitasmanchase1365W/m2 emcasocontrário. Em termos sazonais, a excentricidade da órbitaterrestreprovocaumavariaçãoaproximadade3%,resultandoem1.415W/m2em3dejaneiroe1321W/m2em4dejulho.
Figura 2.1.1: Espectro solar extraterrestre e na superfície terrestreFigura 2.1.2: Variabilidade da constante solarFonte: http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2003/17jan_solcon/
2.1 – Energia Solar na Superfície Terrestre
28
Atenuação pela atmosfera, componentes na superfície terrestre
A interação da radiação solar extraterrestre com a atmosferaprovocareaçõesdeabsorçãoeespalhamentodefótonscomosconstituintesdaatmosfera.Assim,oespectrosolarresultantenasuperfície terrestre dependerá da concentração, configuraçãoespacial e temporal desses constituintes e será de naturezaestocástica.NaFigura2.1.3estãomostradasesquematicamenteas reaçõesde espalhamento e absorçãona atmosfera e, comoresultado, a desagregação da radiação solar em componentesdireta e difusa, entendendo como difusa a radiação solar quesofreumoumaisprocessosdeespalhamento.
Figura 2.1.3: Componentes direta e difusa da radiação solar na superfície terrestre
2.1.2 Mensuração da radiação solar na superfície terrestre
Sensores e princípios das medições solarimétricas
Osinstrumentossolarimétricosmedemapotênciaincidenteporunidadedesuperfície,integradasobreosdiversoscomprimen-tosdeonda.Aradiaçãosolarcobretodaaregiãodoespectrovisível,0,4a0,7m,umapartedoultravioletapróximode0,3a0,4m,eoinfravermelhonointervalode0,7a5m.Asmediçõespadrões sãoa radiação totalea componentedifusanoplanohorizontalearadiaçãodiretanormal.Habitualmentesãoutili-zadosinstrumentoscujosensorderadiaçãoéumatermopilha,quemede a diferença de temperatura entreduas superfícies,normalmente pintadas de preto e branco e igualmente ilumi-nadas. A vantagem principal da termopilha é a sua respostauniformeemrelaçãoaocomprimentodeonda.Porexemplo,opiranômetroEppley,modelo8-48,apresentaessacaracterísticanointervalode300a3000nm.
Ossensoresbaseadosnaexpansãodiferencialdeumparbime-tálico,provocadoporumadiferençadetemperaturaentreduassuperfíciesdecorpretaebranca, foramtambémutilizadoseminstrumentossolarimétricos(actinógrafostipoRobitzch-Fuess).Aexpansãodo sensormovimentaumapenaque registrao valorinstantâneodaradiaçãosolar.Sãoinstrumentosanalógicosehojesótêminteressehistórico.
Fotocélulas de silício monocristalino ou diodos são utilizadosno presente e com bastante frequência como sensores paramediçõespiranométricas.Seucustoéde10a20%doscustosdosinstrumentosqueusamtermopilhas.Suamaiorlimitaçãoéanãouniformidadedarespostaespectralearegiãorelativamentelimitadadecomprimentosdeondaàqualafotocélulaésensível(400a1.100nm,comomáximoemtornodos900nm).Comocercade99%doespectrosolarestende-seentre270a4700nm,o intervalo de sensibilidade desses sensores só compreende66%daradiação.
Asfotocélulasetermopilhasrealizammedidasessencialmentediferentes. A fotocélula conta o número de fótons com ener-giamaiorqueadiferençaexistenteentreduasbandasdeener-giadomaterialcomasquaisessesfótonsinteragem(bandadeenergia proibida do silício). A energia em excesso dos fótonsésimplesmentedissipadaemformadecalor.Umatermopilhamedepotênciae,portanto,omomentodeprimeiraordemdadistribuiçãoespectral.Estadiferençadáorigemacaracterísticasespectraisqualitativamentediferentesquecomplicamaanálisedainterrelaçãoentreambosostiposdesensores.
Seoespectrosolartivessesempreamesmadistribuição,bastariauma calibração destes sensores, que não seriam, portanto,afetadospelasuarespostaespectral.Noentanto,adistribuiçãoespectralmodifica-secomamassadearecoberturadenuvens.Essa mudança é muito importante para a componente diretanormal da radiação e extremamente grande para a radiaçãodifusaaopontode,nestecaso,amediçãopoderserafetadadeerrosdaordemde40%.
Instrumentos solarimétricos
AradiaçãototalIhqueatingeumplanohorizontal localizadonasuperfícieterrestreéasomadeduascomponentes,asaber:
Ih = Ibn cos(z) + Id
emque:
Ibn é a radiação solar direta normal,
z é o ângulo formado pelos raios com o plano horizontal
Id é a radiação solar difusa que incide sobre o plano horizontal
Quando o plano coletor está inclinado de um ângulo β comrelação aoplanohorizontal, parte da radiação refletidano soloadjacente incide na sua superfície. Esta radiação constitui umaterceiracomponente,denominadaalbedo.Os instrumentosquesão descritos a seguir se destinam àmedição ou estimação daradiaçãototaloudeumadassuascomponentesou,oqueémaiscomum,dasuaintegralaolongodeumdia.Amediçãodoalbedo,quando necessária, é realizada pelos mesmos instrumentos demediçãoderadiaçãototal, sendoestes,porém,voltadosparaosolo.
2.1 – Energia solar na superfície terrestre
29
Heliógrafo
Esteinstrumentotemporobjetivomediraduraçãodainsolação,ou seja, o período de tempo em que a radiação solar diretasupera um dado valor de referência. São instrumentos aindademuita importâncianaagricultura,alémdeexistirumgrandenúmerodelesinstaladosemtodoomundo,jáhábastantetempo.Oheliógrafooperaapartirdafocalizaçãodaradiaçãosolarsobreuma carta que, como resultado da exposição, é enegrecida. Ocomprimento desta regiãomede o chamado número de horasde brilho do Sol. Diversas correlações desenvolvidas permitemo cálculo da radiação total diária, a partir das horas de brilhosolar.Existeumlimiarderadiaçãosolar,acimadoqualocorreoenegrecimentoporqueimadacartadepapeldoheliógrafo.Estelimiar apresentauma variabilidade, dependendoda localizaçãogeográfica, do clima e do tipo da carta utilizada. Em geral, ovalor do limiar está entre 100 e 200 W/m2. Entretanto, umarecomendação da Organização Meteorológica Mundial (OMM)estabelecequeovalordo limiardeveserde120W/m2 (WMO,2003).
Oinstrumentorecomendadoparamediçãodainsolação(númerode horas de brilho do Sol) é o heliógrafo do tipo Campbell-Stokes,comascartasespecificadaspeloServiçoMeteorológicoFrancês, em conformidade com a OMM. Este equipamentoconsistedeumaesferadevidropolida,quesecomportacomouma lente convergentemontada demaneira tal que, em seufoco,secolocaacartadepapelpararegistrodiário.NaFigura2.1.4podeserobservadoumheliógrafoCampbell-Stokeseasrespectivascartasderegistro.
Actinógrafo
Esteinstrumento,tambémconhecidocomopiranógrafo,foimui-toutilizadodevidoaoseubaixocusto.Oactinógrafoéutilizadoparamediçãodaradiaçãosolartotalousuacomponentedifusa,possuindoosensoreoregistradornamesmaunidade.Elecon-siste,essencialmente,emumreceptorcomtrêstirasbimetálicas,acentraldecorpretaeaslateraisbrancas.Astirasbrancasestãofixadaseapretaestá livreemumaextremidade,e irãosecur-var, quando iluminadas, emconsequênciadosdiferentes coefi-cientesdedilataçãodosmetaisqueascompõem.Natirapreta,esteencurvamentogeraummovimentonoextremolivre,queétransmitidomecanicamenteaumapenaque iráregistrarsobreumacartadepapel,montadasobreumtamboracionadoporme-canismoderelojoaria.UmactinógrafobimetálicotipoRobitzsch--Fuess émostradoa seguir, na Figura2.1.5.Os actinógrafos sódevemserutilizadosparamediçãodetotaisdiáriosderadiação,sendoparaissonecessáriaaplanimetriadacartacomoregistro.Ascaracterísticasdoinstrumento,incluindoaprópriaplanimetriadoregistro,levamaerrosnafaixade15a20%.Mesmocomumacalibraçãomensal, esses erros não são inferiores aos 5 a 10%,sendoconsideradouminstrumentodeterceiraclasse.Entretan-to,estudosrecentesmostramapossibilidadedemelhorarcon-sideravelmenteaprecisãodosresultados,reduzindooerroparacercade4%(ESTEVES,1989).Estesinstrumentostêmboalineari-dadeeboarespostaespectral,masnãoháboacompensaçãodetemperaturaeotempoderespostaélento.SeucustoestimadoédaordemdeUS$500,00;porém,énecessáriaaaquisiçãodeumplanímetroparatotalizaçãoderegistroobtidonacarta.
Figura 2.1.4: Heliógrafo Cambell‐Stokes e cartas de registro Figura 2.1.5: Actinógrafo bimetálico do tipo Robitzsch-Fuess
Piranômetro fotovoltaico
Ocustodospiranômetrosdeprimeiraesegundaclasse,quese-rãodescritosaseguir,tempromovidoointeressepelodesenvol-vimentoeutilizaçãodeinstrumentoscomsensoresfotovoltaicos,decustosmaisreduzidos.Trabalhospublicadosmostramaspos-sibilidadesdestesinstrumentos,sejaparausosisoladosoucomointegrantesdeumaredesolarimétrica(MICHALSKY,1987eGAL-LEGOS,1987).Estessolarímetrospossuemcomoelementosen-sorumacélulafotovoltaica,emgeraldesilíciomonocristalino.Asfotocélulastêmapropriedadedeproduzirumacorrenteelétricaquandoiluminada,sendoestacorrente,nacondiçãodecurto-cir-cuito,proporcionalàintensidadedaradiaçãoincidente.
Taispiranômetrostêmrecebidodiversascríticas,particularmentequanto a sua resposta espectral, ou seja, a seletividade do es-pectro solar parcial.Este fenômenoé inerente ao sensor e, emconsequência, incorrigível.Outrasquestões,comoarefletivida-dedascélulasedependênciadarespostacomatemperatura,jápossuemsoluçõesplenamentesatisfatórias(ATIENZA,1993).Dequalquerforma,seubaixocustoefacilidadedeusoosfazempar-ticularmenteúteis como instrumentos secundários. Entretanto,suautilizaçãoérecomendadapara integraisdiáriasderadiaçãosolartotalsobreoplanohorizontalouparaobservarpequenasflutuaçõesdaradiação,devidoasuagrandesensibilidadetempo-ralderespostaquaseinstantâneadefraçõesdes.
Talsensor,mostradonaFigura2.1.6,ébastanteestável,comumadegradação de sensibilidademenor que 2% ao ano. Os custosdestesinstrumentosestãonafaixadeUS$130-300(MICHALSKY,1987eGALLEGOS,1987).
Figura 2.1.6: Sensor piranométrico fotovoltaico
2.1 – Energia solar na superfície terrestre
30
Piranômetro termoelétrico
O elemento sensível destes solarímetros é, em essência, umapilha termoelétrica, constituída por pares termoelétricos(termopares)emsérie.Taistermoparesgeramumatensãoelétricaproporcional à diferença de temperatura entre suas juntas, asquais se encontram em contato térmico com placas metálicasqueseaquecemdeformadistinta,quandoiluminadas.Portanto,adiferençadepotencialmedidanasaídado instrumentopodeserrelacionadacomonívelderadiaçãoincidente.
Entre os piranômetros termoelétricos existem essencialmentedoistiposemuso,sendoeles(ATIENZA,1993):a)Piranômetroscom o detector pintado de branco e preto, isto é, o receptorapresentaalternativamentesuperfíciesbrancasepretas,dispostasemcoroascircularesconcêntricasoucomoutros formatos, taiscomoestrela ou quadriculados.Nestes instrumentos, as juntasquentes das termopilhas estão em contato com as superfíciesnegras, altamente absorventes, e as frias em contato com assuperfícies brancas, de grande refletividade e b) Piranômetroscom a superfície receptora totalmente enegrecida em contatotérmico com as juntas quentes e as frias, associadas a umblocodemetaldegrandecondutividade térmica, colocadasnointeriordoinstrumento,resguardadasdaradiaçãosolaretendo,aproximadamente,atemperaturadoar.
Figura 2.1.7: Piranômetro do tipo Black & White Eppley 8-48 Figura 2.1.8: Piranômetro de precisão de primeira classe
Pireliômetro
O pireliômetro é o instrumento utilizado para medir a radiaçãodireta. Ele se caracteriza por possuir uma pequena abertura deformaa“ver”apenasodiscosolarearegiãovizinha,denominadacircunsolar.Oângulodeaceitaçãoédaordemde6°eoinstrumentosegueomovimentodoSol,queépermanentementefocalizadonaregiãodosensor.Emgeral,seutilizaumamontagemequatorialcommovimentoemtornodeumúnicoeixo,queéajustadoperiodicamenteparaacompanharamudançadoângulodedeclinaçãodoSol.Ofatodopireliômetro terumângulodeaceitaçãoquepermitemedir aradiação circunsolar pode levar a certos equívocos com relação àintensidadedaradiaçãodiretaque incideeéaceitaporcoletoresconcentradores,cujoângulodeaceitaçãohabitualmenteémenorqueoângulodeaceitaçãodoinstrumento.Estadiferençarequerepodeserobjetodecorreção.
Os pireliômetros são instrumentos de precisão e, quandoadequadamenteutilizadosnasmedições,possuemerronafaixade0,5%.Naatualidade,osmaisdifundidossãoosdetermopilhas.
Ospireliômetrosdetermoparessãoosequipamentosnormalmen-teutilizadosparamediçõesemcampodaradiaçãosolardiretanor-mal.Nestetipodepireliômetros,oprincípiooperacionaléseme-lhanteaodospiranômetrostermoelétricos.OsmaisdifundidossãooEppleyN.I.P. (Normal Incidence Pyrheliometer: PireliômetrodeIncidênciaNormal)eoKipp&Zonen,respectivamentefabricadosnosEstadosUnidosenaHolanda.UmpireliômetroEppleyN.I.P.podeservistonaFigura2.1.9.
Figura 2.1.9: Pireliômetro de incidência normal (NIP) Eppley
2.1 – Energia solar na superfície terrestre
Os piranômetros mais difundidos dentro do tipo Black &Whitesão:Eppley8-48 (EstadosUnidos),mostradonaFigura2.1.7; o Cimel CE-180 (França); o Star ou Shenk (Áustria) e oM-80M (Rússia). Destes, o Eppley 8-48 e o CE-180 possuemcompensação em temperatura. Entre os piranômetros comsuperfície receptora totalmente preta os mais usados são oEppleyPSP(EstadosUnidos),vistonaFigura2.1.8,eoKipp&ZonenCM5,CM10,CM21eCM22(Holanda).OCM22éuminstrumento de grande precisão e é considerado um padrãosecundário; o Eppley PSP e o CM 21 são instrumentos deprecisãoeconsideradodeprimeiraclasse.
Ospiranômetrosdeprimeiraclassetêmboaprecisão,nafaixade 2 a 5%, dependendo do tipo utilizado. Tais instrumentospodem ser usados para medir radiação em escala diária,horáriaouatémenor,oquevaidependermaisdaprogramaçãodo equipamento de aquisição de dados associado (LYRA,FRAIDENRAICHeTIBA,1993).
31
Medição da radiação solar difusa
Asmediçõesderadiaçãodifusasãorealizadascompiranômetrosoumesmoactinógrafoscujossensoresseencontramsombreadosporumabandaoudisco,de formaanão incidir radiação solardireta.Omaistradicionaléousodabandadesombraemformadearoousemiaro,colocadaemparalelocomaeclíptica.Destaforma,osensorestarásombreadodurantetodoodiaconformea Figura2.1.10. Se, simultaneamentemedianteousodeoutropiranômetro formedida a radiação global no plano horizontal,serápossívelmedianteumasimplessubtraçãoestimararadiaçãosolardiretanoplanohorizontaleposteriormenteasuaconversãoparaincidêncianormal.
