O Recurso Solar

Cód.: EME10368M

6 ECTS

Duração: 15 semanas/156 horas

Área Científica: Engenharia das Energias Renováveis

Língua(s) de lecionação: Português

Língua(s) de apoio tutorial: Português, Inglês

Regime de Frequência: Presencial

Apresentação

Radiação solar do ponto de vista do Recurso, desde a fonte ao topo da atmosfera e à superfície, tendo em conta os processos atmosféricos relevantes. Inclui componente prática de medição do recurso.

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

Educação de qualidade - Assegurar a educação inclusiva, e equitativa e de qualidade, e promover oportunidades de aprendizagem ao longo da vida para todos.

Energias renováveis e acessíveis - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.

Ação climática - Tomar medidas urgentes para combater a mudança climática e seus impactos (*).

Objetivos de Aprendizagem

Compreender os fundamentos de radiação solar.
Saber estimar a radiação solar no topo da atmosfera terrestre.
Conhecer os principais instrumentos de medição da radiação solar, e saber efetuar a sua montagem, calibração e recolha de dados.
Compreender os mecanismos de transferência radiativa na atmosfera.
Identificar as várias componentes da radiação solar à superfície e a sua importância para sistemas de energia solar.
Identificar as várias componentes da radiação solar a partir de observações.
Saber estimar e analisar a radiação direta normal a diferentes níveis (incluindo à superfície da Terra).
Saber utilizar modelos de transferência radiativa.
Saber modelar a radiação solar à superfície da Terra.
Saber recorrer a diversas fontes de dados para mapeamento da radiação solar à superfície.

Conteúdos Programáticos

1. A Constante Solar
O Sol
Emissão do corpo negro
Emissão radiativa do sol
A composição espectral do constante solar
2. Relações astronómicas Terra-Sol
Órbita da Terra
Dia solar
Equação do tempo
Coordenadas solares
Coordenadas locais
Nascer e pôr-do-sol
Insolação
Radiação solar incidente em superfícies inclinadas
?Sun-trackers?
3. Interacção da radiação solar com a atmosfera terrestre
Composição e estrutura vertical da atmosfera
Temperatura, Pressão e Humidade
Variações dos constituintes atmosféricos
Absorção, dispersão e reflexão da radiação na atmosfera
O balanço de energia
Transferência radiativa na atmosfera
Radiação solar directa
Radiação solar difusa
Radiação solar global
Radiação atmosférica
Aproximações para a radiação solar global
4. Radiação solar disponível à superfície
Observações da radiação solar à superfície da Terra.
Calibração instrumental
Modelação e previsão da radiação solar à superfície da Terra
Códigos de transferência radiativa.

Métodos de Ensino

Realizam-se atividades de natureza diversificada para promover uma aprendizagem relevante baseada em resolução de problemas e o recurso ao computador como ferramenta de cálculo e de utilização de modelos. Inclui-se ainda a instalação de pelo menos um sensor para medição de radiação solar (geralmente piranómetro), assim como o seguimento / manutenção da instalação, recolha de dados e calibração do sistema.
O trabalho autónomo do aluno deve incluir leitura de alguns textos, resolução de problemas e preparação dos trabalhos propostos ao longo do semestre.
Há lugar a comunicação oral e desenvolvimento de espírito crítico, através das apresentações de trabalhos, discussão e participação, autoavaliação e crítica na apresentação do trabalho de outros colegas. Fomenta-se o trabalho colaborativo através de trabalhos de grupo e da resolução de problemas também em grupo.

Avaliação

A avaliação contínua é feita através de dois trabalhos ao longo do semestre e de um exame no final do semestre. Os trabalhos têm avaliação formativa, sendo feita uma pré-visualização do trabalho com apresentação durante a aula, podendo o estudante melhorar os aspetos indicados e apresentar depois a versão escrita final.
Cada um dos trabalhos tem um peso de 25% na avaliação e o exame conta os restantes 50%.
Nos casos em que o aluno opte por avaliação final, será feito um exame no final do semestre.
Em ambos os casos o aluno terá ainda a época de recurso e no caso de ter optado por avaliação contínua ao longo do semestre, o exame de recurso tem peso de 50% e os trabalhos feitos ao longo do semestre valem outros 50%.

Bibliografia

- Soteris A Kalogirou, Solar Energy Engineering Processes and Systems, Elsevier, 2014.
- Wieder, S., An introduction to solar energy for scientists and engineers, Krieger, 1992.
- Kuo-Nan Liou, An Introduction to Atmospheric Radiation. Academic Press, 2002.
- Petty, G, A. A first course in atmospheric radiation, Sundog, 2006.
- Abreu, E.F.M.; Gueymard, C.A.; Canhoto, P.; Costa, M.J. "Performance assessment of clear-sky solar irradiance predictions using state-of-the-art radiation models and input atmospheric data from reanalysis or ground measurements". Solar Energy 252 (2023): 309-321.
- Abreu, E.F.M.; Canhoto, P.; Costa, M.J. "Development of a clear-sky model to determine circumsolar irradiance using widely available solar radiation data". Solar Energy 205 (2020): 88-101.
- Abreu, E.F.M.; Canhoto, P.; Costa, M.J. "Prediction of diffuse horizontal irradiance using a new climate zone model". Renewable and Sustainable Energy Reviews 110 (2019): 28-42.