O setor de distribuição de energia possui impacto direto dos eventos meteorológicos extremos, tal como ventos fortes, descargas atmosféricas e chuva extrema. Em questão de minutos, estes eventos podem danificar a infraestrutura elétrica, deixando milhares de consumidores sem energia. Além da falta de energia, em certos casos esses danos também podem colocar vidas em risco, especialmente aqueles em que há danos estruturais na rede. Durante a ocorrência dos eventos extremos, as empresas trabalham com rapidez e eficiência para minimizar a duração do período sem energia, de forma que a interrupção no fornecimento para a população seja mínima. No entanto, este pode ser um processo difícil, pois alguns eventos podem causar danos onde a rede prejudicada precisa ser totalmente substituída, o que também exige uma equipe preparada para tal situação.
Para reduzir a duração das interrupções de energia causadas por tempestades intensas, as empresas devem adotar uma abordagem proativa. Isso inclui garantir que a rede esteja em boas condições e sejam inspecionadas regularmente, bem como implementar estratégias para aumentar a agilidade e eficiência na restauração do fornecimento de energia. Em vista disso, a CPFL Energia em parceria com o Labs Climatempo, está realizando um projeto de Pesquisa e Desenvolvimento no âmbito ANEEL com o objetivo de traduzir a informação da previsão do tempo em impacto operacional na rede de distribuição, ou seja, remover a subjetividade na interpretação dos dados meteorológicos e saber exatamente o impacto que determinada condição do tempo poderá causar na rede. Logo, recentemente a coordenadora de projetos da Climatempo Priscila Luz, publicou um trabalho no 103º Encontro Anual da American Meteorological Society, onde foram mostrados alguns resultados do projeto que está sendo desenvolvido.
Resumidamente, o projeto como um todo utiliza diversos dados meteorológicos combinados com os dados de desligamento por causas ambientais do grupo da CPFL Energia, de forma que estes dados são utilizados para treinar uma inteligência artificial que posteriormente resultará na previsão do impacto operacional, traduzindo previsão do tempo em previsão de ocorrências de desligamento de energia.
O trabalho publicado neste evento mostrou parte do projeto que é utilizado como dado de entrada na rede neural, e engloba a confecção do mapa de risco a desligamentos de energia para as áreas de concessão da empresa. A técnica aplicada foi o método subjetivo denominado Analytic Hierarchy Process, que consiste resumidamente em pesos e hierarquia ponderada de camadas, juntamente com os especialistas da empresa, para identificação das regiões que possuem maiores riscos aos desligamentos nos estados estudados. A figura 1 mostra o exemplo das descargas atmosféricas, que é uma das camadas de dados meteorológicos que foram utilizadas na construção do mapa de risco.
Figura 1 – Densidade de raios nas áreas de concessão da CPFL Energia
Após a construção do mapa, os riscos são traduzidos em uma escala de 1 a 5, de maneira que 1 seja o menor risco e 5 o maior risco.
A figura 2 mostra o mapa de risco final para o estado do Rio Grande do Sul, onde se observa que a técnica de construção do mapa de risco conseguiu se aproximar das regiões de maior impacto de desligamentos registrados na área de concessão.
Figura 2 – Mapa de risco à interrupção de energia (esquerda) e interrupções registradas (direita) na área de concessão da CPFL no estado do Rio Grande do Sul.
Com as informações geradas, a empresa consegue planejar melhor as equipes que estarão a disposição durante as ocorrências e trabalhar melhor para reduzir a duração das interrupções de energia causados pelos eventos meteorológicos (chuva, ventos e raios), garantindo assim que os consumidores tenham a energia restaurada o mais rápido possível.
Portanto, o ecossistema de dados e tecnologias da Climatempo para quantificação de riscos climáticos, quando correlacionado com as falhas da rede, proporciona um produto extremamente eficiente para verificar a vulnerabilidade da rede diante destes riscos mapeados. A Climatempo é a maior empresa de meteorologia da América do Sul e possui grande experiência no tratamento e análise de dados meteorológicos, bem como na utilização destes dados para criação de modelos matemáticos que traduzem a informação em impacto operacional. Além disso, realizamos estudos de caracterização climática, mapeamento de riscos ao seu negócio, avaliação de projeções futuras e outros serviços personalizados para a sua empresa.
