4.2 Tratamento e análise da série de dados da central fotovoltaica
4.2.5 Análise de variabilidades da série de dados de produção FV
Por forma a realizar uma caraterização mensal e horária das variabilidades de 15 minutos da série de produção real, foram calculadas as frequências das variações de potência de acordo com a sua magnitude (em percentagem relativa à potência nominal da central). Os resultados estão apresentados nas tabelas 4.2 e 4.3. As tabelas estão formatadas segundo uma escala de cores desde verde até vermelho, sendo atribuída uma cor verde às frequências mais baixas e vermelho às frequências mais elevadas.
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As diferentes concentrações de variabilidades verificadas em cada mês, assim como a sua maior ou menor magnitude, devem-se às condições climatéricas caraterizantes assim como ao número de horas de exposição solar. Meses de Verão, caraterizados por um maior número de dias limpos, dias mais longos (maior exposição solar) e por elevados níveis de irradiância (devido a um maior ângulo e elevação solar registados nesses períodos de tempo), apresentam um maior número de ocorrências, maioritariamente de baixa magnitude. No entanto, dado os elevados níveis de produção registados nesta altura, qualquer evento meteorológico induz variações pontuais de elevada magnitude justificando a baixa mas não nula frequência de casos deste tipo.
Por outro lado, estações como Primavera e Inverno apresentam normalmente dias mais cur- tos (menos horas de exposição solar com consequente diminuição do número de ocorrências de variabilidades) e uma maior instabilidade climatérica.
A elevada frequência de variabilidades de baixa magnitude registada no mês de Dezembro sugere que este foi um mês muito nebuloso (elevados índices de nebulosidade), por outro lado, meses de Fevereiro e Setembro denotam um maior número de ocorrências de variações de elevada magnitude, sugerindo que estes meses foram caraterizados maioritariamente por dias parcialmente nublados, propícios a maiores variabilidades.
Tabela 4.3: Frequências de variabilidades de 15 minutos para cada hora de produção maior que zero
A nível horário, verifica-se a ocorrência de variabilidades maioritariamente de baixa magni- tude para os períodos iniciais e finais do dia. Por outro lado perante a elevação dos níveis de irradiância, constata-se um aumento da frequência de variações de maior magnitude. Uma expli- cação para este aumento passa por, perante elevados níveis de irradiância, eventos meteorológicos pontuais (como o aparecimento repentino de uma nuvem) criarem situações de sombreamento dos painéis fotovoltaicos que induzem quebras dos níveis de irradiância sobre a central e uma conse- quente diminuição instantânea da potência produzida, que passa de valores elevados para mínimos de produção em questão de minutos, traduzindo-se em variações de elevada magnitude.
Na tabela 4.4 está apresentada a frequência de variabilidades positivas e negativas segundo diferentes períodos do dia.
Tabela 4.4: Caraterização da frequência de variabilidades para diferentes períodos do dia.
A maior frequência de variações positivas na parte inicial do dia (5h às 12h) e negativas na segunda parte do dia (13h às 21h) deve-se à variação natural da posição do sol. Posto isto, as variabilidades negativas na parte da manhã e positivas na parte da tarde são representativas dos fenómenos de variabilidade consequentes da presença de nuvens sobre a central, anormais e cara- terizados por quebras ou rápidas subidas de potência produzida pela central. Estas são as variações mais nefastas e significativas para o sistema pelo que requerem um prévio planeamento por parte do produtor FV, por forma a alocar prontamente sistemas de reserva de rápida ação perante varia- ções negativas ou até mesmo desligar os geradores face a possíveis variações positivas por forma a evitar picos excessivos de produção.
4.2.5.2 Análise de variabilidade a diferentes horizontes temporais
É importante no estudo da variabilidade, uma análise da sua manifestação a diferentes hori- zontes temporais, tendo em conta que os seus impactos diferem consoante o intervalo de tempo em questão (explicado anteriormente em2.4.3e2.4.4).
Foram consideradas para análise as variabilidades para intervalos de tempo de 15, 30 e 60 minutos. Uma representação gráfica deste estudo está disponível na tabela 4.2. Os valores do gráfico apresentam uma boa simetria, e encontram-se centrados em torno do valor 0%.
Figura 4.2: Análise variabilidades de 15, 30 e 60 minutos. Percentagem de variação relativa à potência nominal da central FV.
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Em concordância com as conclusões obtidas por S. Shedd et al. [44] apresentadas anteri- ormente em2.4.3, é percetível após uma observação gráfica que, acompanhando o aumento do intervalo de análise diminui a concentração de variabilidades de menor magnitude, aumentando o número de ocorrências de variações de maior magnitude, representadas por uma maior dispersão de valores em torno do ponto médio do eixo das abcissas do gráfico (0%). Tal averiguação deve-se à diminuição da resolução de análise das variabilidades com o aumento do intervalo de tempo, impossibilitando a deteção das menores variações de produção fotovoltaica.
Uma forma alternativa de comparação das variabilidades registadas em diferentes intervalos de análise passa por uma observação do seu gráfico de frequência acumulada. Como se pode verificar pela figura4.3, quanto menor o intervalo de análise, maior a frequência de variabilidades de menor magnitude e menor a de variações de maior magnitude. Estas averiguações vão de encontro com aos estudos apresentados em2.4.3.
Figura 4.3: Distribuições de frequência acumulada das variabilidades de 15, 30 e 60 minutos.
Consolidando a informação recolhida conclui-se que:
• Análise mensal: As variabilidades manifestam-se de forma diferente ao longo dos meses, estando extremamente dependentes das condições climatéricas caraterizantes de cada mês. • Análise horária: Ao longo do dia, perante a elevação dos níveis de irradiância regista-se
um aumento da frequência de variabilidades de maior magnitude.
• Intervalos de análise curtos: Elevada frequência de variabilidades (positivas e negativas) de pequena magnitude, apresentando um reduzido número de variações de maior magnitude. • Intervalos de análise longos: Menor frequência de variabilidades (positivas e negativas) de baixa magnitude, constatando-se um incremento do número de ocorrências de variações de maior magnitude consoante o aumento do intervalo de tempo de análise.