Fig. 2.1.10: Piranômetro com banda de sombra para medição de radiação difusa
2.1.3 Estimação da radiação solar na superfície terrestre
Aescassezdeinformaçõesprecisassobrearadiaçãosolardispo-nívelemumadeterminadalocalidadeéumdosfatoreslimitativosnodesenvolvimentodeáreascomoagropecuária,meteorologia,engenhariaflorestal, recursoshídricoseparticularmenteparaaáreadaconversãodaenergiasolar.NoBrasilTibaeoutros(TIBAet al,2001),fizeramumlevantamentodasinformaçõessolarimé-tricas terrestresexistentes, constatandoagrandeescassezdes-sasinformações(principalmentenaescaladiária)paraamaioriadaslocalidadesbrasileiras,provavelmenteexplicadatantopelosaltos custos dos equipamentos utilizados na obtenção dessesdadoscomotambémpelagrandeextensãoterritorial.Amesmasituaçãoocorreemoutras localidadesdomundoe,mesmoempaísesdotadosdeboasredessolarimétricas,acomplementaçãodasinformaçõeséfeitamediantemodelagens.Osprincipaistiposdemodelagenssão:correlaçõesoumodelagemestatísticasesta-cionáriasouseqüenciaiseestimaçãoviaimagensdesatélitesoumedianteousoderedesneuraisartificiais.
Acorrelaçãoestatísticaexperimentalentrearadiaçãosolartotaleoutrasvariáveismedidasrotineiramenteemestaçõesmeteoroló-gicasconvencionaispermiteestabelecermodelospolinomiaisoucommúltiplasvariáveis(ANGSTRÖM,1924.AKINOGLUeECEVIT,1990.YANG;HUANGeTAMAI,2001).AmaisconhecidaeutilizadaéummodelolineardenominadocorrelaçãodeAngström.Amode-lagemestatísticaseqüencial–geraçãodesériestemporaissintéti-casdaradiaçãosolardiária,quereproduzamasprincipaiscaracte-rísticasestatísticasdassérieshistóricas,viabilizandoasimulaçãoeaavaliaçãodedesempenhodossistemassolaresalongoprazo–ébaseadanoconceitodacadeiadeMarkov.Estesmodelospodemserdivididosemduassubclasses:osmodelosemqueoschoquesaleatórios,partenão-controláveldomodelonormalmentechama-daderuídobranco,quefazemevoluirosistemadeumestadoaoseguintesãointroduzidosexplicitamentenaequaçãoquecalculaoestadoacadainstante,denominadosmodelosAutorregressivosdeMédiaMóvel(ARMA)eaquelesemqueesseschoquessãoin-troduzidosimplicitamente,viaumalgoritmoquedescreveaevolu-çãodeumestadoaoutro,deacordocomcertasprobabilidadesdetransição.EsteúltimométodoéconhecidocomomodelobaseadonaMatrizdeTransiçãodeMarkov–MTM (AGUIAR;COLLARES--PEREIRAeCONDE,1988).Essasmetodologiasrequeremcomoda-dosdeentradaovalordaradiaçãosolarmédiamensalesomenteproduzemsériestemporaisunivariadas.
Osinalregistradoporumradiômetroabordodeumasatéliteédecorrentedofluxoderadiaçãosolarrefletidopelaatmosfe-
ra terrestreaoespaço.OprincípiodaconservaçãodeenergiaaplicadonosistemaTerra-atmosferaresultaquearadiaçãoso-larincidentenotopodaatmosferaéigualàsomadaradiaçãorefletida(medidapelosatélite),absorvidapelaatmosferaepelasuperfíciedaTerra.AradiaçãosolarnasuperfíciedaTerraestárelacionadacoma radiaçãoabsorvidade formadiretaepodeserfacilmentecalculadadadooalbedo(refletividadedasuperfí-cieterrestre).Porém,devidoàdificuldadedeestimararadiaçãosolarabsorvidapelaatmosferaeoalbedo,doismétodosforamdesenvolvidosparacontornaresseproblema:oestatísticoeofísico.Ométodo estatístico trata-se damedição experimentalsimultânea do radiômetro do satélite e a radiação solar totallocalnasuperfícieterrestre(TARPLEY,1979).Ométodofísicoébaseado namodelagemfísica dos processos radiativos decor-rentesdapassagemdaluzsolarnaatmosfera(GAUTIER;DIAKeMASSE,1980.STUHLMANN;RIELANDeRASCHKE,1990.JANJAI;PANKAEWeLAKSANABOONSONG,2009).
AsRedesNeuraisArtificiais(RNAs)têmsidoaceitascomoumatecnologiaalternativaparaaanálisedeproblemasdeenge-nhariadegrandecomplexidadeeimprecisamentedefinidos.Aradiaçãosolarpodeserconsideradaumproblemaclássicoa ser abordado por RNAs pelas seguintes considerações: a)Robustez,devidoasuacapacidadedemanejarbemassequ-ências temporaisde radiação solar com falhas (é frequenteaocorrênciadefalhasnasequênciatemporal);b)Osistemaclimáticonoqualestá inseridaaradiaçãosolarécomplexo,imprecisamentedefinidoetemmuitosparâmetrosfísicosin-terrelacionados; c) Existeumaquantidademuito grandedeinformações meteorológicas em nível espacial e temporalrotineiramentemedidasemestaçõesmeteorológicas.Oses-tudos referentesàaplicaçãodametodologiadasRNAsparageraçãodassériessintéticasdaradiaçãosolarestãoagrupa-dosdeacordocomduasabordagensdistintas:trabalhosquerealizamainterpolaçãoespacialmedianteautilizaçãodeda-dos referentes a várias localidades situadas dentro de umadeterminadaregiãoeumasegundaabordagememqueestãoagrupadosos trabalhosquerealizama interpolaçãotempo-ral baseadano conhecimentoda correlaçãoexistenteentrea radiaçãosolareoutrasvariáveismeteorológicas,medidassimultaneamente (SIQUEIRA; TIBA e FRAIDENRAICH, 2010.MELLIT; BENGHANEM; HADJ; GUESSOUM, 2005. TYMVIOS;JACOVIDES;MICHAELIDESeSCOUTELI,2005).Agrandevan-tagemdessametodologiaéasuacapacidadedeproduzirfa-cilmentesériestemporaismultivariadas.
2.1 – Energia solar na superfície terrestre
32
2.1.4 Informações solarimétricas atualmente existentes no Brasil
Nasegundametadedadécadade1980aCEMIGestabeleceuumarede piranométrica de 15 estações emediu aproximadamentedurantequatroanos.
Em2001Tibaeoutros(TIBAet al,2001)lançaramoAtlas Sola‐rimétrico do Brasil comdados terrestres. Tratou-sedaelabora-çãodeumatlassolarimétricopreliminarparaoBrasil,apartirdolevantamentodedados solarimétricos jáexistentes,não sendoprevisto nenhum tratamento adicional de dados actinográficosouheliográficos.OAtlaséumasíntesedosdiversoslevantamen-tossolarimétricoslocais,realizadosanteriormentepordiferentespesquisadores.Esteconjuntodedadosexibiaumafragmentação
espacial,temporaleproblemasdepadronização.Nesteatlasosdados foram analisados, harmonizados e organizados em umbancodedadosdeinformaçõessolarimétricas.Foramelaborados12mapasmensaiseumanualdashorasdebrilhosolareradiaçãosolarglobal,alémdeumbancodedadosdemaisde570locaisnoBrasilepaíseslimítrofes.
Em1998foilançadooAtlas de Irradiação Solar do Brasil,deColleePereira(COLLEePEREIRA,1998)commodelagemdaradiaçãosolarmensaltotalviaimagensdesatélite.Oreferidoatlaséumaconsoli-daçãodaradiaçãoglobal,computadascomoalgoritmodomodelofísicoBRAZILSR,combaseemdadosdesatélitegeoestacionário.
2.1 – Energia solar na superfície terrestre
As informações solarimétricas mais antigas do Brasil referem-seadadossinópticosdehorasdebrilhodoSoldeumaextensarededemedidasmeteorológicasdoINMET(InstitutoNacionaldeMeteorologia). Historicamente asmedições de horas de brilhosolarforamrealizadasparafinsagrícolasenãoenergéticos.Existeum banco de dados digital com 291 estações meteorológicasconvencionaisquecobreoperíodode1961a2010.Nasegundametade da década de 1970 o INMET instalou 21 estações demediçõespiranométricasquefuncionaramaproximadamente10anos (1978-1990). Cabe ressaltar também esforços regionais elocaisdeinúmerospesquisadoresquefizerammediçãodashorasdebrilhosolareradiaçãosolarcomactinógrafos(TIBAet al,2001).
2.2 – Histórico
2.2.1 Linha do tempo da tecnologia solar fotovoltaica e térmica
33
OmodeloBRAZILSR foibaseadonomodelofísico IGMK (Alema-nha)transferidoaoLABSOLAR(UFSC)nocontextodeumacordodecooperação.Oalgoritmomencionadoutilizouosdadosdosaté-liteGOES.Osdadoscalculadosforamvalidadoscomdadoscoleta-dospelarededeestaçõesdoINMET(1985-1986)doLABSOLAReABRACOS-INPE(1995-98).Maisrecentemente,em2007,dentrodocontextodoprojetoSWERA(Solar and Wind Energy Resource As‐sessment:AvaliaçãodeRecursosEnergéticosSolareEólico),oatlascitadofoiatualizadoeampliado.OprojetoSWERAfoiexecutadonoBrasilpormeiodecooperaçãoentrediversasinstituiçõesdose-torenergéticoeinstitutosdepesquisanacionaiseinternacionais(LABSOLAR/UFSC,CEPEL,NREL,CBEE,ELETROBRÁS,ONSetc.)sobacoordenaçãodaDivisãodeClimaeMeioAmbientedoCentrode
2.1 – Energia solar na superfície terrestre
PrevisãodoTempoeEstudosClimáticosligadoaoInstitutoNacio-naldePesquisasEspaciais(DMA/CPTEC/INPE)efinanciamentodoProgramadasNaçõesUnidasparaoMeioAmbiente(PNUMA)edoFundoGlobalparaoMeioAmbiente(GEF).
Esteesforçocoletivoparamelhorarabasededadossolarimétri-cos,cujorenascimentoocorrenasegundametadedadécadade1990,tambémprovocaoressurgimentoderedesdemediçõesdequalidade.A rededemedição chamadaSistemadeOrganizaçãoNacionaldeDadosAmbientais(SONDA),coordenadapeloCPTEC,começouaoperarem2003econstade12estaçõesterrestreses-palhadaspeloBrasil:1noNorte,4noNordeste,4noCentroOeste,1noSudestee2noSul.Asestaçõesmedemasseguintesvariáveis
solarimétricasemescalademinuto:radiaçãosolarglobal,difusaediretanormal.AtualmentearedeSONDAcontinuaoperacionaleproduzindo informaçõesdequalidade.OGrupoFAE-DEN-UFPEemcolaboraçãocomUFALinstalouumarededemediaçãodera-diaçãosolarglobal,com9estaçõesnoestadodeAlagoase3emPernambuco.Estasestaçõesdealtaqualidade,cujacalibraçãodossensoreséanual,sãooperacionaisdesde2008.Emjulhode2011completouumasériehistóricade4anos,emescalademinutos.
ACEMIGinstalouem1998umarededepironômetroscompostaporequipamentosdistribuídosnoEstado.O INMET,noanode2008,começouaoperarestaçõesautomáticascommediçõesderadiaçãosolarglobalemMinasGerais.
Figura 2.2.1: Linha do tempo da tecnologia solar fotovoltaica e térmica / Fonte: (Adaptado de “History of Solar Energy, DOE, www1.eere.energy.gov)
2.2 – Histórico
34
Figura 2.3.1: Classificação das principais células fotovoltaicasFonte: Chigueru Tiba
2.3.1 Tecnologia solar fotovoltaica
Existemmuitasformasdeclassificaçãodascélulasfotovoltaicas:quantoasuaespessura,aosmateriaisutilizadoseaoambientedeuso(usoespacialouterrestre).Asprincipaiscélulasfotovol-taicasclassificadasquantaaespessuraemateriaisutilizadossãomostradasnaFigura2.3.1.A idéiabásicadodesenvolvimentodecélulassolaresdefilmesfinosédeque,comautilizaçãome-nor dematerial semicondutor, elas seriammais baratos.Nor-malmenteesse fatoé verdadeiro; porém,elas sãomenosefi-cientes,oquetornaocustounitáriodaenergiaelétricageradamaiselevado,ounamelhordashipóteses,próximodocustodasfotocélulasdesilíciocristalino.
Ascondiçõesambientaisdoespaçoextraterrestrerequeremmaisexigências na construçãodas células fotovoltaicas, entreoutras,pelosseguintesfatores:radiaçãosolarmaior(espectroAM0),altatemperaturaoperacional(ocalorproduzidoédissipadonovácuosomentepormeioradiativo),ciclagemdetemperatura,partículascarregadas altamente energéticas e raios ultravioleta. Taisrequisitos tornamoprojetoea técnicade fabricaçãodiferentesdaquelesdas células terrestres,oque,por suavez,encareceascélulas solares de uso espacial. Mesmo assim, historicamenteas células solares foram usados primeiro na aplicação espacial,porqueasuaautonomiaemrelaçãoao“combustível”atornavamaopçãodemelhorcusto-benefício.
Figura 2.3.2: Evolução tecnológica das diversas tecnologias segundo a eficiênciaFonte: National Renewable Energy Laboratories
2.3.2 Estado da arte das eficiências
A Figura 2.3.2 mostra a evolução tecnológica das diversastecnologias fotovoltaicasemtermosdeeficiência.Tambémsãomostradasalgumastecnologiasemergentes.
2.3 – Tecnologia
Células de Multijunção (terminal duplo, monolítico)Junção tripla (concentrador)Junção tripla (não concentrador)Junção dupla (concentrador)
GaAs (arsenieto de gálio) de Junção SimplesCristal simplesConcentradorCristal de película fina
Células de Silício CristalinoCristal simplesMulticristalinaPelícula fina de silícioHeteroestruturas de silício
Tecnologias de Película FinaCu(In,Ga)Se2 (seleneto de cobre-índio-gálio)CdTe (telureto de cádmio)Si:H (silício hidrogenado) amorfo (estabilizado)Nano-, micro-, polissilícioPolicristalino de multijunção
Fotovoltaicas EmergentesCélulas sensibilizadas por coranteCélulas orgânicas (vários tipos)Células orgânicas em tandemCélulas inorgânicasCélulas de pontos quânticos
metamorphic: metamórficolattice matched: entrelaçadoinverted, metamorphic: invertido, metamórficosmall area: área pequenalarge area: área grande
1-sun: a um sol4 μm thin-film transfer: transferência em película fina de 4 μm2 μm on glass: 2 μm em vidroaSi/ncSi/ncSi: silício amorfo/silício nanocristalino/silício nanocristalino
ZnO/PbS-QD: Óxido de zinco/Sulfeto de chumbo-Pontos QuânticosIMM: multijunção metamórfico invertido CTZSSe: Cu2ZnSn(S,Se)4 (kesterite)CdTe/CIS: telureto de cádmio/Cobre Índio Selênio
Melhores Eficiências de Células de Pesquisa
35
Tabela 2.3.1: Quadro atual das eficiências dos módulos fotovoltaicos comerciaisFonte: EPIA 2010. Photon international, March 2010, EPIA analysis. Efficiency based on Standard Test conditions
EFICIÊNCIA DOS MÓDULOS FOTOVOLTAICOS COMERCIAIS
Tecnologia Filme Fino C‐Si CPV
a‐Si CdTe CI(G)Sa‐Si/ mc‐Si
Eletro‐química Mono Poli Multi‐
Junção
Célula
4-8% 10-11% 7-12% 7-9% 2-4%
16-22% 14-18% 30-38%
Módulo 13-19% 11-15% ~25%
Área/kWp ~15m2 ~10m2 ~10m2 ~12m2 ~15m2 ~7m2 ~ 8 m2
Aeficiênciateóricadeumacélulasolardejunçãosimplesédaordemde31%.Ascélulasde junçõesmúltiplas aproveitammelhor o espectro solar sobrepondoduas oumaisjunçõescomlarguradabandadiferentes,ligadasemsérie.Umcéluladeduasjunçõescombinaossemicondutores,GaAseGaSb,enquantoumacéluladetrêsjunçõesresultanacombinaçãoInGaP/InGaAs/Ge.Normalmenteessascélulasdemúltiplasjunçõessãomuitocaraseassimsãoprojetadasparautilizaçãoemaltaconcentraçãodaluzsolar,medianteousodesistemasóticosadequados(guiasdeluz).Oresultadolíquidoqueseesperaéqueo custounitáriodaenergia elétrica seja competitivo comasoutrasalternativasdegeraçãofotovoltaica.