Caso queira saber mais, entre em contato conosco pelo e-mail: verticalenergia@climatempo.com.br
A Amazônia é a maior floresta tropical do mundo e ocupa uma área em torno de 40% da América do Sul, sua dinâmica atmosférica ajuda a regular o clima do planeta e está entre as maiores reservas de biodiversidade do mundo. A composição atmosférica sobre a bacia Amazônica contém uma variedade de constituintes, gases e partículas, que variam sazonalmente. Na estação menos chuvosa a região sofre os impactos das emissões de queimadas locais e regionais, e na estação mais chuvosa as emissões biogênicas são predominantes. A atmosfera Amazônica também é influenciada por partículas de aerossóis provenientes do transporte atmosférico. Além do transporte de sais marinhos do oceano, eventos de poeira e plumas de fumaça da África são frequentemente registrados sobre a floresta.
As partículas suspensas na atmosfera, e nesse contexto, sobre a floresta Amazônica, são denominadas aerossóis atmosféricos. Por definição os aerossóis são partículas sólidas ou líquidas em suspensão em um gás, nesse caso, a atmosfera. Tais partículas desempenham um papel muito importante nas questões de mudanças climáticas e na saúde humana. Os aerossóis são capazes de alterar o fluxo radiativo da terra através de suas propriedades óticas, nos processos de absorção e espalhamento da radiação solar, e são fundamentais para a formação de nuvens pois alteram as propriedades microfísicas das nuvens. Dependendo da composição e do tamanho médio, alguns aerossóis podem estar extremamente relacionados à doenças respiratórias, afetando diretamente a vida humana.
Os aerossóis atmosféricos têm um tempo de vida relativamente curto, durando dias a semanas, e mesmo assim eles são capazes percorrer longas distâncias. É o caso das areias do Saara, o maior deserto do mundo, e aerossóis de queimadas de regiões do continente africano. Em 2015, a NASA descobriu, através de imagens de satélites, que aerossóis da África conseguem atravessar o oceano Atlântico e fertilizar a Amazônia, ainda que uma distância de mais de 5 mil quilômetros os separe. Isso acontece porque a poeira carrega um elemento muito importante para as proteínas e crescimento das plantas: o fósforo. Além de servir como nutriente para o desenvolvimento da floresta, parte desses aerossóis atua como núcleo de condensação para a formação de nuvens que precipitam sobre essa região.
A floresta amazônica tem um solo pobre em nutrientes. As plantas recebem a maior parte dos nutrientes através das folhas caídas que entram em decomposição, porém alguns nutrientes como o fósforo são varridos para os córregos e rios pelas chuvas. Assim, a floresta é muito beneficiada pela poeira do Saara que carrega o fósforo. Cerca de 22 toneladas de poeira são depositadas sobre a floresta amazônica, o suficiente para suprir o fósforo perdido devido às chuvas e inundações.
A Amazônia central apresenta dois períodos distintos, o período chuvoso com uma atmosfera mais limpa (fevereiro a maio) e o período menos chuvoso com uma atmosfera mais poluída (agosto a novembro). Assim é marcada a sazonalidade da região, e essa sazonalidade acompanha a posição da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT), e também relaciona-se com a queima de biomassa na África e na América. Durante o período menos chuvoso na Amazônia, a carga de aerossóis na atmosfera é maior, uma vez que não há tanta chuva para fazer a limpa de aerossóis na atmosfera. As queimadas nesse período também contribuem fortemente para a elevação da concentração desses aerossóis.
É possível simular a trajetória de massas de ar utilizando o modelo HYSPLIT da NOAA, disponível em: https://www.ready.noaa.gov/HYSPLIT.php. Com esse modelo, conseguimos ver a massa de ar que se desloca da África até a Amazônia.
A Figura 1 mostra bem as diversas trajetórias, em vários níveis da atmosfera, da região do Saara (poeira) que atravessam o oceano atlântico e depositam-se sobre a Amazônia.
a)
b)
Figura 1. Simulações de trajetórias usando o modelo de transporte HYSPLIT entre a) 14 e 15 de fevereiro e b) 18 de fevereiro de 2008, partindo de regiões da Depressão Bodélé até a Amazônia. As linhas verde, vermelha e azul mostram os níveis de 0, 500 e 1000 metros acima do nível do solo respectivamente. (BEN-AMI et al., 2010).
