Estudo comparativo das estimativas de energia fotovoltaica gerada sobre superfícies tridimensionais em ambiente SIG e das informadas pela plataforma Sundata

Estudo comparativo das estimativas de energia fotovoltaica gerada sobre superfícies tridimensionais em ambiente SIG e das informadas pela plataforma Sundata

• Autor
• Guilherme Gandra Franco
• Co-autores
• Rafael Lemieszek Pinheiro
• Resumo

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  A demanda da sociedade por fontes de energia limpa e de baixo custo tem impulsionado a utilização e propagação de ferramentas auxiliares no dimensionamento de sistemas elétricos. Empresas e profissionais do setor têm buscado acesso à dados que outrora eram comumente absorvidos por pesquisadores das áreas de climatologia. Fornecido gratuitamente pela Eletrobrás, o Sundata [1] é uma plataforma hospedada na web composta por modelos climatológicos robustos desenvolvidos pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) [2], que a partir do cruzamento de dados obtidos por estações climatológicas e radiométricas, com imagens de diferentes satélites, são capazes de informar dados estimados de energia solar (Wh/m²) a partir de consultas por coordenadas geográficas. A plataforma é referência para estimativas relacionadas à produtividade energética de painéis fotovoltaicos no Brasil. No entanto, a plataforma não considera questões locais como topografia, ambiente construído, vegetação e demais variáveis que podem, por oclusão, afetar a produção energética. Para verificar com que intensidade estes fatores interferem na produtividade energética, o presente estudo comparou o desempenho do Sundata com estimativas de modelagens de irradiação solar computadas sobre superfícies tridimensionais de 101 edificações geradas a partir de nuvem de pontos no software especialista de geoprocessamento ArcGIS [3].  O principal objetivo foi propor um fluxo de trabalho capaz de considerar os efeitos da existência de barreiras físicas na superfície topográfica para aprimorar as métricas dimensionadas na plataforma Sundata. Para isso, foram realizados três mapeamentos com drones em áreas com diferentes níveis de urbanização, com aproximadamente 4 hectares cada uma. O primeiro, num recorte com pouca vegetação e edificações esparsas no município de Monjolos, no Vale do Jequitinhonha, em Minas Gerais. A segunda, na região Centro-sul de Belo Horizonte, com alta densidade de edificações, e por fim, o terceiro em Ubatuba, São Paulo, num recorte urbano inserido no bioma Mata Atlântica, com elevados índices médios de pluviometria anual. A partir da nuvem de pontos obtida, foram utilizados algoritmos de detecção de telhados do ArcGIS PRO, o Classify LAS Building, e em seguida, foi aplicado o algoritmo Area Solar Radiation que calcula a irradiação total das superfícies topográficas selecionadas, já descontando a improdutividade decorrente de oclusões.  Os dados obtidos foram comparados com os correspondentes no Sundata, demonstrado-se que os obstáculos da superfície modelada resultam em grande interferência no desempenho do dimensionamento solar, que só é possível ser detectado com mapeamentos mais detalhados. Em cerca de 60% das edificações levantadas, a variação entre o dado fornecido pelo Sundata e a simulação local apresentou diferença de potencial de geração de energia superior a ±10%, encontrando-se situação de produção energética estimada 54% inferior à prevista no Sundata.

  Conclui-se que, em que pese a plataforma Sundata ser relevante para uma primeira estimativa de produção energética solar para uma data localização, a modelagem do ambiente natural e construído é fundamental para estimativas mais precisas no nível da edificação. Em vista das demandas da sociedade por cidades mais verdes, que estimulam a produção de energia limpa, e da criação de políticas municipais urbanas de estímulo à produção energética solar, o estudo sugere que a produção, sistematização e disponibilização de dados sobre o ambiente natural e construído seja fundamental para elaboração de políticas públicas eficazes e otimizadas. Neste cenário, é factível a existência de futuras discussões sobre a compensação de externalidades negativas sofridas por um sistema já implantado quando ocorre a construção de uma nova edificação vizinha capaz de interferir com sua sombra na micro usina instalada, principalmente devido ao fato destas estruturas possuírem um alto valor de investimento, que muitas vezes são calculados para serem amortizados durante um longo período de tempo (payback). A incorporação destas externalidades no processo de aprovação de edifícios pode subsidiar a que se tomem decisões coletivamente mais eficientes quando da elaboração de projetos arquitetônicos.

   

• Palavras-chave
• Energia fotovoltaica; Cadastro multifinalitário; Geoprocessamento; Modelagem tridimensional.
• Área Temática
• Agrimensura