Gráfico 2.3.1: Quantidade acumulada de sistemas fotovoltaicos instalados até 2009 no mundo e a distribuição pelos paísesFonte: Global Market Outlook for Photovoltaics in 2014, maio 2010, EPIA
Aseficiênciasdosmóduloscomerciaissãomenoresquedascélulasfotovoltaicasquesãomedidasemlaboratóriosenãoemcondiçõesoperacionais.ATabela2.3.1resumeoquadroatualdaseficiênciasdomódulosfotovoltaicoscomerciais.
QuantidadeAcumuladaInstaladaporTecnologia,TecnologiaDominante,CustoseCurvadeAprendizado
De 2004 a 2009, a indústria fotovoltaica cresceu emmédia 40% ao ano e o perfildaaplicaçãomudouradicalmentede39%deconexãoàredeelétrica(residencialeprédioscomerciaisindividuaiseempresasdeenergiaelétrica)em2004para95%em2009(EPIA,2001).
OGráfico2.3.1mostraaquantidadeacumuladadesistemasfotovoltaicosinstaladosaté2009nomundoeadistribuiçãopelospaises.
2.3 – Tecnologia
36
AtecnologiadominantecontinuasendooSi(monoepoli),comuma participação de 80% (http://www.pvresources.com/en/top50pv.php,abr./2011),conformeoGráfico2.3.2.OspreçosdosmódulosestãonafaixadeUS$3.0–4.5/Wpeocustodosistemainstalado na faixa de US$ 5–7/Wp, conforme a tecnologia e otamanho.
Os sistemas fixos continuam a ser dominantes nos sistemasfotovoltaicos instalados,emboracomseguimentosolar tenhamsofrido um notável avanço: de 10% em 2004 para 33% emdezembrode2008,conformeoGráfico2.3.3.
Gráfico 2.3.2: Tecnologia solar fotovoltaica predominante
Otamanhodosparquessolares fotovoltaicosdegrandeporteinstaladosnomundoestámudandorapidamente.Emoutubrode2009osoitomaioresempreendimentostinhamumapotênciaentre40a97MW:Sarnia(Canadá,97MW),MontaltodiCastroPV(Itália,84,2MW),FinsterwaldeI,II,III(Alemanha,80,7MW),
Gráfico 2.3.3: Evolução do Uso de Sistemas Fixos e com Seguimento Solar em Sistemas Fotovoltaicos
Figura 2.3.3: Parques de Sarnia (a), Montalto di Castro (b)Fonte: Enbridge Inc. e Quest point solar solutions
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2.3 – Tecnologia
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37
O conjunto descrito acima, juntamente como envelopamento,é conhecido como coletor solar.O fluído térmico, por sua vez,normalmente supre um armazenador térmico. Existem doistipos básicos de sistemas de aquecimentode água residencial:o sistema termo-sifão de circulação natural e o de circulaçãoforçada,conformepodeservistonaFigura2.3.4.
Cont. Figura 2.3.3: Rovigo (c) e Olmedilla (d)Fonte: SunEdison e Explow
OpreçoatualdaenergiaelétricaconvencionalparaumaregiãodealtaradiaçãosolardosEstadosUnidos(Phoenix,2096kWh/anoou5,74kWh/dia)émostradonaTabela2.3.2.Tambémsãoapresentados os custos da geração fotovoltaica e a possívelparidade com a rede em 2015 (ENERGYSOURCES, 2010).Resultados semelhantes em relação à paridade com a redeforamencontradosporRuthereZilles(RUTHEReZILLES,2011)paraoBrasil.
2.3.3 Tecnologia solar térmica
Emboraaconversãotérmicadaenergiasolartenhasidoaplicadahistoricamentedeinúmerasformas,comoporexemplo,deformapassivaemsecagemdemodogeraleaquecimento residencial,neste trabalho serão enfocados duas aplicações de granderepercussãoeconômica imediatasparaoBrasil:oaquecimentodeáguaparafinsresidenciaiseaproduçãodeeletricidade.Essastecnologias,alémdeseremplenamenteouquasecompetitivas,têmumenormepotencialdemercado.
Tabela 2.3.2: Preço da energia e previsão da evolução dos custos da energia fotovoltaica *CPV: fotovoltaico de concentração
Setor
Preço atual da energia elétrica
no mercado (10‐2US$/kWh)
EficiênciaTípica
(%)
Custo da Geração fotovoltaica(10‐2US$/kWh)
Atual 2015
Gerador/Distribuidor 4,0-7,6
30(CPV) >30(CPV)* 8-10
15(Si-c) 13-22 5-7
Comercial 5,4-15,0 15(Si) 16-22 6-8
Residencial 5,8-16,7 15(Si) 23-32 8-10
Figura 2.3.4: Sistema Solar para Aquecimento de Água
Rovigo(Itália,70MW),OlmedilladeAlarcón(Espanha,60MW),Straßkirchen (Alemanha, 54 MW), Lieberose (Alemanha, 50MW)ePuertollano(Espanha,50MW)(http://www.pvresources.com/en/top50pv.php,abr./2011).AFigura2.3.3mostraalgunsdestesparquesfotovoltaicos.
2.3 – Tecnologia
2.3.4 Coletor solar plano, tecnologia e mercado no mundo e no Brasil
Osistemasolarparaaquecimentodeáguaconsistebasicamentedeumabsorvedordaluzsolar,umacaixaouenvelopamentoparaproteçãoemitigaçãodeperdasdecaloreumarmazenadordecalorparadeslocaracargatérmicaentreacoletaeusoouparadiasdebaixonívelderadiaçãosolar.
Oabsorvedorconsistedeumaplacaabsorvedora recobertaounão commaterial seletivo e um sistema para transferência decalordaplacaparaofluidotérmico.
c
d
Foto
: Exp
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Foto
: Sun
Ediso
n
38
Atecnologiasolarparaaquecimentodeáguaestáconsolidadatéc-nicaeeconomicamenteesuainserçãonomercadojáéamplaemescalamundialenacional,conformeTabela2.3.3(RENEWABLES,2010).Ainstalaçãoacumuladade150GWtcorrespondeaaproxi-madamentea210.000.000m².Atecnologiapredominanteédetu-boevacuado(50%),seguidapeloscoletoresplanoscomcobertura(32%)esemcobertura(17%),eporaquelacujofluidodetrabalhoéoar (1%).AevoluçãodomercadobrasileiropodeservistonoGráfico2.3.4(DASOL,2011).
Tabela 2.3.3: A Produção Acumulada de Coletores Planos e a Distribuição entre Países
PAÍS/REGIÃO ADICIONADOEM2008(GWt)
ACUMULADOATÉ2008(GWt)
China 21,7 105
Europa 3,3 18,3
Turquia 0,7 7,5
Japão 0,2 4,1
Israel 0,2 2,6
Brasil 0,4 2,4
EstadosUnidos 0,2 2,0
Índia 0,3 1,8
Austrália 0,2 1,4
CoréiadoSul 0,04 1,0
Outros <0,5 <3
TOTALMUNDO 28 149
2.3.5 Coletor solar concentrador para produção de energia elétrica, tecnologia e mercado
Umausinasolartermoelétricaéformadapelosseguintescompo-nentesprincipais:ocoletorsolarconcentradorque,medianteareflexãooudifraçãodaluz,realizaasuacoletaeconcentração,oabsorvedorqueabsorvealuzetransfereocalorparaaumfluidotérmico,umsistemaarmazenadordecalor,umsistemageradordevaporeumsistemaconvencionaldeconversãodeenergiatér-
Gráfico 2.3.4: Evolução do Mercado de Aquecimento Solar Brasileiro
Figura 2.3.5 (a): Esquema de uma Usina Solar Termoelétrica
micaemeletricidade,segundoFigura2.3.5.Nosquatroconceitosaseguirbasicamenteoquedifereéocampodecoletores:asFi-guras(a)e(b)sãoconcentradoresbidimensionaisou linearese(c)e(d)sãoconcentradorestridimensionais.
Existemconcentradoresquetêmoscomponentesrefletivosconhe-cidoscomoheliostatosemquecadaespelhorefletealuzparaumrecipiente linear ou volumétrico, enquantooutros são formadosdeimagem.EmformamaisdetalhadaosistemadegeraçãosolartermoelétricacomtorredepotênciapodeservistonaFigura2.3.6.
Figura 2.3.5 (b): Esquema de uma Usina Solar Termoelétrica
2.3 – Tecnologia
39
Figura 2.3.6: Esquema detalhado de uma Torre Solar Termoelétrica
Figura 2.3.5 (c): Esquema de uma Usina Solar Termoelétrica Figura 2.3.5 (d): Esquema de uma Usina Solar Termoelétrica
2.3 – Tecnologia
40
2.3.6 Evolução recente da tecnologia e mercado
Ahistóriarecentedaevoluçãodasusinassolarestermoelétricasinicia-senadécadade1980.Osprincipaismarcosforam:
Década de 1980
• 1981–AstorressolaresconhecidascomoSOLARI(10,0,MWEUA),CESAI(1,2MWEspanha),THEMIS(2,5MW,França),EU-RELIOS(1,0MW,Itália)eNIO(1,0MW,Japão)foramconectadosàredeelétrica(BRAKMANNeKEARNEY,2002).
• 1984 – Solar ElectricGenerating System I (SEGS1) umausi-nasolartermoelétricacomconcentradorcilíndricoparabólicocompotênciade13,8MWeentraemoperaçãocomercial.
Década de 1990
• 1990–NovecentraistipoSEGSestavamimplantados,emba-sescomerciais(SEGS1,13,8MWe;SEGS2,7,30MWeeSEGS8e9,80MWe)totalizando354MWe.
• 1991–AprincipalconstrutoradosSEGS,aLuzSolar,entraemfalência.
• 1996–AtorresolarSOLARIIde10MWentraemoperaçãoedemonstraaviabilidadedearmazenamentocomsaisfundidos.
• 1990‐2000–Apesardainterrupçãodainstalaçãodesistemascomerciaisdeporte,aspesquisasbásicascontinuaram.
Figura 2.3.11: Usinas Solares do Tipo Torre de Potência: Solar II e PS10 / Fonte: CEMIG
Década de 2000
• 2004–DiscoparabólicocommotorStirlingde150kWfoiim-plantadonos Laboratórios Sandia;o governoespanhol editaumdecretoestimulandoacomprade200MWdeenergiaso-lartermoelétricacomtarifagarantida.
• 2006 – ImplantaçãodausinadeP&D (1MW)da tecnologiacilíndricoparabólicoemSaguaro,nosEUA.
• 2007 – Implantaçãoda planta comercial tipo torre PS10, naEspanhaeNevadaI,de60MWcomatecnologiadeconcentra-dor cilíndrico-parabólico. Inícioda rampade crescimentodacomercialização.
• 2008–AndasolI(Espanha,50MW),aprimeirausinatermo-elétrica deconcentrador cilíndrico-parabólicocom armazena-mento térmico,é comissionada;ademais,Kimberlina (EUA,5MW), aprimeirausina solar termoelétricacomconcentradorlineardeFresnel,foiimplantada.
• 2009–NaEspanhaforamconstruídasPS20(20MW,torreso-lar), as usinas termoelétricas com concentradores cilíndrico--parabólicosdePuertollano,AndasoIIeLaRisca,todoscom50MW,ePE1,comtecnologiadeconcentraçãolineardeFresnel,de1,4MW.NosEUA,foiconstruídaSierraSunTower(5MW).
• 2010–Foramacrescentadasmais5usinastermoelétricascomconcentradorescilíndrico-parabólicosde50MWcadanaEs-panhaeumausinacomtecnologiadeconcentraçãocilíndrico--parabólicacomciclocombinadode5MWe1,5MWdediscoStirlingnosEUA.
AFigura2.3.11mostraatorredepotênciaSolarII,PS10eSierraSun Tower. A Figura 2.3.12 mostra as usinas solares SEGS eAndasol 1, ambas comconcentradores cilíndrico-parabólicos.AFigura2.3.13mostraausinasolardeKimberlinacomtecnologiadeconcentraçãoFresnellineareMaricopa,comdiscoparabólicoemotorStirling.
2.3 – Tecnologia
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2.3.7 Quantidade acumulada instalada por tecnologia e país
Em2010aquantidadeacumuladadeusinassolarestermoelétri-casimplantadasnomundoerade941MW,comapredominân-cia (95%)da tecnologiade concentração cilíndrico-parabólica,conforme Tabela 2.3.5. A distribuição por país torna-se maisequilibrada,sendo46,0%paraosEUAe51,3%paraaEspanha.ConvémressaltaroavançoespetaculardaEspanha,poisadis-tribuiçãoem2009eraaproximadamente30%paraEspanhae70%paraosEUA.OpercentualaltodosEUAeraexplicadopelaexpressiva(354MW)implantaçãodasusinasSEGSentre1985ee1991.AcapacidadeacumuladadasusinasemoperaçãopodeservistanaTabela2.3.6.
Asestimativasdeusinassolarestermoelétricasemconstrução
Figura 2.3.12: Vistas das Usinas Solar SEGS e Andasol 1 / Fonte: CEMIG
Figura 2.3.13: Vistas da Usina Solar de Kimberlina / Fonte: CEMIG
Tabela 2.3.5: Quantidade acumulada de usinas solares termoelétrica operacionais em 2010 por tecnologia
TECNOLOGIA CAPACIDADE (MW) FRAÇÃO(%)
ColetorCilíndrico-Parabólico 893,0 94,9
TorredePotência 37,5 4,0
FresnelLinear 8,4 0,9
DiscoParabólico 1,5 0,2
CSP(Potênciasolarconcentrada)–semdetalhamento
0,25 ≈0
TOTAL 940,65 100,0
PAÍS CAPACIDADE (MW) FRAÇÃO(%)
EUA 432,5 46,0
Espanha 482,4 51,3
Irã 17,25 1,8
Itália 5,0 0,5
Austrália 2,0 0,2
Alemanha 1,5 <0,2
TOTAL 940,65 100,0
Tabela 2.3.6: Quantidade acumulada de usinas solares termoelétrica operacionais em 2010 por país
2.3 – Tecnologia
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ouanunciadaspublicadasmostramdiscrepânciasdevidoaousodecritériosdiferentes,períodosdiferentesemconsideraçãoeanãoatualizaçãodasmodificaçõesnoprojetoemtermosdepotência.ConformeFigura2.3.14estãoemconstruçãocercade1934MWeanunciadas9.659MWnosEUA,1.080MWnaEspanha e 6.800MW no restante domundo. GREENPEACE emumapublicaçãocujoanobaseé2009relata560MWemoperação, 964MW em construção e 7.463MW anunciadas.Considerando com cautela esses números é palpável que o
Figura 2.3.14: Estimativa de Redução de Custos da Eletricidade Gerada em Função da Capacidade Instalada AcumuladaFonte: Sargent and Lundy – Assessment of Parabolic Trough and Power Tower Solar Technology Cost and Performance Forecasts, 2003
ritmodecrescimentoeataxadeacumulaçãodeexperiênciae ganho de escala nos próximos anos serão espetaculares.Assim, considerando os valores mais conservativos, pode-seobservarquenospróximoscincoanoso custodaenergiasolar termoelétrica poderá ser paritário com a da redeconvencionaldeeletricidade.Caberessaltaracontribuiçãododesenvolvimento tecnológico como fator muito importanteparaareduçãodocustodaeletricidagerada.