Referência: BEN-AMI, Y. et al. Transport of North African dust from the Bodélé depression to the Amazon Basin: a case study. Atmospheric Chemistry and Physics, v. 10, n. 16, p. 7533–7544, 16 ago. 2010.
Autores: Lucas Rangel, Elisa Valente, e o Prof. Dr. Rafael Palacios.
Mudanças climáticas é um assunto muito falado atualmente, e com razão, mas antes de falarmos de seus danos precisamos: entender o que são as mudanças climáticas?
Mudanças climáticas são alterações na temperatura média dos oceanos e atmosferas da Terra, bem como nos padrões de chuvas, neve, secas e outras condições meteorológicas. Estas mudanças climáticas estão ocorrendo devido às atividades humanas, como o uso excessivo de combustíveis fósseis e desmatamento, que liberam gases de efeito estufa na atmosfera. Estes gases contribuem para o aquecimento global, o que pode resultar em eventos climáticos extremos, tais como tempestades mais intensas, inundações, secas e inclusive o derretimento das calotas polares, o que ocasiona o aumento do nível do mar e possíveis novas doenças aprisionadas no gelo há muito tempo. Porém a mudança climática não é um efeito exclusivamente feito pelas atividades humanas, um exemplo disso foi a erupção do vulcão Pinatubo nas Filipinas em 1991, a erupção desse vulcão foi tão forte que ocasionou em uma queda na temperatura global nos anos seguintes em cerca de 0,5°C, o que é muita coisa se olharmos para a dimensão do planeta terra, porém as atividades humanas por serem constantes recebem uma parcela de culpa muito maior a longo prazo nas mudanças climáticas.
Os danos causados por esses eventos são muitos e variados, alguns deles são:
– Tempestades intensas, furacões, tornados e ondas de calor;
– Perda de habitats e extinção de espécies;
– Escassez de água, secas e às vezes inundações;
– Disparidades regionais no fornecimento de alimentos;
– Aumento de doenças infecciosas;
– Deslizamentos de terra e desastres naturais;
– Deslocamento forçado das pessoas;
– Acidificação dos oceanos e descarregar de poluentes nos oceanos;
– Prejuízo da saúde física e mental;
– Violência relacionada à mudança climática;
– Problemática da segurança alimentar;
– Redução significativa da estabilidade econômica;
– Desequilíbrio em sistemas terrestres importantes (agricultura, hidrologia, ecossistemas).
Entretanto uma forma de aliviar esses impactos é no investimento na produção de energia sustentável, visando diminuir o uso de produção energética que contribuem para a emissão de gases de efeito estufa como a queima de combustíveis fóssil que muito utilizada para quase tudo. Vamos falar então da nossa tão querida energia solar. A energia solar pode ajudar na diminuição das mudanças climáticas ao substituir fontes de energia não-renováveis, como carvão, gás natural e petróleo. Ao usar energia solar, as emissões de dióxido de carbono (CO2) são reduzidas, pois não é necessário queimar combustíveis fósseis para gerar energia. Além disso, os sistemas fotovoltaicos não produzem poluentes atmosféricos que contribuem para a mudança climática. Outra maneira pela qual a energia solar pode ajudar a reduzir as mudanças climáticas é ao aumentar a eficiência dos sistemas de aquecimento e refrigeração, reduzindo assim o uso de energia.
Autores: Pedro Henrique Gomes Machado, graduando da Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI
O raio ou descarga atmosférica é uma descarga elétrica de alta intensidade que ocorre na atmosfera entre regiões carregadas, podendo ocorrer dentro das nuvens (intranuvem), bem como entre as nuvens (internuvens) ou entre as nuvens e a Terra (nuvem-solo). O raio é sempre acompanhado por relâmpagos (uma emissão intensa de radiação eletromagnética, cuja composição está no espectro visível) e trovões (associado ao som), entre outros fenômenos relacionados como: fortes ventos e chuvas. Embora as descargas intranuvem e internuvem sejam mais frequentes, as descargas nuvem-solo são as de maior significado prático para os seres humanos.
