Measurement and evaluation of Direct Normal Irradiance in the Alentejo: its interaction with local atmospheric effects and their implications for regional mapping of this energy resource

Cofinanciado por:
Acrónimo | DNI-ALENTEJO
Designação do projeto | Medição e avaliação da radiação solar directa no Alentejo: a sua interação com efeitos locais e respectivas implicações no mapeamento regional deste recurso energético
Código do projecto | ALT20-03-0145-FEDER-000011
Objetivo principal | Reforçar a investigação, o desenvolvimento tecnológico e a inovação (objetivo temático), através da medição da radiação solar direta (Direct Normal Irradiance) permitindo o conhecimento e caracterização do recurso solar para novas tecnologias de concentração.

Região de intervenção | NUT II - Alentejo

Entidade beneficiária |

Data de aprovação | 18-03-2016
Data de inicio | 04-07-2016
Data de conclusão | 31-12-2019

Custo total elegível | 510255 €
Apoio financeiro da União Europeia | FEDER - 433716.75 €
Apoio financeiro público nacional/regional | 76538.25 €

Objetivos, atividades e resultados esperados/atingidos

Esta operação está centrada na medição e avaliação da radiação solar direta normal (Direct Normal Irradiance – DNI) na região Alentejo e foi levada a cabo pela Universidade de Évora (UE) no âmbito das atividades de investigação do Instituto de Ciências da Terra (ICT) e da Cátedra Energias Renováveis (CER). Surgiu como continuação da operação ALENT-07-0827-FEDER- 002316 que se iniciou em Abril 2014 e terminou em Setembro de 2015, a qual criou as condições necessárias para a concretização deste projeto. Os resultados científicos da operação anterior, ainda que positivos e muito promissores para a região Alentejo no que diz respeito ao investimento na área da energia solar, requeriam uma validação estatística mais robusta através da extensão da cobertura geográfica e do período das medições, o que implica não só a continuação das medições de DNI no Alentejo assim como o alargamento da rede de estações.


A presente operação enquadra-se na Estratégia Regional de Especialização Inteligente do Alentejo procurando melhorar o desempenho do sistema regional de inovação, explorar a área emergente da energia solar, procurando a cooperação entre recursos e atividades económicas, assim como promover a construção coletiva de vantagens competitivas tanto a nível económico como de conhecimento. Para tal foram usados os recursos da Universidade de Évora, parte fundamental do Sistema Científico e Tecnológico Regional, que definiu como uma das suas áreas âncora a Agricultura, Alimentação e Ambiente, na qual a presente operação se insere.


O projeto teve por base uma rede inicial de 7 estações meteorológicas da Universidade de Évora (ICT/CER) e dos parceiros do projeto em funcionamento na região do Alentejo e no norte do Algarve: Évora – Verney (UE); Évora – PECS (UE); Sines (UE), Portalegre (AREANATejo); Moura (Lógica E.M); Martin Longo (Capwatt); Alcoutim (Enercoutim); e duas estações fora desta região para comparação, uma em Lisboa (LNEG) e outra no Porto (INEGI).


Com o objetivo de alargar a rede de medição na região Alentejo, foram seguidas duas linhas de ação: (i) adquirir e instalar duas novas estações no âmbito do projeto; e (ii) procurar envolver novos parceiros na rede com estações em funcionamento na região. A primeira linha foi concretizada através da instalação pela Universidade de Évora de mais duas estações, a primeira na Plataforma de Sais Fundidos (EMSP – Évora Molten Salt Platform) e a segunda estação em Beja. A estação de Évora – EMSP permitirá, por um lado, estudos de variabilidade de radiação solar a curtas distâncias (aproximadamente 1 km) e, por outro lado, a articulação da presente operação com projetos europeus desenvolvidos pela CER/UE. No caso da segunda linha de ação, e como resultado da colaboração com o Instituto Português do Mar e da Atmosfera (IPMA) e com a EDP Inovação, foram também incluídas na rede do projeto uma estação do IPMA em Olhão e uma estação em Évora – Alcamises da EDP Inovação. Desta forma, a rede de estações do projeto incluiu no final um total de 13 estações com medições de radiação solar direta normal, embora nem todas com o mesmo período de dados.


Os dados recolhidos em cada estação são centralizados numa base de dados do ICT/UE e o processamento e análise dos mesmos será feita pelo ICT e a CER em parceria com uma entidade especializada (IPES – Instituto Português de Energia Solar, entretanto contratado via concurso público) com a finalidade de elaboração de relatórios técnicos de avaliação do potencial da energia solar no Alentejo. A operação usufruiu ainda da série de dados de radiação solar global e difusa recolhida pelo ICT em Évora – Verney desde 2003 e também dos recursos técnicos e equipamentos deste instituto.


A continuação do mapeamento de DNI é fundamental e estritamente necessário para potenciar o desenvolvimento do sector energético (produção, geração e distribuição de energia solar termoelétrica), ambiental e agrícola do Alentejo. Esta informação é essencial para os tecnólogos (dado o seu elevado valor tecnológico), mas também para os promotores, para as entidades financiadoras e para as entidades seguradoras (garantia de resultados) de grandes projetos. Estes dados têm enorme importância para qualquer cluster industrial que se venha a organizar em Portugal em torno das tecnologias de concentração de energia solar e para empresas já existentes nesta área em Portugal. Para além disso, uma iniciativa desta natureza tem um alto valor científico sendo indispensável para posterior financiamento e seguro de projetos por parte das entidades intervenientes em projetos de energia solar no Alentejo (por exemplo, eletricidade por via térmica de alta concentração solar).


Nesse contexto, foram plenamente atingidos os seguintes objetivos específicos, de acordo com o proposto em candidatura:


- Aquisição de novo equipamento e montagem de duas novas estações meteorológicas;


- Arranque, operação e manutenção de todas as instalações incluindo as recentemente instaladas/adquiridas, as existentes e a eventual valorização das mesmas (integração numa rede);


- Análise e tratamento dos dados recolhidos;


- Elaboração de séries temporais de dados e respetiva análise estatística;


- Comparação com os dados de radiação global e continuação do estudo de correlações para


estimativa da DNI;


- Publicação científica de relevância;


- Promoção e Divulgação dos resultados obtidos.


Além destes objetivos, foram também alcançados resultados significativos nos seguintes tópicos:


- Desenvolvimento de um sistema e método para calibração em simultâneo de dois ou mais sensores de radiação solar (piranómetros), o qual foi objeto de um pedido de patente;


- Determinação da série longa de radiação direta normal e geração do ano meteorológico típico em Évora para a avaliação do recurso solar;


- Utilização de um modelo de previsão numérica do tempo com correção por redes neuronais artificiais para o mapeamento do recurso solar, incorporando informação dos aerossóis;


- Modelação da radiação direta normal através de modelos de transferência radiativa na atmosfera, incorporando informação dos aerossóis, e desenvolvimento de um modelo para estimar a radiação circunsolar;


- Utilização das previsões de radiação direta na gestão da operação de centrais solares de concentração.


Pretende-se desta forma que os resultados da presente operação sejam um catalisador e motor do sector da Investigação, Desenvolvimento, Demonstração e Industrialização da energia solar de concentração no Alentejo, reunindo um conjunto importante de empresas e instituições nacionais e internacionais, que encontram em Évora e na sua Universidade um potencial de capacidades e condições privilegiadas para o arranque e desenvolvimento de projetos de concentração solar.