2.3 – Tecnologia
42
Desde a década de 1980 a CEMIG, em colaboração com insti-tuições de pesquisas tais comoUniversidade Federal deMinasGerais/UFMG,PontifíciaUniversidadeCatólicadeMinasGerais/PUC-MINASeUniversidadeFederaldeViçosa/UFV,temrealizadotrabalhospioneirosna inserçãoeusodaenergiasolar.Naáreadatecnologiasolarfotovoltaicaasatividadesfocaramamitigaçãodascondiçõesdepobrezaefaltadeinfraestruturabásica(águaeenergiaelétrica)deextensasregiõesremotasdoestadodeMinasGerais.Em1986foraminiciadososestudosdeviabilidadetécnicaeeconômicavisandoàpreeletrificaçãoruraldeconsumidoresdebaixopotencialdeconsumoemlocaisremoto.
Acontinuidadedesseprojetomaisrecentementeinsere-secomoalternativa para o projeto de universalização do atendimentodeenergiaelétrica conhecidocomoLuzparaTodos.As instala-çõesacumuladasdepequenossistemasdegeraçãofotovoltaicajátotalizam2.500sistemas,queatendemresidências,escolasepostos de saúde. Tambémentre 1981 e 2001 a Companhia deSaneamentodeMinasGerais/COPASAinstaloucercade170sis-temas de bombeamento de água com tecnologia fotovoltaica.FinalmentecabedestacaraparceriaentreaCemigeaAgênciadeCooperaçãoTécnicaAlemã(GTZ)paraestudaraviabilidadedeconversãodoestádioMineirãoedoginásioMineirinhoemedifi-caçõessupridasporenergiaprovenientedepainéisfotovoltaicos.
OlocalseráumadassedesdaCopadoMundode2014eprevêainstalaçãodeumsistemafotovoltaicointegradoaoestádiode640a1.400kWp,dependendodatecnologiadacélulafotovoltai-caaserutilizada.Tambémestáemfaseavançadadeplanejamen-toa instalaçãodeumausinadeenergiasolarfotovoltaica,com
2.4 – Desenvolvimento da Tecnologia em Minas Gerais
capacidadede3MWp,aserconstruídapormeiodeuma jointventureformadapelaCEMIGepelaempresaespanholaSolariaEnergíaeMedioAmbienteS/A.OprojetoestáorçadoemR$40milhões,asereminvestidosemumperíododetrêsanosemeio.
Os chuveiros elétricos, tecnologia dominante no Brasil paraaquecimento de água para banho, possuem uma contribuiçãonegativaparao setorelétrico,elevandoopicodedemandadaredeerepresentandoumpesosignificativonatarifadeenergiados consumidores de baixa renda.Demodo aminimizar essesproblemas,aCEMIGtemestimuladoodesenvolvimentodeumacadeiaprodutivade coletores solares térmicosno Estado. Paraefeito demonstrativo e educacional tem instalado aquecedoressolaresemconjuntoshabitacionais,creches,asilosehospitais.
Esseefeitodemonstrativofoibemsucedidoehojenasmoradiaspopulares Minha Casa, Minha Vida a instalação de coletoressolarestérmicoséfeitarotineiramente.
Em2002aCEMIGeoCentroFederaldeEducaçãoTecnológicade Minas Gerais/CEFET-MG iniciaram o desenvolvimento deum projeto experimental, nunca realizado no Brasil, visando aconstruireoperarumaminiusinatermelétricasolarde10kWe.
Ausinatermoelétricasolarfoiconstruídatotalmentecommateriaisdisponíveis no mercado nacional, e utilizou concentradorescilíndrico-parabólicosparaacaptaçãodeenergia.Essescoletoresfuncionam refletindo a luz do sol, que eleva a temperatura doequipamento,gerandovaporeenergia.Atualmentetrêsmódulosde12mdecomprimentosestãoconstruídosetestados.
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3. Metodologia
3.1 PROCESSODEMAPEAMENTO................................................................................................................45
3.2 COLETAEAVALIAÇÃODOSDADOSSOLARIMÉTRICOS............................................................................46 3.2.1 Qualificaçãodossensores..........................................................................................................46 3.2.2 Períododemedidas...................................................................................................................47 3.2.3 Distribuiçãoespacialdasmedidas.............................................................................................47 3.2.4 Qualificaçãodosdadossolarimétricosmedidosparaumalocalidade......................................47 3.2.5 Basededadosidentificados.......................................................................................................48
3.3 SISTEMASDEINFORMAÇÕESGEOGRÁFICAS..........................................................................................49
3.4 INTERPOLAÇÃOESPACIAL.......................................................................................................................50 3.4.1 Aplicaçõesdainterpolação........................................................................................................50 3.4.2 Tiposdeinterpolação.................................................................................................................51
3.4.3 InterpolaçãoKriging...................................................................................................................52 3.4.4 Mapasdecontorno....................................................................................................................52
3.5 IDENTIFICAÇÃODELOCAISPARAINSTALAÇÃODECENTRAISELÉTRICAS...............................................53 3.5.1 Identificaçãodoslocaismaispromissoresparacentraissolaresconcentradoras.....................53 3.5.2 Recursosolar.............................................................................................................................54 3.5.3 Disponibilidadedeáreaetopografiadoterreno.......................................................................54 3.5.4 Usoeocupaçãodosolo.............................................................................................................54 3.5.5 Riscos.........................................................................................................................................54 3.5.6 Conexãocomaredeelétrica......................................................................................................54 3.5.7 Suprimentodeágua...................................................................................................................55 3.5.8 Disponibilidadedecombustívelououtrosenergéticosparabackup.........................................55 3.5.9 Acesso........................................................................................................................................55
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3.1 – Processo de Mapeamento
Asinformaçõessobreainsolação,aradiaçãosolarglobaleou-trasvariáveismeteorológicasforaminterpoladasespacialmenteevisualizadasatravésdemapas.
Figura 3.1.1: Etapas de Desenvolvimento do Atlas Solarimétrico de Minas GeraisFonte: Azevedo,V. W. B e Tiba,C. Dissertação de Mestrado,2008, PROTEN-UFPE
EssesmapasutilizadosemconjuntocomoutrosmapastemáticosedeumSistemadeInformaçãoGeográfica(SIG)permitiramiden-tificaraslocalidadesmaispromissorasparafuturasinstalaçõesdecentraissolaresconcentradorasdegrandeporte.
AsetapaspercorridasaolongododesenvolvimentodoAtlasSo-larimétricodeMinasGeraisestãomostradasnaFigura3.1.1.Deformageral, as coresmaisquentes representam trabalhospre-paratóriosouprodutosintermediárioseosblocosemazulrepre-sentamosprodutosfinais.
Asfasesdelevantamento,buscadeinformaçõeseanáliseesis-tematizaçãodas informações foramasmais árduasdoprojeto.Constituíram-sedo levantamento, localizaçãoebuscadepubli-caçõesque continhamdadosde radiação,de insolação,mapassolarimétricos,mapasclimatológicosefitogeográficosdeMinasGeraiseestadoslimítrofes.Taisinformaçõesencontravam-sedis-persas,tantoanívelgeográficocomotemporal.
Asfontesinstitucionaisforamdiversas,taiscomo:secretariasdeagricultura, distritosmeteorológicos, universidades, instituiçõesenergéticas,entreoutras.Emfunçãodanecessidadedamaiorco-berturaespacialetemporalpossível,basesdedadoscominfor-maçõesobtidascomsensoresdediferentesclassesdeprecisão,dedistintascoberturasespaciaiseperíodosdemediçãodiferen-tesforamconsideradas,analisadaseconsistidas.Essasinforma-çõesforamorganizadas,resultandoemumbancodedados.
Osprincipaiscritériosparaaavaliaçãodosdadossolarimétricosforam a qualidade dos sensores, o período de medidas e adistribuiçãoespacialdasmedidas.
3.2.1 Qualificação dos sensores
OsheliógrafosdotipoCampbell-Stokesproduzeminformaçõessobreainsolaçãodiária.Nestesequipamentos,aconvergênciadosraiossolaressobreumafaixadepapelqueima,aolongododia,umcertocomprimentoqueéutilizadoparaquantificarashorasdebrilhodoSol.Aqueimaocorrequandoaradiaçãosolardiretasuperaumlimiarvariávelde100a200W/m2 quedependedalocalizaçãogeográficadoequipamento,doclimaedotipodafaixadepapelutilizadaparaoregistro.Quandooequipamentoestá adequadamente instalado, com a utilização de faixa depapel apropriado, o limiar é igual a 120 W/m2. Mediante ouso de correlações simples, com coeficientes apropriados, assérieshistóricasdainsolaçãopodemserutilizadasparaestimarradiaçãosolardiária,médiamensalouanual,comerrosmínimosdaordemde10%.
3.2 – Coleta e Avaliação dos Dados Solarimétricos
Os piranômetros são equipamentos destinados a medira radiação solar global e difusa. Existem diferentes tiposde piranômetros; porém, serão reportados aqui somenteospiranômetrostermoelétrico e fotovoltaico, pois a maioriados equipamentos instalados no Brasil são destes tipos. Oelemento sensível do piranômetro termoelétrico é uma pilhatermoelétrica(conjuntodeparestermoelétricosinterligadosemsérie).Ajunçãoquentedatermopilhaencontra-seemcontatocomasuperfíciedeumdetetor (superfícieexpostaàradiaçãosolar). Os piranômetros fotovoltaicos têm como sensor umfotodiodo;porém,sãodemenorprecisão,alémdeteremumarespostaespectrallimitada(400-1100nm).OspiranômetrossãoclassificadosemclassesconformepodeservistonaTabela3.2.1.AgrandemaioriadosinstrumentosutilizadosparamediçãoemcamponoBrasiltemsidodesegundaclasse(fotovoltaicos).
CARACTERÍSTICAS PadrãoSecundário
PrimeiraClasse
SegundaClassec
Tempoderesposta(95%) <15s <30s <60s
Off-Set•Respostapara200W/m2deradiaçãotérmica•Respostapara5K/hdemudançanatemperaturaambiente
7W/m2
2W/m215W/m2
4W/m230W/m2
8W/m2
Resolução 1W/m2 5W/m2 10W/m2
Estabilidade(Mudançaanualem%daescalaplena) 0,8 1,5 3,0
Respostadirecional(efeitocosseno) 10W/m2 20W/m2 30W/m2
Respostaatemperatura(Erromáximo%devidoavariaçãoabruptanointervalode50K) 2 4 8
Não linearidade (Desvio%, em relação à resposta para uma radiação de 500W/m2, para uma variação na radiação nointervalode100a1000W/m2) 0,5 1,0 3,0
Sensibilidadeespectral(Desvio%emrelaçãoàmédiadentrodointervalode300a3000nm) 2,0 5,0 10,0
Respostaàinclinação(Desvio%darespostaa0ᵒ,planohorizontal,devidoavariaçãode0ᵒa90ᵒa1000W/m²) 0,5 2,0 5,0
Precisão(95%deconfiança)•Totalhorário•Totaldiário
3%2%
8%5%
20%10%
Tabela 3.2.1: Classificação dos Sensores Piranométricos conforme OMM (WMO)
46
3.2.4 Qualificação dos dados solarimétricos medidos para uma localidade
Em conformidade com os comentários anteriores a respeitodos diversos aspectos referentes a medidas solarimétricas, aqualificaçãodosdadossolarimétricosparaumadadalocalidadeobedeceàseguintehierarquização:
1. Dados piranométricos com sensores de primeira classe2. Dados piranométricos com sensores de segunda classe3. Estimativas da radiação solar utilizando a relação de Angstrom
Seexistireminformaçõescomequipamentosiguaisecomprimen-tosdesiguaisdasériehistóricadedados,prevaleceasériemaislonga.Tambémnesseprocessoénecessário ressaltaro caráterartesanaldaqualificaçãodebasesdedados(semprecomproble-masdefalhastemporal,espacialoudecalibração,entreoutros),emqueaapreciaçãodopesquisadorcomlongaexperiênciaacu-muladanotemaémuitoimportante.
ArelaçãoentreainsolaçãodiáriaearadiaçãosolarglobaldiáriamédiamensaléaconhecidarelaçãodeAngstrom,estabelecidaem 1924. A expressão sofreu modificações e atualmente éexpressadaseguinteforma:
H/H0 = a + b (n/N)
em que H e H0 são, respectivamente, a radiação solar globaldiáriaearadiaçãosolarglobaldiárianotopodaatmosferaemvaloresmédiosmensais;neNsãoainsolaçãodiáriaeaduraçãoastronômica do dia em valores médios mensais. Existe umaextensalistadetrabalhosrelativamenterecentesqueprocuramobter melhores coeficientes de regressão a e b, com inclusãode termos não lineares ou de outras variáveis como umidaderelativa,quantidadedeáguaprecipitável,latitudeealturasolar,entreoutros.
A conclusão é que a melhoria nos resultados obtidos com arelação de Angstrom émodesta e insuficiente para justificar oaumentonacomplexidadedoscálculos.
Estes piranômetros acoplados a integradores eletrônicos, emconfiguraçãoderededemedição,realizammedidasdaradiaçãosolar global diária com erros apresentados na Tabela 3.2.1,desdequetodososprocedimentosdemanutençãoecalibraçãoperiódica(nomínimoumavezporano)sejamseguidos.
3.2.2 Período de medidas
Umproblemacentralassociadoàavaliaçãodorecursosolarconsisteemestimaromenornúmerodeanosnecessárioparaobterumaestimativaconfiáveldaradiaçãosolaremdetermi-nado lugar.Trabalhos realizados (VERNICHeZUANNI,1996)comopropósitodeutilizarmedidasde insolação (horasdebrilhodeSol)paradeterminararadiaçãosolarglobal,atravésdarelaçãodeAngstrom,estimaramonúmerodeanosneces-sáriosparaumadeterminaçãoconfiáveldorecursosolar.Osautoresconcluemqueumperíodode14anos forneceumasérie diária estatisticamente estável, não somente para da-dosdeinsolaçãoesuaconversãoemradiação,mastambémpara outras grandezas meteorológicas. Em outras palavras,paraperíodosmaioresque14anospode-seacreditarqueavariabilidade observada, neste caso do recurso solar, deve--se exclusivamente a sua natureza estatística intrínseca, in-dependentementedotamanhodaamostra.Obviamente,emregiões geográficas de climatologias fortemente variáveis aconsideraçãoanteriornãoéválida.
3.2.3 Distribuição espacial das medidas
De forma geral as informações solarimétricas, até as maisabundantes como a insolação diária, não satisfazem todas asnecessidades dos usuários devido à baixa densidade da rededeestações.Estudosrecentessobreavariabilidadeespacialdorecursosolar,emregiõesfitogeográficashomogêneas,mostramquearadiaçãodiáriaglobalmédiamensalpodeserextrapoladaaté200kmdedistânciacomerrosdaordemde15%,comumnível de confiança de 90% (GROSSI GALLEGOS e LOPARDO,1988).Emregiõesgeográficasde relevos fortementevariáveiscomo montanhas e espelhos de água muito grandes (costa)a extrapolação acima não é válida. O tema da extrapolaçãoespacialdaradiaçãosolaraindaéinsuficientementeestudado,sejapelafaltadedadosdeboaqualidade,sejapelavariedadedos locais pesquisados. Portanto, e apesar de sua conhecidalimitação, o critério para qualificação da distribuição espacialterácomoreferênciaapossibilidademencionadaacima.
3.2 – Coleta e Avaliação dos Dados Solarimétricos
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Também foi publicado um bom número de trabalhos quepropõemcoeficientesderegressãodecaráteruniversal.Porém,sabe-se hoje que eles sofrem importantes variações regionaise interanuais inclusive, quando se considera uma mesmaregião. Portanto, a questão metodológica central, quando sedeseja estimar a radiação solar global diária, médiamensal, apartirdesta correlação, resideemsaberquais valoresdea e b devemserutilizadosemregiõesondeoscoeficientesnãoforamdeterminadosexperimentalmente.
Asconstantesa e bpodemserdeterminadasemestaçõesquepossuem equipamentos para ambas as medidas, radiação einsolação.Suavariabilidadeespacial,quepodeserestimadaemuma região comdensidade de estações adequadas, define asdimensõesgeográficasemque,comcertoníveldeconfiança,omesmopardevalorespodeserextrapoladoparaoutrasregiões.