O raio, principalmente o nuvem-solo, é sempre perigoso devido à alta tensão e corrente associada. Portanto, as edificações em geral, assim como os sistemas de transmissão de energia, necessitam de sistemas de proteção, inclusive para-raios. No entanto, mesmo com sistemas de proteção (que nem sempre são projetados ou construídos adequadamente), os raios ainda são responsáveis por mortes ao redor do globo. Seguem alguns exemplos da influência dos raios e sistemas associados no segmento de energia:
Atraso das atividades (manutenção e operação) devido a pausa nas atividades a fim de manter a segurança dos trabalhadores;
Óbito quando não realizada a pausa diante de adversidades meteorológicas, em caso de raio, pode gerar lesões neurológicas e cardiopulmonares, assistolia, insuficiência cardíaca grave, fibrilação ventricular, parada respiratória devido a dano direto no sistema nervoso central e, derrame pericárdico maciço;
Surtos elétricos, causando apagões e desligamentos;
Queima de aparelhos elétricos até sistemas fotovoltaicos;
Pode iniciar um processo de queimada quando atinge áreas secas e/ou fiação elétrica;
Entre outros.
Dito isto, a Climatempo possui uma plataforma online que permite o acesso a dados meteorológicos desde o histórico até previsões para os próximos 06 meses, passando por dados em tempo real e previsão para as próximas 72h, 7 dias e 15 dias. Ou seja, com o acesso a estes dados é possível ter um planejamento estratégico de atividades e o acesso às informações em casos de pós-ocorrência.
Fonte: Climatempo Energia
Ainda sobre o sistema, é fornecido o acompanhamento das condições atmosféricas (chuva, vento, raio e queimada) em tempo real a fim de, em condições adversas, emitir alertas aos nossos parceiros para auxiliar, principalmente, na tomada de decisão rápida e segurança dos trabalhadores em campo.
Partindo para o âmbito prático, segue o depoimento de um dos nossos parceiros, o Victor Calixto, coordenador de ROC (Remote Operations Center):
“No nosso caso (setor de O&M fotovoltaico), o SMAC tem ajudado no monitoramento de descargas atmosféricas, previsão de precipitação, queimadas e na coleta de dados em caso de falha dos sensores de campo. O monitoramento de queimadas principalmente, tem ajudado no monitoramento do entorno das usinas, pois ao receber os alarmes, já alertamos a equipe de campo para que seja feito o monitoramento in loco e acionar bombeiros, se necessário. Durante o período de trial também tivemos um caso muito relevante de identificação de descarga atmosférica, onde a equipe de campo foi retirada de serviço naquele momento.”
O Brasil é caracterizado pela atuação de diversos fenômenos meteorológicos, tais como: frentes frias, zonas de convergência, ciclones, entre outros. Estes fenômenos são os principais responsáveis pela formação de tempestades que provocam chuva forte, ventos intensos e descargas atmosféricas que impactam diretamente o setor elétrico. De acordo com dados consolidados pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), apenas no ano de 2022 ocorreram 726 perturbações em linhas de transmissão relacionado às condições meteorológicas adversas, o que representa 34,1% das perturbações do ano, sendo a principal causa de perturbações na rede, ficando na frente de causas como queimadas, vegetação, entre outros. Do ponto de vista histórico, se torna ainda mais evidente o impacto da condição climática sobre linhas de transmissão, sendo responsável por mais de 7 mil perturbações desde 2012. A figura abaixo demonstra a distribuição mensal das perturbações originadas por descargas atmosféricas nas linhas de transmissão no Brasil.
Figura 1 – Distribuição mensal da ocorrência de perturbações originadas por descargas atmosféricas no SIN de 2013 a 2022. Fonte: ONS (2023).
Pela imagem acima, percebe-se que há uma maior ocorrência de perturbações entre os meses de setembro e abril, período este marcado como primavera/verão e normalmente conhecido como a estação chuvosa na maior parte do Brasil. A ocorrência de mais perturbações neste período está relacionado com os fenômenos meteorológicos que atuam nesta época do ano e favorecem a formação e desenvolvimento de tempestades intensas que causam chuva forte, ventos intensos e descargas atmosféricas. A tabela abaixo mostra o mês preferencial de ocorrência de alguns dos principais fenômenos associados a eventos extremos no Brasil do ponto de vista histórico. Neste caso, os meses destacados como azul são aqueles em que o fenômeno pode ocorrer, enquanto os meses com “X” são associados a uma maior probabilidade de ocorrência.
