Recurso energético solar distribuição mundial

A energia solar é o recurso energético mais abundante na Terra, com cerca de 885 milhões de terawatts horas (TWh) que atingem a superfície do planeta a cada ano, e que corresponde a 6200 vezes a energia primária consumida pela humanidade em 2008 e 3500 vezes a energia que a humanidade consumirá em 2050, segundo a IEA (IEA, 2014). A radiação solar que atinge a superfície da Terra equivale a cerca de 1kW/m2 em condições claras quando o sol está perto do zénite. É composta por duas componentes: a radiação direta, que chega diretamente do sol; e a radiação difusa, que chega indiretamente após ter sido dispersa em todas as direções pela atmosfera. A radiação solar global é assim a soma da componente direta e difusa (Borges, 2009).

A irradiação horizontal global (GHI) é uma medida da densidade do recurso solar disponível por unidade de área num plano horizontal à superfície da terra. A irradiação normal global (GNI) e a irradiação normal direta (DNI) são medidas em superfícies "normais" (isto é, perpendiculares) ao raio direto do sol. A GHI é importante para os dispositivos fotovoltaicos de dois eixos, de seguimento solar, (isto é, não concentrados). Enquanto, a DNI é a única medida relevante para os dispositivos que utilizam lentes ou espelhos para concentrar os raios solares em superfícies de receção menores, sejam eles a energia fotovoltaica concentrada (CPV) ou a energia solar concentrada (CSP) (IEA, 2014).

Todos os locais da Terra recebem cerca de 4380 horas de luz diárias por ano, o equivalente a metade da duração total de um ano, contudo existem diferentes áreas que recebem diferentes quantidades médias anuais de energia do sol. As áreas intertropicais recebem mais radiação por área superficial em média anual do que os locais a norte do Trópico de Câncer ou a sul do Trópico de Capricórnio. Além disso, as características de absorção atmosférica afetam significativamente a quantidade dessa radiação superficial. Em locais equatoriais húmidos, a atmosfera dispersa os raios solares.

A irradiação normal direta (DNI) é muito mais afetada pelas nuvens e aerossóis do que a irradiação normal global (GNI). A DNI elevada é encontrada em regiões quentes e secas, com céus claros e com baixas profundidades óticas de aerossóis, mais tipicamente em latitudes subtropicais de 15° a 40° norte ou sul. Em zonas elevadas, onde a absorção e a dispersão da luz solar é menor, a DNI também é mais elevada.

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Mais próximo do equador, a atmosfera é geralmente muito nublada, especialmente durante a estação chuvosa. Em latitudes mais altas, os padrões climáticos também produzem condições de nebulosidade frequentes, e os raios de sol têm que atravessar uma massa de atmosfera maior para conseguir chegar à central, o que não é desejável para as tecnologias de energia solar (IEA, 2014).

A qualidade da DNI é mais importante para as centrais CSP pois, estas requerem radiação solar abundante de forma a gerar a maior quantidade possível de energia térmica, uma vez que só com radiação solar direta e forte se consegue atingir temperaturas satisfatórias para o processo (produção de eletricidade). Deste modo, a utilização da tecnologia CSP terá melhor eficiência em zonas de elevada radiação solar, regiões habitualmente quentes e secas. E para ser economicamente viável, a tecnologia CSP requer valores de DNI de 2000kWh/m2/ano ou superiores, apesar das centrais funcionarem com valores inferiores (Silva, 2013).

As áreas mais favoráveis para a tecnologia CSP podem ser observadas na Figura 2.1.

Figura 2.1 Distribuição mundial da Irradiação Normal Direta (DNI) em kWh/m2_{. Fonte: (SOLARGIS,}

2017).

Assim, o norte de África, o sul de África, o Médio Oriente, o noroeste da Índia, o sudoeste dos Estados Unidos da América, o norte do México, o Chile, a Austrália e alguns locais da China. Áreas como o extremo sul da Europa e a Turquia, e ainda em alguns países da

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Ásia Central, o Brasil, a Argentina e o nordeste da China, também são locais adequados para a tecnologia CSP (IEA, 2014; SOLARGIS, 2017). Os recursos solares na região MENA estão entre os melhores do mundo e a IEA estima que a África e o Médio Oriente precisem de 84GW de CSP até 2030. Nesta região, a procura de eletricidade duplica a cada 10 anos, que resulta numa luta constante para satisfazer a procura de pico que muitas vezes ocorre após o pôr-do-sol (ESTELA, 2016).

Portugal é um dos países da Europa com maior disponibilidade de radiação solar, como podemos verificar na Figura 2.2 e na Figura 2.3, (SOLARGIS, 2017) com valores de DNI médios de 2200kWhm2/ano na região sul (Alentejo e Algarve), além disso, possui entre 2200 e 3100 horas de Sol por ano, comparando por exemplo com a Alemanha em que o número de horas de sol por ano varia entre 1200 e 1700h (Portal das Energias Renováveis, 2017; Silva, 2013).

Figura 2.2 Distribuição da Irradiação Normal Direta (DNI) na Europa, em kWh/m2_{. Fonte: SOLARGIS,}

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Figura 2.3Distribuição da Irradiação Normal Direta (DNI) em Portugal, em kWh/m2_{. Fonte: SOLARGIS,}

2017.

A variação da insolação anual entre o Norte e o Sul de Portugal é significativa, e o mesmo acontece com a distribuição sazonal, neste caso verão e inverno, como ilustrado na Figura 2.4.B. Contudo, estas variações não impedem que o aproveitamento da radiação solar através dos sistemas solares térmicos seja válido tanto a Norte como a Sul de Portugal. Como podemos verificar na Figura 2.4.A, a radiação solar em Portugal aumenta de norte para sul e do litoral para o interior, notando-se as zonas mais favoráveis no Alentejo e Algarve, em que se atingem aproximadamente as 3000 horas de insolação anual, garantindo assim maiores capacidades de produção de energia elétrica através da energia solar (Silva, 2013; Portal das Energias Renováveis, 2017; Borges, 2009).

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Figura 2.4 A) Distribuição dos valores médios anuais do número de horas de sol em Portugal continental; B) Distribuição sazonal da radiação solar global em Portugal (kWh/m2_{). Adaptada: (Portal das Energias}

Renováveis, 2017).