Umaalternativainteressanteéaestimaçãofeitamedianteimagensde satélites, porque é capaz de cobrir larga extensão espaciale razoável extensão temporal. A utilização dessa metodologiaporém necessita de estações solarimétricas terrestres de altaqualidadeparaasuacalibração.Alémdisso,ossensoresinstaladosnos satélites também sofremda descalibração como tempo enormalmente seria necessário um astronauta e equipamentosassociadosparasuarecalibração,oquenormalmentenãoéfeitoporproblemasdecustos.
3.2.5 Base de dados identificados
OsseguintesbancosdedadosforamidentificadoserecuperadosparaoestadodeMinasGerais:
B1 Bancodedadosderadiaçãosolarglobaleoutrasvariáveismeteorológicasmedidos comestaçõesautomáticasparaoperíodode2008até adata atual, emescala horária, peloINMET;
B2 Bancodedadosderadiaçãosolarglobaleoutrasvariáveismete-orológicasmedidoscomestaçõesautomáticasparaoperíodode1998adataatual,emescaladiária,peloCPTEC;
B3 Bancodedadosderadiaçãosolarglobaldiáriamédiamen-salmedidoscompiranômetrotermoelétricosparaoperíodo1984-1985pelaCEMIG;
B4 Bancodedadosderadiaçãosolarglobaldiáriaparaoperíodo1984-1985,semidentificaçãodesensor,medidospelaCEMIG;
B5 Bancodedadosde insolaçãodiáriamédiamensalmedidoscom heliógrafos Campbell – Stokes no período 1960-2010peloINMET;
B6 AtlasSolarimétricodoBrasil,comcompilaçãodosdadosterres-tresaté1995paratodooBrasil,feitopeloCEPLE-UFPECHESF;
B7 AtlasdeIrradiaçãoSolarparaoBrasilestimadomedianteima-gensdesatélitespeloCPTECem2005.
Nome do Banco de Dados – Instituição Sensor Escala de medição Período No.localidades
Hist.Calibração
B1–INMET Fotovoltaico Horária 2008-2010 49/MinasGerais s/registro
B2–INPE Fotovoltaico Diário 2008-2010 31/MinasGeraiseestadoslimítrofes* s/registro
B3–CEMIG Piranômetrosegundaclasse Diário 2008-2010 13/MinasGerais s/registro
B4–CEMIG Nãoidentificado Mensal 1984-1986 s/registroMinasGerais s/registro
B5–INMET Heliógrafo Mensal 1960-1990 58/MinasGerais s/registro
B6–ATLASSOLARIMÉTRICO Compilaçãodedados Diário 1960-1995 500/Brasil –
B7–ATLASIRRADIAÇÃO Estimativasatélite Anual/Mensal 2004-2005 Brasil –
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3.2 – Coleta e Avaliação dos Dados Solarimétricos
* Foram consideradas 12 estações em Minas Gerais e 19 estações em estados limítrofes, para alimentar os dados de interpolação
49
3.3 – Sistemas de Informações Geográficas
OGeoprocessamento surgiunasdécadasde60e70do séculoXX,inicialmenteutilizadosobretudocomobjetivosmilitares.Atu-almente,suautilizaçãoestácadavezmaispresenteemdiversasáreasdoconhecimentoeemnossasatividadesdocotidiano(MA-TOS,G.M.S.2010).
OGeoprocessamento pode ser definido comoum conjunto detecnologiasquepermiteacaptação,oarmazenamentoeamani-pulaçãodedadosgeográficos.Écompostodealgumastecnologiasprincipais,entreoutras:oSensoriamentoRemoto,aCartografiaDigital,osSistemasde InformaçõesGeográficas(SIGouGIS,noinglês)eosSistemasdePosicionamentoGlobal(GPS)(MELGAÇO,2005;ABREU,J.F.eBARROSO.L,2003).
OSensoriamentoRemotoéatecnologiaquepermiteobterima-genseoutrostiposdedadosda superfície terrestreatravésdacaptaçãoedoregistrodaenergiarefletidaouemitidapelasuper-fície, semquehajacontato.Emoutraspalavras,as imagensdesatéliteefotografiasaéreascaptadasporsensoresespeciaissãoprocessadaseanalisadasparagerarinformaçõessobreaáreadasuperfícieterrestreemestudo.
Oavançodacomputação,especialmentedaComputaçãoGráfi-ca,viabilizouousodaCartografiaDigital.Comestatecnologia,épossíveldesenharosmapasemmeiodigitalcomoempregode
programasdecomputadorquetornamesteprocessomuitomaiseficaz.Possibilitou-se tambémqueaatualizaçãoeadivulgaçãodestesmapassejamfeitasdeformamaisrápidaesimplificada.Destemodo,pode-seconcluirque“aCartografiaéumaciênciatãoantigaquantoàespéciehumanaetãonovaquantoojornaldehoje”(BRITO,2004).
SegundoMELGAÇO (2005), nos Sistemas de Informações Geo-gráficas (SIGs) estãoasmaiorespotencialidadesdoGeoproces-samento.OsSIGspossibilitamacaptura,armazenamento,mani-pulaçãoaapresentaçãodedadosgeoreferenciadosquepodemestarrelacionadosadiferentestemáticas.Estesdadossãoarma-zenadosembancosdedadosgeoreferenciadosepodemserpro-cessadoseconsultadosparagerardiferentestiposderesultados.
OGPS(SistemadePosicionamentoGlobal)éumsistemaformadoporumarededesatélites(entre24e32satélites),quetransmi-temsinaisdemicroondasparaosreceptorespresentesnasuper-fície terrestre, possibilitando fazer leituras de sua localização edahora localcombastanteprecisão.Estesistemafoidesenvol-vidopeloDepartamentodeDefesaamericano,masatualmenteéutilizadoemtodoomundo.OsreceptoresGPSestãobastantespopulareseacessíveis,sendoutilizadostantonomeiocientíficocomoemcelulares,automóveis,transporterodoviárioeparavá-riasoutrasaplicações.
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3.4 – Interpolação Espacial
Interpolaçãoéummétodoutilizadoparagerarnovosdadosba-seando-seemumconjuntodiscretodedadosconhecidos.Estesdadosconhecidospreviamentesãoobtidosatravésdacoletadedados ou de experimentação. Em uma definiçãomais técnica,pode-sedizerquea interpolaçãoéumtipodeajustede curvaquepermitedeterminarumafunçãoquerepresenteosdadosdaamostra,possibilitandoaestimativadenovosdados.Comoafun-çãogeradaatravésdainterpolaçãoéumaversãosimplificadadafunçãooriginaldoproblema,poisestábaseadaemumaamostradosdados,elapossuiumpercentualdeerroeumcustodeacor-docomométododeinterpolaçãoutilizado.Algunsmétodosdeinterpolaçãopossuemmeiosdecalcularumindicadordeproba-bilidadedosresultadosobtidosestaremcorretos.
SegundoBurrougheMcDonnell (1998),umconceitomaisgeo-gráficodeinterpolaçãoserefereaonomedadoaoprocessodeestimar valoresdeatributosdedeterminados locaisbaseando--senasmediçõesdeoutroslocaisdamesmaáreaouregião.Estaestimativadosdemaispontosdeumaáreabaseando-seemumaamostraéumprocedimentomatemáticoquedependedaquan-tidadedepontosnaamostraedoobjetivodainterpolação.Nesteprocessosãoutilizadososvalorescolhidosemdeterminadospon-tosdaáreaestudada,sendoqueospontosqueestãomaispró-ximostêmmaiorchancedeteremvaloresiguaisdoquepontosqueestãodistantesunsdosoutros,conformeaPrimeiraLeideGeografia,propostaporWaldoTobler (ABREU,2003)Destafor-ma,osdiversosmétodosde interpolaçãoutilizama informaçãodealgunspontosparacalcularospontosvizinhosechegaraumasuperfíciecontínuaestimada(BURROUGHeMCDONNELL,1998).
Watson (1992) conceitua interpolação como umprocedimentonumérico para gerar umaestimativada dependência funcional
emumadeterminadalocalização,baseando-senoconhecimentodadependênciafuncionaldavizinhança.Paraele,ainterpolaçãogeraumaestimativainformadadodesconhecido.Adispersãodospontosdaamostraéumfatorimportantenesteprocesso.Éde-sejávelqueadistribuiçãodospontossejauniformenaáreaes-tudadaparagerarummapamelhor.Entretanto,deacordocomos estatísticos, uma amostra totalmente padronizada pode sertendenciosa,oquesugereautilizaçãodeumaamostraaleatória(BURROUGHeMCDONNELL,1998).
Quandoosdadosdasamostrassãoutilizadosparaestimarvalo-resdelocaisforadeumaáreaconhecida,oprocessoéchamadodeExtrapolação.Geralmente,osresultadosdaextrapolaçãosãomenos significativos e estão sujeitos a umamaior incerteza, jáqueestãoemumaáreadesconhecida.
3.4.1 Aplicações da interpolação
Existemdiversas aplicações da interpolação emvárias linhasdasciências.Estesmétodossãoconstantementeutilizadosemdiferentes áreasda ciência comoa geografia, a estatística, aengenharia e a computação gráfica (utilizados no processa-mentodigitaldeimagens,emjogosdigitaisesimuladoresderealidadevirtual).
Nestetrabalho,osmétodosdeinterpolaçãosãoutilizadosparagerar ummapa de contorno, baseando-se em alguns dadosamostrais. Desta forma, é necessário o uso da interpolaçãoparaterumasuperfíciecontínuaestimada,aqualseráutilizadapara traçar as linhas de contorno ou isolinhas. (ABREU, JF eBARROSO,L,2003).
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3.4 – Interpolação Espacial
3.4.2 Tipos de interpolação
Existem vários métodos de interpolação, que se dividem deacordo com o tipo e a quantidade de dados da amostra, aextensão da área a ser estudada, a sua dispersão no espaço eo númerode variáveis envolvidas no problema. Com relação àquantidadededadosdaamostraeàextensãodaáreaestudada,osmétodosdeinterpolaçãopodemserclassificadosemglobalelocal (BURROUGHeMCDONNEL,1998).Na interpolaçãoglobalsão utilizados todos os dados disponíveis para fazer previsõespara toda a área de interesse do problema, enquanto que ainterpolação local trabalhaapenasumaárea reduzidaao redordos dados a serem interpolados, gerando estimativas apenasparaavizinhança.SegundoBurrougheMcDonnell(1998),algunsexemplos de métodos globais são superfícies de tendência,modelosde regressãoeanáliseespectral. Jáosmétodos locaismais conhecidos são “vizinho mais próximo” (polígonos deThiessen),inversodoquadradodadistância(IDD)esplines.
A disposição espacial dos dados da amostra também podeser utilizada como forma de classificação dos métodos deinterpolação.Deacordo comBurrougheMcDonnell (1998),osdadospodemsercoletadoscomoumaamostradistribuídaregularouirregularmentenoespaço.Aamostradedadostambémpodeserobtidaapartirdeumasuperfíciequejápossuiumgridregularcomoosdadoscoletadosapartirdeimagensdesensoriamentoremoto ou imagens digitalizadas. Estes métodos podem serclassificadoscomodegridregular,degridirregularoudedadosdispersos.Algunsdosmétodosutilizadosparaamostrasregularessão interpolação bilinear, interpolação bicúbica, superfíciede Bézier, de Lanczos, interpolação trilinear e interpolaçãotricúbica. As amostras dispersas podem ser interpoladas poroutros métodos mais conhecidos, como aqueles baseados emTIN(Triangular Irregular Network:MalhaTriangularIrregular),oinversodoquadradodadistância(IQD),kriging (krigagem)edesplines(TPS – Thin Plate Spline).
O número de variáveis envolvidas no problema tambémpodeseruma formadeagruparosmétodosde interpolaçãoutilizados.Estesmétodospodemconterumaoumaisvariáveisenvolvidas, sendo classificados em métodos de uma, duase três dimensões e alguns que podem ser utilizados paraqualquernúmerodedimensões.A interpolaçãopor “vizinhomaispróximo”,porexemplo,podeserutilizadaemproblemasdequalquernúmerodedimensões.Comoexemplodemétodosqueutilizamduasdimensões,háasinterpolaçõesbilineareabicúbica,assimcomoháas interpolaçõestrilinearetricúbicaqueutilizamtrêsdimensões.
Watson (1992) ressalta que os métodos de interpolação maisconhecidos estão divididos em métodos que utilizam funçõesajustadas (fitted functions) e métodos que utilizam médiasponderadas,osquaissãoaplicadosemdoistiposdeproblemasdeinterpolação:superfíciesexploratóriasesuperfíciesjáexistentes.Para ele, os métodos de interpolação podem ser executadosmanualouautomaticamenteatravésdousode computadores.Watson sugere uma classificação dosmétodos de interpolaçãosegundooalgoritmoutilizado:
•Métodosbaseadosnadistância•Métodospolinomiaisqueempregamfunçõesajustadas (fitted functions)•Métodosbaseadosnatriangulação•Métodosbaseadosemretângulos•Métodosbaseadosnavizinhança Nestetrabalho,foramutilizadosométododeinterpolação kriging (krigagem)emapasdecontorno.
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3.4 – Interpolação Espacial
3.4.3 Interpolação kriging
A interpolação kriging, também conhecida como krigagem ouProcessoGaussiano de Regressão, é ummétodo geoestatísticode regressão utilizado para aproximar ou interpolar dados. Akrigagemtambémpodeserdefinidacomoumaformadeprediçãolinearoudeinferênciabayesiana.Estemétodo,queerautilizadonaáreademineração,ébastantepoderosoefoidesenvolvidopelomatemáticofrancêsGeorgesMatheronapartirdostrabalhosdeseuinventor,oengenheirodeminassul-africanoDanielG.Krige.
Estatécnicaassumequeosdadosdeumadeterminadapopulaçãoseencontramcorrelacionadosnoespaço,ouseja,senumpontoopesooumassaéigualax,émuitoprovávelqueseencontremresultadosmuitopróximosdexquantomaispróximosseestiverdopontop.Pode-sedizerqueakrigagemassumequeavariávelqueestásendointerpoladaéumavariávelregionalizada,ouseja,possuicertograudecorrelaçãoespacial.
Este método utiliza o variograma para expressar a variaçãoespacialeminimizaoerrodosvaloresestimados.Oprocessodeestimaçãoé feitoporumadistribuiçãodevaloresconhecidos.Existemváriostiposdekrigagemcomoakrigagemordináriaeacokrigagem.Adiferençaentreestestiposdekrigagem,deumamaneirageral,estánasdiferençasdasmédiaslocaisutilizadas,que podem ser consideradas constantes e semelhantes àsmédias da população (krigagem simples) ou estimadas combase nos pontos vizinhos (krigagem ordinária). A co‐kriging é umaextensãodosmétodosanterioreseéutilizadaparaestimarumavariávelquenãoestáamostradacomamesmaintensidadedeoutrasduas,asquaissãoespacialmentedependentes.
3.4.4 Mapas de contorno
SegundoWatson(1992),oprocessodegeraçãodomapadecontorno,chamadodecontouring,estácondicionadoàrepresentaçãodeumadeterminadasuperfície,aqualestárelacionadacomumconjuntodedados.Suanaturezapodesertopográficaououtrasquaisquerquerepresentamaocorrênciadeumfenômenonoespaço.Osmapasdecontornosãocomumentegeradosatravésdavariaçãodeumafunçãobivariadaquegera,porsuavez,umasuperfíciecontínuaemtrêsdimensõesnoespaço.Noscasosemqueosvaloresdafunçãosãoconhecidosapenasemalgumaslocalidades,sãoutilizadosmétodosde interpolaçãoparaestimarocomportamentodo fenômenoemumaregião(TOBLER,1979).
Assuperfíciescontínuaspodemserrepresentadaspormodelosdelinhasdecontornoouporgrids,quepodemserregularesouirregulares (COMBER;PROCTOR;ANTHONY,2007).As linhasdecontorno,chamadasdeisolinhasouisoplets,sãolinhascurvilíneastraçadas por pontos de igual valor. 0s modelos representadospor grids regulares discretos e grids irregulares são imagensdesuperfíciescujavariaçãoda funçãoé representadapor tonsdiferentesdecoroudecinza.