Tabela 1 – Calendário de fenômenos meteorológicos no Brasil.
VCAN do Nordeste.
Portanto, pode-se, por exemplo, considerar a tabela acima como um “calendário meteorológico” e você poderá utilizá-lo em seu planejamento. Abaixo está uma breve descrição da região do país em que cada fenômeno da tabela 1 atua, segue:
VCAN: É um dos principais fenômenos que modula o regime de chuvas na região Nordeste;
ZCIT: Outro fenômeno muito importante para a chuva no Nordeste e Norte do Brasil;
ZCAS: Grande responsável pelas chuvas nos meses de verão na região Sudeste, Centro-Oeste e parte do Norte do Brasil. Em alguns casos pode afetar o norte da região Sul (Paraná) e também o sul da região Nordeste (Bahia).
SCMs: Normalmente associados a tempestades intensas e podem ocorrer em todas as regiões do Brasil.
Frentes Frias: Este é um dos sistemas mais conhecidos, atua principalmente na região Sul, Sudeste e Centro-Oeste, mas em alguns casos pode avançar pelo sul da região Norte e Nordeste também.
Ondas de Leste: Outro fenômeno importante que provoca chuvas na região Nordeste, especialmente na região costeira.
Estes fenômenos acontecem todos os anos e podem causar diversos impactos no setor de energia, seja para as distribuidoras, aumentando o número de interrupções de energia e causando impacto direto nos indicadores de qualidade ou ainda em usinas eólicas e solares, afetando diretamente a geração de energia no local. Ainda, é importante mencionar que, uma vez que a matriz energética do Brasil ainda é majoritariamente hídrica, a atuação de tais fenômenos é fundamental para a modulação das chuvas e abastecimento dos reservatórios do Sistema Interligado Nacional.
A Climatempo é a maior empresa de meteorologia da América do Sul e possuímos grande experiência na previsão dos fenômenos meteorológicos, identificação dos principais riscos climáticos que a empresa está inserida e ainda na avaliação do impacto das mudanças climáticas sobre a operação da companhia.
Estamos iniciando 2023, portanto, venha entender como os fenômenos meteorológicos vão atuar ao longo do ano e ter um planejamento mais robusto e totalmente personalizado para o seu negócio, entre em contato conosco pelo e-mail: verticalenergia@climatempo.com.br.
Todos os anos, no mês de janeiro ou fevereiro, acontece o Encontro Anual da American Meteorological Society (AMS), sendo este o maior encontro mundial de profissionais de meteorologia, água e clima. Este evento normalmente reúne mais de 4.000 pessoas entre cientistas, estudantes, educadores e entusiastas de todo o mundo para discutir os últimos avanços em meteorologia, mudanças climáticas e áreas relacionadas. O encontro inclui uma variedade de sessões, workshops, cursos de curta duração, apresentações de pôsteres e exposições. Este ano, em sua 103ª edição, o encontro iniciou no dia 08/01 e foi até o dia 12/01 com a temática “Dados: Direcionando à ciência. Decisões informadas. Enriquecendo a humanidade.”
Essa temática é muito importante, pois, atualmente, a obtenção de dados é crucial para qualquer linha de pesquisa ou de negócio, os dados direcionam a investigação científica, transformam as formas de aprendizado, promovem a justiça racial e socioeconômica, moldam a postura e o comportamento da humanidade frente ao meio ambiente, dentre diversas outras aplicações. No entanto, ainda que as ciências do meio ambiente possuam uma grande porção de dados, ainda há o problema de acesso a tais dados. Sendo assim, o encontro deste ano se aprofundou nesta temática para que as próximas gerações da humanidade possuam fácil acesso e utilizem ainda mais os dados para direcionamento e tomadas de decisões.
A Climatempo é a maior empresa de meteorologia da América do Sul e possui um laboratório de Pesquisa, Desenvolvimento & Inovação (PD&I) desde 2015, com um grupo altamente multidisciplinar e focado em solucionar as demandas do mercado não só relacionadas à meteorologia, mas toda temática referente às ciências ambientais. Desta forma, estivemos presente neste evento publicando dois trabalhos com resultados obtidos em dois projetos em parceria com a CPFL Energia que estão em andamento. O primeiro trabalho com título de “Avaliação dos impactos meteorológicos na rede de distribuição da CPFL” avalia os possíveis impactos das mudanças climáticas nos ativos da empresa e a resiliência da mesma de acordo com as tendências futuras. Já o segundo trabalho, que deverá ser apresentado em modalidade oral, tem como título: “Previsão de vulnerabilidade da rede de distribuição de energia utilizando o método de análise hierárquica” onde utiliza uma combinação entre as variáveis meteorológicas e inteligência artificial para prever onde a rede está mais vulnerável a eventos extremos e suscetível a ocorrência de faltas de energia.
