Estudo da eficácia de modelos de estimativa de irradiação solar na região do centro de São Paulo

Abstract

A irradiação solar incidente na superfície terrestre é uma variável importante em diversas aplicações científicas e comerciais. Assim a capacidade de estimar e prever a irradiação solar global é necessária em diversos cenários, por isso existem diversos modelos para a estimar mas nenhum modelo é efetivo para toda a superfície terrestre. Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de três modelos numéricos para estimar a irradiação solar diária para a região do centro do estado de São Paulo. Foram utilizados dados meteorológicos de sete cidades do centro do estado de São Paulo disponibilizados pelo Instituto Nacional de Meteorologia para executar e registrar os resultados dos modelos estudados. Os resultados foram comparados com os dados reais registrados utilizando medidas estatísticas e estocásticas. Os resultados inicialmente obtidos indicaram que apenas o modelo de Hargreaves e Samani é efetivo em estimar a irradiação solar incidente na região porque os resultados dos demais modelos apresentaram baixos índices de concordância com os dados reais. Para aumentar a precisão dos modelos estudados foi adicionado um coeficiente de ajuste para cada cidade e modelo, isso resultou em estimativas adequadas em todos os modelos, com altos valores nas medidas de avaliação utilizadas, mas o modelo de Hargreaves e Samani permaneceu como o modelo de maior precisão para todas as cidades estudadas, com exceção de Barra Bonita onde é o segundo modelo mais preciso. Assim, estes modelos são apropriados para a estimativa da irradiação solar na região do centro do estado de São Paulo.

The incident solar irradiation on the Earth’s surface is an important variable in many scientific and commercial applications thus the ability to estimate and predict the incident solar irradiation is necessary in many scenarios, therefore many models exist to estimate it but none are effective in Earth’s entire surface. Thus, this paper has the objective of measuring the performance of three numerical models in estimating the daily solar irradiation on the central region of the state of São Paulo. To achieve that the meteorological data of seven cities in São Paulos’s central region made available by the Nacional Institute of Meteorology was used to execute and register the results of the studied models then their results were compared to each other and the real data using statistical and stochastic measurements. The initial results generated indicated that only the model of Hargreaves e Samani is effective in estmating the incident solar irradiation in the region because the other models produced low agreement indexes for the real data. To increase the models’ accuracy an adjustment coefficient was added to each model in each city studied, this resulted in adequate estimates for all models, with high agreement indexes values, but the model of Hargreaves e Samani was still the model with highest precision on all cities with exception of Barra Bonita where it was the second most accurate. Thus, these models are able to adequately estimating the daily incident solar irradiation on São Paulos’s state central region.