Mesmo que os dados representados nas superfícies contínuaspossuam três dimensões (duas dimensões da localização noespaçoeumadimensãoquerepresentaoatributodalocalização)eles são representadosapenasporduasdimensõesnosmapasde contorno, já que a terceira dimensão é representada pelascoresoupelas isolinhas.As isolinhasquefazempartedomapade contorno são traçadas unindo-se os pontos de igual valor,gerando, por exemplo, um caminho demesma intensidade noespaçorepresentado.
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3.5 – Identificação de Locais para Instalação de Centrais Elétricas
3.5.1 Identificação dos locais mais promissores para centrais solares concentradoras
A identificaçãodos locaismais favoráveisparaa instalaçãodecentraiselétricassolaresdegrandeporte,sejamtermoelétricasoufotovoltaicas,exigepreviamenteosprocedimentosesquema-tizadosnaFigura3.5.1(GROSSIGALLEGOSeLOPARDO,1988).
Osprocedimentossãoaplicadoscomas informaçõesdocumen-taisexistentespreviamenteeporissoérecomendadoquesejamfeitasvisitasin locoparaaratificaçãoounãodessasinformações.
Paraoconjuntodeáreas resultantesdestafiltragem,é interes-santeiniciar imediatamenteasmediçõesderadiaçãonesseslo-
Figura 3.5.1: Procedimentos favoráveis para instalação de centrais elétricas solaresFonte: Azevedo, V. W. B e Tiba, C. Dissertação de Mestrado, 2008, PROTEN-UFPE
cais,porquearadiaçãosolaréavariáveldemaiorpesonaecono-micidadedofuturoempreendimento.
Comas radiaçõesmedidas durante umano (o ideal seria pormais de 3 anos) e levando em consideração todos os outrositensmencionados,aescolhadeondedeveráseroempreen-dimentoéfeita.Nocasodecentraissolaresparaproduçãodeeletricidadeutilizandomédiasoualtasconcentrações,são im-prescindíveislocaiscomaltonívelderadiaçãosolardireta.
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3.5 – Identificação de Locais para Instalação de Centrais Elétricas
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3.5.2 Recurso solar
Umacentraltermoelétricaoufotovoltaicasolarcomconcentra-çãorequeraltaincidênciaderadiaçãosolardiretanormal.Assim,porexemplo,umconcentradorsolarutilizasomente(emtermospráticos)aparceladiretadaradiaçãosolarqueincideemsuasu-perfície.Deacordocomaequaçãoabaixoaradiaçãosolar inci-dentenoplanode coleçãodo concentrador (Ic) é determinadapelacomponentediretanormal(Ib)somadaacomponentedifusa(Id)divididapelaconcentração(C).
Então,nascentraissolaresondeexisteumarazãodeconcentra-çãode50<C<100,típico,porexemplo,dascentraiscomerciaisdetecnologiadeconcentradorcilíndrico-parabólico,acontribui-çãodacomponentedifusaédesprezível,ouseja,Ic≈Ib.Porisso,paraoestudodalocalizaçãoótimadestascentrais,faz-seimpres-cindíveloconhecimentodaradiaçãosolardiretanormal.
Parasistemasdebaixaconcentraçãoouplanos,essefatoréme-norcrítico,mas,mesmoassim,oprerequisitoaindaéumbomnívelderadiaçãosolarglobal,oquenormalmenteocorreemre-giõestambémdealtaincidênciaderadiaçãosolardireta.
3.5.3 Disponibilidade de área e topografia do terreno
Concentradorescilíndrico-parabólicostêmdemandaporáreasre-lativamentegrandes.Umacentralsolarconstituídadeumausinade80MWe requer cercade500.000m² (semconsideraçõesdearmazenamentotérmico)dearranjodecoletores.Ofatordeescaladerivadodasexperiênciasdeconstruçãodecentraissolaresmostraqueévantajosoinstalarváriasusinasadjacentes,constituindoumparquesolar.Assim,adisponibilidademínimadeáreapoderiaserde2a8km²,paraainstalaçãosucessivaemodulardessascentrais.
Atopografiadoterrenoondeseráimplantadaacentralsolarde-terminaaaceitabilidadedolocalsegundoseuimpactonocustorelativoàpreparaçãoenivelamentodoterreno.Esselocaldeveseromaisplanopossível(comdeclividademenorque2%);po-
rém,osuficienteparapermitirumadrenagemnaturaldoterreno.Emrelaçãoaohorizontevisualdocampodecoletoressomentesão permitidas obstruções (morros, árvores, torres ou outras)comângulosvisuaismenoresdoque10°.
3.5.4 Uso e ocupação do solo
Na implantaçãodeumacentralsolardevemserconsideradasaspermissõeseeventuaisrestriçõesdeutilizaçãodosolo.Aspermis-sõesreferem-seàsquestõesderelaçãocontratualestabelecidaen-treosproprietáriosdaterraeosdesenvolvedoresdoprojeto,aopassoquearestriçãorefere-seàutilidadedestinadaaosolo.Nes-tesentido,observa-sequeregiõesdeáreasurbanasouexpansãourbana,ÁreasdeProteçãoAmbiental (APAs),áreasdeproduçãodealimentos(cultiváveis),territóriosquilombolaseterritóriosindí-genas,porexemplo,sãoconsideradasregiõesinadequadasparaainstalaçãodascentraissolares.Asregiõessecaseáridassãoconsi-deradastípicasparaaimplantaçãodestascentrais.
3.5.5 Riscos
Ohistóricodosdesastresnaturais taiscomotremoresdeterra,rajadas de vento muito fortes, tempestades de areia, granizo,raios,entreoutrossãofatorespotenciaisdedanosoude inter-rupçãodofuncionamentodascentraissolares.Tambémdeveserconsideradaaqualidadedosolo.
3.5.6 Conexão com a rede elétrica
Osrequisitosdeconexãocomaredeelétricaparaumacentralso-larqueusacoletorescilíndrico-parabólicossãosemelhantesaosdeoutrasusinasavapor.Umausinaqueproduz80MWedepotência,porexemplo,devedispordelinhasdetransmissãode230kV.Alémdecapacidadedecarga,deve-seconsideraroutroaspectoimpor-tante:adistânciaentreacentralsolareaslinhasdetransmissão.Oscustosefetivoscomaconstruçãodenovaslinhasdetransmis-sãosão,emgeral,muitoaltosedependemdoníveldevoltagemdalinhaedeseucomprimento.Assim,acentralsolardeveestarposicionadaomaispertopossíveldelinhasdetransmissão.
Ic = Ib + Id
C
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3.5 – Identificação de Locais para Instalação de Centrais Elétricas
3.5.7 Suprimento de água
Uma usina com coletores cilíndrico-parabólicos de 50 MWeoperando durante 350 dias no ano e 10 horas por dia, porexemplo,usacercade500.000m3deáguaou1500m3/dia.Estaáguaénecessáriaparaastorresderefrigeração(cercade90%),geraçãodevapornociclodepotência(8%)eparaalimpezadosespelhos (2%).O fluxotípico para a torre de refrigeração é de320m³/h. A água deve ter também qualidade adequada paraevitarincrustaçõeseoxidaçõesdosequipamentos.
Adisponibilidadedeáguaéumaquestão importantenaregiãodo semiárido, haja vista que se conhece a relativa escassez demananciais hídricos de superfície, o que põe em evidência aimportânciadaságuassubterrâneas.
3.5.8 Disponibilidade de combustível ou outros energéticos para backup
Combustíveisououtrosenergéticosparabackupsãonecessáriospara a operação híbrida da central solar (recurso solar +combustível).Istoéparticularmenteimportanteduranteospicosdedemandaporeletricidade.Nascentraissolarescomcoletorescilíndrico-parabólicosexistentesnoexterioréusadoogásnaturalcomocombustíveldebackup.Naregiãodosemiáridonordestino,deve-seconsiderar,alémdeste,apossibilidadedeutilizaroóleocombustível,obiodiesel,eaindaoóleodiesel.
Alémdadisponibilidadedecombustíveisououtrosenergéticospara backup, deve-se considerar outra questão: se a geraçãohíbrida é uma exigência para a implantação da central, aproximidade da usina com as fontes destes combustíveis. Asdistâncias muito grandes podem tornar a opção de operaçãohíbridaeconomicamenteinviável.
3.5.9 Acesso
O acesso ao local é relevante pela necessidade de transportarequipamentos de grande porte e frágeis (espelhos de vidro).Oscritériosparaclassificaroacessosãoa larguradasrodovias,a qualidade da superfície das estradas e a possibilidade demanobrasdeveículosdegrandeporte.
O conjunto das informações mencionadas é padronizadoem planos de informação (mapas georreferenciados) quesão cruzados, resultando assim em informações úteis paraidentificaçãodoslocaismaispromissores.
Os seguintes planos de informação foram utilizados paraidentificaçãoinicialdasregiõesmaispromissorasdoestado:
• Radiação solar direta normal (SWERA, 2005)• Declividade (SRTM)• Recurso hídrico • Linha de transmissão (CEMIG)• Uso e ocupação do solo (Embrapa)
Particularmentenessa fasedo trabalho (identificaçãodos sítiosmaispromissores)foramconsideradasastrêsprimeirasvariáveis,emboranoAtlas tenhamsidoapresentados todosessesplanosdeinformação.Aconsideraçãomaisdetalhadadetodososplanosdeinformaçãoéumatarefaposterior,quandosepretendafazeraescolhadolocalparainstalaçãodeumacentralsolar.
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4. Mapas solarimétricos de Minas Gerais
4.1 MAPASSOLARIMÉTRICOSDEMINASGERAIS....................................................................................57 4.1.1 Introdução.....................................................................................................................................57 4.1.2 Critériosgeraisparaelaboraçãodosmapas..................................................................................57 4.1.3 Filtragem.......................................................................................................................................57 4.1.4 AvaliaçãodorecursosolaremMinasGerais.................................................................................58
4.2 ESTAÇÕESSOLARIMÉTRICAS...............................................................................................................60 4.2.2 Estaçõescomheliógrafos..............................................................................................................60 4.2.1 Estaçõescompiranômetros..........................................................................................................60
4.3 RADIAÇÃOSOLAR.................................................................................................................................61
4.4 INSOLAÇÃO............................................................................................................................................65
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4.1 – Mapas Solarimétricos de Minas Gerais
4.1.2 Critérios gerais para elaboração dos mapas
Paraelaboraçãodosmapassolarimétricasosseguintescritériosgeraisforamseguidos:
1. Considerando que os erros associados às medidascom piranômetros fotovoltaicos (sensores de segundaclasse conforme a OMM) acoplados aos integradoreseletrônicoscomerrosdecalibraçãode5%ecomderivasde2%aoanoesemregistrosderecalibração,érealistaadmitirumerrodocampodemediçãodaordemde10a15.Oíndiceinferioréparaumredecomboamanutençãoecalibragemcomfreqüênciade24meses;
2. Foram levados em consideração valoresmédios da radiaçãosolarobtidosemestadoslimítrofes;
3. Foramutilizados, comoapoio complementar, cartaspluvio-métricasemapasdecoberturavegetaldoestadodeMinasGerais;
4. Osvaloresderadiaçãosolarglobaldiáriamédiamensaleanu-alforamexpressosemkWh/m².dia,unidadeusualnosetordeenergiaelétrica;
5.ComonãoeraconhecidaaqualidadedosdadosdeinsolaçãoobtidoscomheliógrafosdotipoCampbell-Stokes,admitiu-sea prioriumaconfiabilidadeigualparatodos,considerandoumerronãoinferiora15%;
Emfunçãodasconsideraçõesanteriores, foiestabelecidocomoespaçamento adequado entre isolinhas sucessivas o valoraproximadode0,5kWh/m².dia.Estevalorcorrespondeaoerroinstrumentalde10%,supondoofundodeescalainstrumentalde5,5kWh/m²ou18MJ/m².
Damesmaforma,oespaçamentoentreisolinhasdeinsolaçãofoifixadoem1h/dia.
4.1.3 Filtragem
Os bancos de dados identificados e recuperados conformea Tabela 3.2.2 do Capitulo 3 foram analisados e filtrados. Oprocedimentodefiltragemincluiaobservaçãomanualdosdadosedascondiçõesdasestaçõesaolongodotempoporexperientesespecialistasmineirosemmeteorologia.Apósosprocedimentosde filtragem, os seguintes dados foram selecionados para aconfecçãodosmapasderadiaçãosolareinsolação:
• 49estaçõesdobancodedadosB1 (INMET, 2008-2010), emescalahorária,porserumaredebemdistribuídaerecentee,porisso,provavelmenteaindacalibrada;
• 31estaçõesdobancodedadosB2 (INPE,2008-2010)de ra-diaçãosolarglobaleoutrasvariáveismeteorológicas,medidascom estações automáticas para o período 2008/2010, peloINPE.Afimdeaumentaradensidadedasestaçõesconsidera-daseasseguraracontinuidadeespacial, foramconsideradas12estaçõesinternasaMinasGeraise19estaçõessituadasemestadoslimítrofes;
• 6estaçõesdobancodedadosB3(CEMIG,2008-2010)dera-diaçãosolarglobaleoutrasvariáveismeteorológicas,medidascomestaçõesautomáticasemescaladiáriapelaCEMIG(ape-nasparcialmente,umavezque,deacordocomaexperiênciaacumuladadosmeteorologistas,algumasnãoeramconfiáveis,porexemplo,pelamudançadelocal);
• BancodedadosB(INMET,1960-2010)deinsolaçãodiáriamé-diamensal,medidacomheliógrafosCampbell-Stokesnoperí-odo1960-2010.Mesmocommuitasfalhas,principalmenteemtemposmaisrecentes,éaúnicacomtalabrangênciatemporaleespacial.
O banco de dados B4 (CEMIG, 1985-1985) de radiação solarglobaldiáriamédiamensal, emboramedida compiranômetrostermoelétricos,foidescartado,porqueasérietemporalecurtaeantigaeacoberturaespacialérelativamentebaixa.
4.1.1 Introdução
QuandosepropõeatarefadeelaborarumAtlasdeumrecursorenovávelcomoaenergiasolar,pretende-sequeomesmorefli-ta,apartirdas informaçõesexistentes,adistribuiçãoglobaldomencionadorecurso,deixandodeladonestaetapa,asparticula-ridadesprópriasdepequenaemédiaescala,peranteasparticu-laridadesdemacroescala.
Dentro das possibilidades oferecidas pelas informações dispo-níveis,busca-secompatibilizarabasededados(deprocedênciamuito diversa, tanto pelo instrumental comque foramobtidosquantopelaextensãoespacialetemporaletratamentoaquefo-ramsubmetidos)edeterminargrandeszonas,bemdiferenciadas,semperderdevistaocaráterpreliminardoprodutofinal.
Comoconsequênciadisso,devemaparecerregiõesnasquaisse-rãonecessáriasnovasmedidasquenãosefizeramantesadequa-damente,outrasnasquais seráconvenienteaumentaradensi-dadedasestaçõesdemedidaseoutrasemqueseránecessáriorevisara instrumentação,afimdecompatibilizarosvaloresob-tidos,ouracionalizarasuadistribuição,ondeacoberturaespa-cialéexcessiva.Estassituaçõesocorrememtodasasregiõesdomundo,porqueasredesdemediçãoexistentesnãoseencontramdistribuídasespacialmentedemodoapropriadoecomsimulta-neidadetemporal.Émuitodifícil,senãoimpossível,compatibili-zaranecessidadeidealdeinformação(distribuiçãoespacialidealdeestações)comapossibilidadereal(econômica)deinstalaçãoemanutençãodestarede.
4.1 – Mapas Solarimétricos de Minas Gerais
58
Osoutliersforamidentificadosmedianteotreinamentodeumaredeneuralartificialparaestabelecerasrelaçõesfuncionaisentreas radiaçõesmensais e variáveis espaciais (latitude, longitude ealtitude).Foramconsideradosoutliersosdadosderadiaçãocomumavariaçãointeranualacimade15%.Então,osdadosoriginaisforamsubstituídospelosestimadosapenasnocasodeexistênciadessesoutliers.
