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A irradiação solar, que mede o fluxo de radiação por unidade de área (W/m²), recebida em uma superfície terrestre inclinada é uma variável decisiva no dimensionamento de sistemas fotovoltaicos de geração de energia elétrica. Para especificação da potência nominal de um módulo fotovoltaico é utilizado um valor padrão de 1.000 W/m² incidentes sobre a superfície.
Em busca de informações precisas, mapas de irradiação são feitos por diferentes modelos ao redor do mundo todo, utilizando dados de instrumentos de medição, imagens de satélites e técnicas de ajuste e interpolação. Dados de irradiação medidos de hora em hora sobre o plano horizontal são os mais utilizados para calcular a irradiação sobre uma superfície inclinada, por isso, na ausência destes métodos computacionais sintetizam dados horários a partir de médias mensais e outras variáveis de interesse. Segundo Pinho e Galdino (2014): "A otimização e análise de um sistema fotovoltaico requer o conhecimento da radiação solar incidente durante o ano em um plano com orientação qualquer. A modelagem da transposição da radiação solar incidente para um plano com orientação qualquer requer, por sua vez, o conhecimento da radiação direta e difusa. Porém, normalmente existem somente medidas de radiação solar global no plano horizontal. Para tanto, o primeiro passo é a obtenção de correlações entre a radiação global e a difusa. As correlações obtidas dependem da escala temporal, e podem ser do tipo linear, polinomial ou exponencial. Para as escalas diárias as correlações mais conhecidas são as propostas por Liu e Jordan (1960), e Collares-Pereira e Rabl (1979). Para as escalas horárias as mais conhecidas são as propostas por Erbs (1982), e Dal Pal e Escobedo (2012)"
A medição em terra é feita, comumente, por estações meteorológicas usando equipamentos como o piranômetro, o pireliômetro e o heliógrafo. Esses instrumentos medem a radiação solar de forma instantânea (irradiância), porém os dados de radiação solar são geralmente armazenados pelo total de irradiação de um dia, e muitas vezes apenas em médias mensais (PINHO; GALDINO, 2014).
Os dados provenientes de medições em superfície foram, e ainda são importantes, para o estudo e correto dimensionamento da irradiação. No Brasil, dados meteorológicos, incluindo a insolação (com a qual é possível estimar a irradiação solar), são compilados em médias mensais de 30 anos, denominadas Normais Climatológicas, e publicadas pelo INMET. O Atlas Solarimétrico do Brasil, a partir da extrapolação de dados de estações meteorológicas de todo o território nacional, também fornece um mapa de irradiação do país. A Rede SONDA é outro exemplo de esforço para obtenção e tratamento de dados em superfície.
Ultimamente, no entanto, técnicas de medição da irradiação a partir de imagens de satélites têm se mostrado cada vez mais eficientes do que dados extrapolados de estações meteorológicas, principalmente devido à grande extensão do território brasileiros e a baixa quantidade de estações. O Atlas Brasileiro de Energia Solar é hoje umas das maiores referências em energia solar do Brasil, faz parte do programa Solar and Wind Energy Resource Assessment (SWERA) da Organização das Nações Unidas (ONU) e utiliza o modelo físico de transferência de radiação solar através da atmosfera chamado BRASIL-SR. O SSE da NASA é outro importante banco de dados de irradiação com base em imagens de satélites, assim como o SODA. Programas computacionais também podem ajudar na consulta de dados de radiação solar e sua conversão para o plano inclinado, como o programa SunData desenvolvido pelo Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (CEPEL) e que utiliza o banco de dados do Centro de Estudios de la Energía Solar (CENSOLAR) (PINHO; GALDINO, 2014).
Os mapas de irradiação no Brasil podem apresentar variações significativas para determinadas regiões, dependendo da fonte de coleta e do método de análise utilizado. Como este dado é uma variável fundamental para o dimensionamento de sistemas fotovoltaicos, o projetista deverá optar por uma fonte de maior confiança, fazer ajustes para aumentar a margem de segurança do projeto ou criar o seu próprio modelo de coleta, tratamento e análise de dados de irradiação. Para (Pinho e Galdino, 2014, p. 96): “Caso se opte por uma atitude conservadora, o valor adotado para o dimensionamento seria o ‘pior mês’ dentre todas as fontes a que se tiver acesso”.
Filipe B. Vieira é Engenheiro de Produção formado pela UFF, possui pós graduação em Clima, Água e Energia pela UENF e atualmente é mestrando em Engenharia de Produção e Sistemas Computacionais na UFF. Nosso Coordenador de Projetos de Energia Solar é um grande entusiasta das fontes renováveis de geração, desenvolve pesquisa sobre suas utilizações e impactos para a gestão pública e busca aplicá-las como ferramenta de tecnologia social.