4.1.4 Avaliação do recurso solar em Minas Gerais
Ascartasdeisolinhasderadiaçãosolarglobaldiáriamédiamensale anual descrevem de forma adequada os dados disponíveisem Minas. Considerando as características das informaçõesexistentes, as cartas preparadas constituem o conjunto maisatualizadoedemelhorqualidadeelaboradosobreorecursosolaremMinasGerais.
As cartas de radiação solar mensal mostram claramente,para cada mês, regiões bem diferenciadas e razoavelmentecorrelacionadas com as condições pluviométricas e horas deinsolaçãocorrespondentes.
As regiões desérticas domundo são asmais bemdotadas derecursosolar.AssimaregiãodacidadedeDongola, localizadano DesertoArábico,noSudão,earegiãodeDaggetnoDesertode Mojave, Califórnia, Estados Unidos, são exemplos delocalidades excepcionalmentebemservidasde radiação solar.Para efeito de comparação, são mostrados na Tabela 4.1.1os valores de radiação solar diária média mensal, máxima,mínima e anual para estas duas localidades e algumas outrasdo Brasil, particularmente de Minas Gerais, conforme Figura4.1.3.2.Comopodeservistonessatabela,asáreaslocalizadasnoNortedeMinasGerais(microrregiõesdePirapora,Januária,MontesClaroseJanaúba)têmvaloresdaradiaçãosolardiária,médiaanualcomparáveisàsmelhoresregiõesdomundo,comopor exemplo, Dagget. Além disso, as variações sazonais paraNortedeMinasGeraissãomenores,oquepoderáresultaremimportantes vantagens técnicas e econômicas dos sistemassolaresinstaladosnessasregião.
Localidade Latitude Hh (mínimo)(kWh/m2)
Hh (máximo)(kWh/m2)
Hh (anual)(kWh/m2)
Hh (max.) / Hh (min.)
Dongola–Sudão 19°10´ 5.3(Dez) 7,7(Mai) 6,6 1,4
Dagget–EUA 34°52´ 2,2(Dez) 8,7(Jun) 5,8 4,0
Belém–PA–Brasil 1°27´ 3,9(Fev) 5,5(Ago) 4,9 1,4
Floriano–PI–Brasil 6°46´ 4,7(Fev) 6,2(Set) 5,5 1,3
Petrolina–PE–Brasil 9°23´ 4,5(Jun) 6,3(Out) 5,5 1,4
BomJesusdaLapa–BA–Brasil 13°15´ 4,4(Jun) 5,9(Out) 5,5 1,3
Cuiabá–MT–Brasil 15°33´ 4,1(Jun) 5,6(Out) 5,0 1,4
Montalvânia–MG–Brasil 14°25´ 5,1(Abr) 7,1(Jan) 6,1 1,4
Espinosa–MG–Brasil 14°55´ 4,8(Jun) 6,9(Jan) 5,8 1,4
Mocambinho–MG–Brasil 15°03´ 4,9(Jun) 6,8(Fev) 5,8 1,4
SãoRomão–MG–Brasil 16°22´ 5,0(Jun) 6,8(Fev) 5,9 1,4
BeloHorizonte–MG–Brasil 19°53´ 4,1(Jun) 5,5(Fev) 5,0 1,4
PortoAlegre–RS–Brasil 30°1´ 2,3(Jun) 6,1(Dez) 4,2 2,7
Tabela 4.1.1: Comparação dos dados de radiação solar diária média mensal para diversas localidades do Mundo e do Brasil
Figura 4.1.3.2: Região com alto potencial de recurso solar em Minas Gerais
4.1 – Mapas Solarimétricos de Minas Gerais
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O mapa da radiação solar global diária média anual elaboradonesteprojetomostraqueestagrandezasobreoestadodeMinasGeraisvariade4,5a6,5kWh/m2.OsvaloresmáximosocorremnaregiãoNortedeMinasGeraiseosmínimosnaregiãoSudeste,ondeseencontramasáreasdemaioraltitude(SerradoCaparaóeMantiqueira)eoregimepluviométricoémaisintenso,comtotaisanuaisdeprecipitaçãosuperioresaos1.400mm.AmassadeartropicalmarítimaqueatuaentreoBrasileaÁfricaéoprincipalfatorclimáticoqueinibeaformaçãodenuvense,conseqüentemente,a ocorrência de chuvas nas regiões norte e nordeste deMinasGerais,caracterizadasporumclimasemiárido,comprecipitaçõesanuaisentre600e800mmealtitudesentre400e600m.
AscartasderadiaçãosolarglobaldiáriamédiamostramqueemMinasGeraisestagrandezavariaentre3,0e7,5kWh/m².dia,comumperíododemínimono trimestremaio-junho-julho,emqueasestaçõessolarimétricasregistramumaintensidadederadiaçãonafaixade3a4kWh/m².dia.Verifica-setambémnestetrimestrequeocentrodemáxima(5kWh/m².dia)ocorresobreumavastaregião localizadanonoroestedeMinasGerais. A tendência demínima (3 kWh/m².dia) ocorre no sul e sudeste do Estado, naregião de Caparaó. Já no trimestre dezembro-janeiro-fevereiro,observa-sequeasestaçõessolarimétricasregistramintensidadesderadiaçãomuitoaltas,atingindoumvalormáximode7,5kWh/m².dia.Nesteperíodo,ocorreumcentrodemáximadestevalornumapequenaregiãodonoroestedeMinasGerais,aonortedeJanuária.Valoresmenores,masaindaassimexpressivos (muitobons), entre 6,0 e 7,0 kWh/m²/dia, ocorrem numa vasta árealocalizadaacimadoparalelo18(metadesuperiordoEstado).
Tambémpodeserdeduzidodascartasde isolinhasderadiaçãosolarqueosmenores índicesdenebulosidade(maior índicederadiaçãosolar)seconcentramnasregiõesLesteeZonadaMata,ondeacirculaçãomarítimadeixaotempoparcialmentenubladoemquasetodososdiasdoano.
Osmapassazonaisdainsolaçãoestãoconsistentementecorrela-cionadoscomaprecipitação.Noinverno(junhoaagosto),quan-dooíndicedeprecipitaçãoéomenordoano,onúmerosdehorasdebrilhosolaratingeosvaloresmáximosentre8,5a9,5horasemumavastaregiãodametadeorientaldoestadodeMinasGerais.Deformainversa,paraoperíododenovembroajaneiroocorreummáximoanualdeprecipitaçãoeportantoummínimodeho-rasdebrilhosolar,entre5,0e6,0horaspordia.
Finalmente convém ressaltar os seguintes aspectos importan-tíssimosparaosusuáriosdeinformaçõessobreorecursosolar:
1.Os mapas de distribuição espacial de radiação solar diáriamédiamensalrepresentamapenasumaprimeiraaproximaçãodocampodeenergiasolardisponívelnasuperfície(observaçãoespacialmacro).Para informações locaisdeve-se recorreràsmédiasnuméricasdasrespectivasestaçõessolarimétricas;
2.Asisolinhasdeinsolaçãodiáriamédiamensaleanualtêmumcarátertotalmentediferentedascartasderadiaçãosolar:sãoapenasumaimagemgráficadosdadosqueconstamdobancode dados solarimétricos. Porém, a sua eventual conversãopararadiaçãosolarpoderiatornaressasisolinhasemvaliosainformaçãocomplementardosmapasebancodedadosdaradiaçãosolare;
3.Por fim, a escolha de local para instalar um sistema ouum conjunto de sistemas solares, mediante o uso demapasdedeisolinhasdoAtlas(porqueovalormédiodorecursosolarpareceadequado),temumcaráterindicativopreliminarqueressaltaopotencialdaregião.Umaescolhadefinitiva necessitará demedidas detalhadas do recursonolocalparadeterminarseuvaloreprincipalmenteasuavariabilidadetemporal.
59
Foto
: CEM
IG
4.2.1 Estações com Piranômetros
60
4.2 – Estações Solarimétricas
4.2.2 Estações com Heliógrafos
Figura 4.2.1: Estações com piranômetrosFonte: CEMIG, INMET, INPE
Lege
nda
Lege
nda
Figura 4.2.2: Estações com heliógrafosFonte: INMET
61
Mapa 4.3.1: Radiação Solar Média Diária Anual Fonte: INPE, INMET, CEMIG, 2010Projeção: WGS, 84
Radiação SolarMédia Diária Anual
O 200 400 600km
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5
4.5
4
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kWh/m2/dia
62
4.3 – Radiação
Projeção: WGS, 84 / Fonte: CEMIG, IMMET, INPE, 2010 / Base Cartográfica: IBGE
Mapa4.3.2–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalJANEIRO
Mapa4.3.3–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalFEVEREIRO
Mapa4.3.4–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalMARÇO
Mapa4.3.5–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalABRIL
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63
Projeção: WGS, 84 / Fonte: CEMIG, IMMET, INPE, 2010 / Base Cartográfica: IBGE
4.3 – Radiação
Mapa4.3.6–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalMAIO
Mapa4.3.7–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalJUNHO
Mapa4.3.8–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalJULHO
Mapa4.3.9–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalAGOSTO
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4.3 – Radiação
Mapa4.3.10–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalSETEMBRO
Mapa4.3.11–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalOUTUBRO
Mapa4.3.12–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalNOVEMBRO
Mapa4.3.13–RadiaçãoSolarMédiaDiáriaMensalDEZEMBRO
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Projeção: WGS, 84 / Fonte: CEMIG, IMMET, INPE, 2010 / Base Cartográfica: IBGE
65
Mapa 4.4.1: Insolação Média Diária Anual Fonte: INMET, 2010Projeção: WGS, 84
Insolação Média Diária Anual
O 200 400 600km
66
4.4 – Insolação
Mapa4.4.2–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalJANEIRO
Mapa4.4.3–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalFEVEREIRO
Mapa4.4.4–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalMARÇO
Mapa4.4.5–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalABRIL
Projeção: WGS, 84 / Fonte: CEMIG, IMMET, INPE, 2010 / Base Cartográfica: IBGE
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4.4 – Insolação
Mapa4.4.6–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalMAIO
Mapa4.4.7–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalJUNHO
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Mapa4.4.9–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalAGOSTO
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Projeção: WGS, 84 / Fonte: CEMIG, IMMET, INPE, 2010 / Base Cartográfica: IBGE
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4.4 – Insolação
Mapa4.4.10–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalSETEMBRO
Mapa4.4.11–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalOUTUBRO
Mapa4.4.12–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalNOVEMBRO
Mapa4.4.13–InsolaçãoMédiaDiáriaMensalDEZEMBRO
Projeção: WGS, 84 / Fonte: CEMIG, IMMET, INPE, 2010 / Base Cartográfica: IBGE
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5. Conclusão
5.1 ANÁLISESEDIAGNÓSTICOS................................................................................................................71 5.1.1 Introdução.....................................................................................................................................71 5.1.2 Identificaçãodosprincipaismapastemáticos.............................................................................71 5.1.3 Disponibilidadeetopografiadoterreno.....................................................................................71
5.1.4 Identificaçãoepriorizaçãodelocais.............................................................................................75
5.2 CONSIDERAÇÕESFINAIS.....................................................................................................................79
Foto
: CEM
IG
71
5.1 – Análises e Diagnósticos
5.1.2 Identificação dos principais mapas temáticos
Recurso solar
Umacentralsolartermoelétricanormalmenteéumsistemacomalta concentração de radiação solar e, por isso, praticamenteutilizaapenasaradiaçãosolardiretanormal.Paraessessistemas,oslocaisfavoráveisdevemterumaradiaçãosolarmaiordoque2.100kWh/m².ano,ouseja,5,75kWh/m².dia(valormédiodiárioanual).Parasistemasfotovoltaicosplanos(semconcentração),orequisitoémenor:aradiaçãosolardevesermaiordoque2.000kWh/m².ano,ouseja,5,5kWh/m².dia(valormédiodiárioanual).Taisvaloressãopoucoacimadoqueusualmenteseutilizaparaaelaboraçãodeestudosdeviabilidadedeinstalaçãodecentraistermoelétricasoufotovoltaicasemescalamundial.
OestadodeMinasGeraisdispõedevastas regiõesquepreen-chemoscritériosmencionadosacima.Noqueconcerneàradia-çãosolarglobal,observandooMapa5.1verifica-sequeametadedoEstado,maisprecisamente,que todoo ladoocidental, pos-suiradiaçãosolarglobaldiáriamédiaanualentre5,5e6,5kWh/m².dia.Quantoàradiaçãosolardiretanormaldiáriamédiaanual,tambémoladoocidentaldoEstadopreencheorequisito,confor-mepodeservistonoMapa5.1.
5.1.1 Introdução
Oconhecimentodorecursosolaréimportanteparaareproduçãoampliada e adifusão intensadousoda energia solar parafinsenergéticos.Aprecisãodoseuconhecimentoespacialoutemporalpermite agregar confiabilidade (menor risco) e qualidade aossistemas solares, repercutindonoscustosdaenergiagerada.Orecursosolarénecessárioparaoprojetodesistemassolaresemtrêsaspectosprincipais:
• Estudodelocalizaçãodeusinassolares(siting);• Predição da produção anual, mensal ou diária da energia
geradae• Previsãododesempenhotemporaleestratégiasoperacionais.
Em estudos de localização de usinas solares de grande porte,entreoutras,asseguintesvariáveissãoponderadas:recursosolar(global ou direto, conforme a tecnologia solar a ser utilizada:fixo ou com concentração), disponibilidade de terrenos deformanãoconflituosa(terrasagricultáveis,reservasouparquesnacionais; reservas indígenas sãoexcludentes), proximidadedeacessosparatransportedeequipamentosdeporteoudelicados(espelhos),proximidadedelinhasdetransmissão,disponibilidadelocal de água de boa qualidade (imprescindível para sistemasfotovoltaicos).De forma individual,oconhecimentodo recursosolaréavariáveldemaiorpesonasincertezasassociadasaumprojetodesistemaenergéticosolar.
5.1.3 Disponibilidade e topografia do terreno
Uma central solar termoelétrica de 50 MWe ocupa uma áreaaproximadade 500.000m2. A topografiado terrenoonde seráimplantada a central solar determina a aceitabilidade do localsegundoseuimpactonocustorelativoàpreparaçãodoterreno.Este localdeveseromaisplanopossível,comumadeclividademenorque3%paraevitargrandesmovimentaçõesdeterra.NoMapa5.2, sãomostradas as declividades no Estado. É possívelidentificar regiões contínuas (“manchas”) de baixa declividade(menor do que 3%) no noroeste de Minas Gerais, na regiãode Januária, Janaúba e Capão Redondo. As centrais solaresfotovoltaicas são bem menos exigentes do ponto de vista dadeclividade, pois sãomaismodulares. As declividades na faixade3 a8% sãoaceitáveis; assim, algumas regiões adicionais donoroeste,daregiãocentral–aoestedeBeloHorizonte–,enoextremooestepreenchemtaisprerrequisitosquantoàdeclividadeemMinasGerais.
72
Radiação Solar Direta NormalDiária Média Anual
Lege
nda
UnidadesFederativas
Radiação Solar Direta NormalValorDiárioMédio(Anual)
4,5–5,0kWh/m2
6,0–6,5kWh/m2
5,5–6,0kWh/m2
5,0–5,5kWh/m2
Mapa 5.1.1: Radiação Solar Direta Normal Diária Média Anual para o Estado de Minas GeraisFonte: Adaptação do Atlas Brasileiro de Energia Solar, SWERA-UNEP, 2006Projeção: WGS, 84
O 200 400 600km
73
Declividade
Mapa 5.1.2: Declividade do terreno do Estado de Minas GeraisFonte: SRTM-3 (2003), IBGE (2005)Projeção: WGS, 84
O 200 400 600km
74
Radiação Solar Direta Anual(6,5 a 7,0 kWh/m²), Linhas de Transmissão e Declividade
Lege
nda
UnidadesFederativas
0–2%
0–34,534,5–69,069,0–230,0230,0–500,0
Declividade
6,5–7,0kWh/m2
Linhas de Transmissão (kV)
Mapa 5.1.3: Radiação Solar Indireta Anual (6,5 – 7,0 kWh/m2) e Linhas de Transmissão X DeclividadeProjeção: WGS, 84
O 200 400 600km
75
Suprimento de água
UmausinatermoelétricasolardotipoSEGSde80MWoperandocomumfatordecapacidadeanualde0,27,porexemplo,usacercade750.000m3deágua(daordemde25l/s).Estaáguaénecessáriaparaastorresderefrigeração(cercade90%),geraçãodevapornociclodepotência(8%)eparaalimpezadosespelhos(2%).Ofluxotípicoparaa torrede refrigeraçãoéde320m³/h.Aáguadevetertambémqualidadeadequadaparaevitarincrustaçõeseoxidaçõesdosequipamentos.DeformageraloestadodeMinasGeraisébemsupridodeágua.Comoconsequência,esseaspectonãoserárestritivoparaainstalaçãodegrandescentraissolares.Cabelembrarqueascentraissolaresfotovoltaicasnecessitamdeumaquantidadepequenadeágua,basicamenteparaalavagemdomódulos,paraaretiradadepoeiraseoutrassujeiras.
Uso e ocupação do solo
Na implantação de uma central solar devem ser consideradasaspermissõeseeventuaisrestriçõesdeutilizaçãodosolo.Comrelaçãoàsrestriçõesquantoaousoeocupaçãodosolo,verifica-se que áreas protegidas por legislação (territórios indígenas,territóriosquilombolaseasunidadesdeconservaçãoambiental)nãosãoconsideradasáreasaptasparaaimplantaçãodecentraissolares,comotambémasáreasurbanasedeexpansãourbanaeasáreasdemédiaealtaaptidãoagrícola.Peloqueantecede,asregiõestípicasparaainstalaçãodecentraissolaressãoasregiõessecaseáridas,assimcomoasregiõesdesérticas.
5.1.4 Identificação e priorização de locais
A região com incidência de radiação solar direta diária entre6,0 e 6,5 kWh/m² compreende uma vasta região a oeste doEstado. Também é possível observar nessa região uma sub-região a noroeste bastante plana, com declividademenor que3%econtínua.Estaregiãodealtaradiaçãosolaranualtambémpossui recursos hídricos de boa qualidade, abundantes e bemdistribuídos. Possui relativamentepouca área comalta aptidãoagrícolaeumaquantidadereduzidadeunidadesdeconservação.Deumamaneirageral,acoberturadelinhasdetransmissãonestaregião é adequada, sendo demaior densidade na região sul esudoestedoEstado.
Considerando os aspectos mais relevantes mencionadosanteriormente, e tomando como referência os limites dasmicrorregiõesadotadaspelo IBGE(adivisãoterritorialdoBrasilem microrregiões adotada pelo IBGE tem fins econômicos esociais),chegou-seàclassificaçãodasáreasmaispromissorasnoestadodeMinasGerais(Mapa5.4):
1. MicrorregiãodeJanaúba,2. MicrorregiãodeJanuária;3. MicrorregiãodePiraporaeUnaí;4. MicrorregiãodePiraporaeParacatu;5. MicrorregiãodeCurveloeTrêsMarias;6. MicrorregiãodePatrocínioeAraxá.
5.1 – Análises e Diagnósticos
76
Radiação Solar Direta Anual (6,5 a 7,0 kWh/m²), Linhas de Transmissão e Declividade
Mapa 5.1.5: Radiação Solar Indireta Anual (6.5 – 7.0 kWh/m2) e Linhas de Transmissão X DeclividadeProjeção: WGS, 84
O 200 400 600km
77
Área 1 – Microrregião Janaúba
UmadasmicrorregiõesdoestadodeMinasGeraispertencentesàmesorregiãodonortedoEstadoéadeJanaúba.Suapopulaçãodeacordocomocensodemográficode2010erade247.487habitan-tes(IBGE,2011).Elaestádivididaem13municípios,comdestaqueparaJanaúba,JaíbaeEspinosa,etemumaáreatotalde15.155,227km²(IBGE).Semdúvidanenhuma,éaáreamaisbemdotadadera-diaçãosolardiretanormaemMinasGerais,comvaloresanuaisde2.200a2.400kWh/m²,atingindonoverãode2.500a2.700kWh/m².Amaiorpartedoterritóriotembaixaaptidãoagrícola,baixadeclividadeeausênciadeunidadesdeconservação.AFigura5.11mostraumavisãoaéreadaregiãodeEspinosa,caracterizadaporumterritóriodegrandeextensãoplana.
OsmunicípiosdeEspinosaeMocambinho,localizadosnessami-crorregião,apresentamosmaioresvaloresderadiaçãosolardi-retanormal,consistentementecomomapeamentoderadiaçãosolartotalrealizadoediscutidonaTabela4.1.1.Osmaiorescen-trosconsumidoresdaÁrea1estãonosmunicípiosdeJanaúba,JaíbaeEspinosa,comaproximadamente67mil,34mile31milhabitantes(IBGE,2011),respectivamente.AmicrorregiãodeJa-naúbateveumconsumofaturadopelaCEMIGem2010de240GWh. (CEMIG, 2010).NasproximidadesdaÁrea1, localiza-setambémoimportantecentroconsumidordeMontesClaros,umdosprincipaisdoEstado.
Área 2 – Microrregião de Januária
JanuáriaéumadasmicrorregiõesdoestadodeMinasGeraisper-tencentesàmesorregiãodonortedoEstado.Segundoocensode-mográficode2010,asuapopulaçãoerade274.092habitantesesedivideem16municípios,entreosquaissedestacamJanuáriaeSãoFrancisco.Abrangeumaáreatotalde33.168,262km²(IBGE,2011),eétambémumaáreabemdotadaderadiaçãosolardiretanormalemMinasGerais,comvaloresanuaisde2.200a2.400kWh/m²,atingindoempartesdoseuterritórionoverãode2.500a2.700kWh/m². É importante ressaltar que nesta região encontram-seáreasdemédiaaaltaaptidãoagrícola,alémdepossuirunidadesdeconservação.Éimportanteressaltarquenestaregiãoencontram-seáreasdemédiaaaltaaptidãoagrícola,alémdepossuirunidadesdeconservaçãoemseuterritório.Quantoaoaspectodadeclividade,asregiõesqueapresentamcontinuidadeinferiora3%dedeclivi-dadesãomenores,secomparadoàÁrea1.Jánaporçãonortede
Figura 5.1.6: Vista área de Espinosa mostrando a baixa declividade da região
5.1 – Análises e Diagnósticos
Januáriahámenoresrestriçõesquantoaosaspectosmencionadosanteriormente. Tambémé importante frisar queomunicípio deMontalvânia,localizadononortedestamicrorregião,apresentaosmaioresvaloresderadiaçãosolardiretanorma.OsmaiorescentrosconsumidoresdaÁrea2estãonosmunicípiosde JanuáriaeSãoFrancisco,comaproximadamente65mile54milhabitantes(IBGE,2011).AmicrorregiãodeJanuáriateveumconsumofaturadopelaCEMIGem2010de171GWh(CEMIG,2010).
Área 3 – Microrregião de Pirapora e Unai
AÁrea3identificadaestácontidaemduasmicrorregiões:naporçãosuldamicrorregiãodeUnaíenaporçãonortedamicrorregiãodePirapora,ambaspertencentesàmesorregiãonortedeMinasGerais.AmicrorregiãodePiraporapossuiumaáreatotalde23.071,697km²(IBGE,2011).OsprincipaismunicípiossãoPiraporaeVárzeadaPal-ma,comcercade53mile36milhabitantes(IBGE,2011),respecti-
vamente.Apopulaçãototaldestamicrorregiãoem2010,deacordocomocensodemográfico,erade164.903habitantes(IBGE,2011).AmicrorregiãodeUnaí,porsuavez,deacordocomocensodemo-gráfico,tinhaem2010umapopulaçãode148.800habitanteseestádivididaemnovemunicípios.Possuiumaáreatotalde27.383,810km².OsprincipaismunicípiossãoUnaíeBuritis,comaproximada-mente78mile23milhabitantes,respectivamente.AÁrea3possuiradiaçãosolardiretanormalcomvaloresanuaisde2.200a2.400kWh/m²,sendoquegrandepartedoterritórioapresentabaixaoumuitobaixaaptidãoagrícola,semunidadesdeconservaçãoeterritó-riosindígenas.Quantoaoaspectodadeclividade,épioremrelaçãoàÁrea1,namedidaemqueadensidadederegiõescontínuasdede-clividadesbaixas,menoresdoque3%,éinferior.Aindaassim,éumaregiãocomdeclividadesrazoáveis.CaberessaltarnovamentequeomunicípiodeSãoRomão,queselocalizaaonortedamicrorregiãodePirapora,éumadasregiõescommaioresníveisderadiaçãosolarto-tal,conformeanteriormentediscutidonaTabela4.1.1.Juntas,estasduasmicrorregiõestiveramumconsumofaturadopelaCEMIGnoanode2010de2.971GWh(CEMIG,2010).
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Área 4 – Microrregião de Pirapora e Paracatu
A Área 4 identificada compreende parte de duas microrregi-ões:aporçãosuldamicrorregiãodePiraporaeamicrorregiãodeParacatu.AmicrorregiãodeParacatuéumadaspertencen-tesàmesorregiãonoroestedeMinasGerais,possuiumaáreade34.997,251km²,e,deacordocomocensodemográfico,tinhaem2010umapopulaçãode217.618habitantes.Osprincipaismuni-cípiossãoParacatueJoãoPinheiro,comcercade85mile45milhabitantes(IBGE,2010),respectivamente.Adescriçãodamicror-regiãodePiraporafoifeitaanteriormentenaÁrea3.Estasregiõespossuemuma radiação solar direta normal comvalores anuaisde2.200a2.400kWh/m².AmaiorpartedaÁrea4possuibaixaoumuitobaixaaptidãoagrícola,semunidadesdeconservaçãoeterritóriosindígenas.Adeclividade,principalmentenamicrorre-giãodeParacatu,ébastantefavorável,tantopelaextensãocomopelacontinuidade.Juntas,estasduasmicrorregiõestiveramumconsumofaturadopelaCEMIGem2010de3.323GWh.
5.1 – Análises e Diagnósticos
Área 5 – Microrregião de Curvelo e Três Marias
AÁrea5identificadacompreendepartededuasmicrorregiões,adeCurveloeadeTrêsMarias,ambaspertencentesàmesorre-giãocentralmineira.AmicrorregiãodeCurvelopossuiumaáreatotalde13.749,120km²e150.701habitantes.Osprincipaismu-nicípiossãoCurveloeCorinto,comaproximadamente74mile24milhabitantes,respectivamente(IBGE,2010).AmicrorregiãodeTrêsMariaspossuiumaáreatotalde10.509,238km²ecercade96.800habitantes.OsprincipaismunicípiossãoTrêsMariasePompéu,ambascomaproximadamente29milhabitantes.Estasregiõespossuemumaradiaçãosolardiretanormalcomvaloresanuaisde2.200a2.400kWh/m².AmicrorregiãodeCurvelopos-suidiversoslocaisdemédiaealtaaptidãoagrícola,sem,porémunidadesdeconservaçãoe territórios indígenas.Existemsítiosondeasdeclividadessãobaixas,mas,tantonoqueconcerneàárea total como também pela descontinuidade, são piores doqueasoutrasáreasanteriormenteanalisadas.AmicrorregiãodeTrêsMarias também segue esse padrão; porém, é perceptívelaexistênciadeáreasmaioresdebaixadeclividade.Noentanto,estasmicrorregiõesapresentamumadensidademaiordelinhasdetransmissãoeestãomuitomaispróximasdegrandescentrosconsumidorescomo,porexemplo,BeloHorizonte,deondedista180km,eSeteLagoas.OsprincipaiscentrosconsumidoreslocaiscompreendemosmunicípiosdeDiamantina(46milhabitantes,42GWh)eCurvelo(74milhabitantes,83GWh).Aregiãoéatra-vessadapor linhasdetransmissãode138kVe34,5kVepelasrodoviasBR259,BR367eMG220.
Área 6 – Microrregiões de Patrocínio e Araxá
AÁrea6identificadacompreendepartededuasmicrorregiões:adePatrocínio e adeAraxá, ambaspertencentes àmesorre-giãodeTriânguloMineiroeAltoParanaíba.AmicrorregiãodePatrocínio possui uma área de 11.980,072 km² e 197.700 ha-bitantes (IBGE, 2010). Os principaismunicípios são PatrocínioeMonteCarmelo,comcercadeaproximadamente82mile46milhabitantes,respectivamente.AmicrorregiãodeAraxápos-suiumaáreade14.103km²e204.412habitantes(IBGE,2010).Os principais municípios são Araxá e Sacramento, com cercade94mil e 24mil habitantes, respectivamente. Estas regiõespossuem uma radiação solar direta normal com valores anu-aisentre2.200e2.400kWh/m².AmicrorregiãodePatrocíniopossuilocaisdemédiaealtaaptidãoagrícola,semunidadesdeconservaçãoeterritóriosindígenas,enquantoamicrorregiãodeAraxápossuiunidadesdeconservação.Demaneirageral,exis-temregiõesondeasdeclividadessãobaixas,mas,tantonoqueconcerneàáreatotalquantoàdescontinuidade,sãosimilaresà Área 5. Também deve ser ressaltado que estamicrorregiãotemumadensidademaiordelinhasdetransmissãoeestámuitomaispróximadegrandescentrosconsumidores,comoUberabaeUberlândia,deondedista154km.
Asmicrorregiões5e6possuemmenosregiõesplanas,mastêmagrandevantagemdeestaremsituadasmaispróximasdosgrandescentros consumidoresdeenergiaelétricaeno interiordeumaregiãocommaiordensidadedelinhasdetransmissão.
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Apresenteanálisetrata-sedeumaprimeiraabordagemmacro-espacialvisandoàidentificaçãodaslocalidadesmaispromisso-ras.Umaanálisedeviabilidadeeconômicamaisdetalhadavairequerer amedição local da radiação solar por pelomenos 3anos.Porém,aindaassim,estaanáliseéperfeitamenteútilparaa locaçãodessasestaçõesdemedição.Comoa radiaçãosolaremregiões relativamentehomogêneasdopontodevistafito-geográficoede relevopodeserextrapoladaem150km (semgraveserros),elaspoderãoestar locadosemsítiosnãocoinci-dentescomafuturacentralsolar.Oestudodetalhadodeumacentral solar vai demandar adicionalmente ao detalhamento,comvisitasin loco,oaprofundamentodosoutrosaspectosen-volvidosnoproblema:declividade,acesso,existênciadelinhasdetransmissão,entreoutros.
Alémdasáreascitadas,existemoutras,deextensõesmenores,massuficientesparainstalaçãodegrandescentraissolares.Taisempreendimentospoderiamestarmaisbemlocalizadosquantoaoacesso,proximidadesdelinhasdetransmissãoedecentrosdeconsumo,emborapioresdoaspectodadeclividadeedaconcor-rênciacomterrenosdemédiaaaltaaptidãoagrícola.Umaanálisemaisdetalhadadocusto-benefícioparacentraislocalizadosnes-sasregiõesdeveráserfeitanofuturo.
Os estudos aqui desenvolvidos e apresentados identificaramumpotencialbastantepromissordegeraçãodeenergiasolardegrandeporte,sejatermoelétricaoufotovoltaica,chegandoaumaradiaçãosolardiretaanualde2700kWh/m2noverãoedecercade2200-2400kWh/m2 embasesanuais. Estepotencial poderáserexploradogradativamenteamédioprazo,comoesgotamentodeoutrasfontesdesuprimentos,daprontidãocrescentedessastecnologiaseparamelhorarasegurançadosuprimentodaener-giaelétrica,tantocaráterpeloseucaráterintrinsecamentedistri-buídocomotambémpelamelhorianomixdesuprimento.Caberessaltarfinalmenteafortecoincidênciadoslocaismaispromis-soresparaaproveitamentodeenergiasolardegrandeporteedeenergia eólica, o quepermitirá criar um complexo de sistemashíbridossolar-eólicos.
Figura 5.2.1: Região de Buritizal
5.2 – Considerações Finais
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