Quer saber mais sobre os trabalhos que foram publicados no evento e nossos serviços meteorológicos? A Climatempo possui uma área dedicada ao setor de energia. Nos acompanhe nas redes sociais ou entre em contato conosco pelo e-mail: verticalenergia@climatempo.com.br
Durante o ano de 2022 ocorreram diversos fenômenos meteorológicos a nível global, entre eles: a permanência da La Niña pelo terceiro ano consecutivo, chuvas em níveis acima do normal, ondas de calor, longos períodos de seca e frio intenso, dentre outros.
Por isso, neste especial mensal, iremos fazer uma retrospectiva de alguns desses eventos para refrescar sua memória e levantar a discussão sobre a intensificação das mudanças climáticas por ações antrópicas e, consequentemente, o aumento da ocorrência de fenômenos climatológicos extremos, impactando diretamente a vida da população.
Onda de Calor na Europa
O primeiro fenômeno de grande impacto no ano de 2022 a ser discutido é: a alta pressão na Europa, caracterizada como bloqueio atmosférico, que atuou de maio a agosto ocasionando uma longa e extrema onda de calor.
A Organização Meteorológica Mundial (OMM) aponta que o aumento da frequência, duração e intensidade desses eventos nas últimas décadas, como a onda de calor apresentada no parágrafo acima, está claramente ligado ao aquecimento observado do planeta e pode ser atribuído à atividade humana, principalmente devido à queima de combustíveis fósseis e destruição de florestas.
Diante disso, a Agência Internacional de Energia alertou que nenhum novo projeto de exploração de gás, petróleo ou carvão poderia ocorrer a partir de 2022 se o mundo quiser limitar o aquecimento global a 1,5°C acima dos níveis pré-industriais – recomendação do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC). Entretanto, enquanto isso, cabe à sociedade se conscientizar quanto a importância e a realidade já vivida de um cenário de mudanças climáticas e se adaptar aos níveis mais extremos de calor.
Extremos de Chuva
O Brasil é um país com uma grande variedade de climas, resultando em diferentes eventos extremos ocasionados por precipitação, como tempestades, inundações e deslizamentos de terra. Esses eventos podem ser causados por diferentes fatores, como fenômenos meteorológicos como ciclones tropicais e frentes frias, ou intensificados por condições climáticas, como El Niño e La Niña.
A primeira semana de junho foi marcada por chuva muito intensa e persistente no litoral do Nordeste, principalmente no estado de Pernambuco, onde em apenas 24 horas, foram registrados volumes superiores a 30% do que é esperado para todo o mês. Algumas das cidades mais impactadas foram:
Goiana (PE): 288 mm
Tamandaré (PE): 162 mm
Recife (PE): 115 mm
Causando diversos transtornos e riscos associados ao solo saturado pelos episódios de chuva que deixaram alertas de alagamentos e deslizamentos de terra.
Os altos volumes de chuva não castigaram apenas o Nordeste do país, extremos de precipitação também marcaram a região Sul ao longo do ano de 2022. Diversas cidades de Santa Catarina registraram mais de 100 mm de chuva em apenas 12 horas na última semana de novembro, ocasionado pelo fluxo de umidade vindos do oceano e pela presença da borda de um Vórtice Ciclônico nos Altos Níveis da Atmosfera (VCAN).
Os eventos extremos de precipitação não são exclusivos do Brasil. A região metropolitana de Brisbane, na Austrália, recebeu em três dias mais de 600 mm de chuva, com várias cidades batendo recordes históricos de precipitação e deixando mais de 60 mil pessoas desabrigadas, enquanto os prejuízos financeiros apontam para 7,5 bilhões de dólares.
O ENOS é composto pela interação entre dois componentes: o oceano e a atmosfera. A parte oceânica é chamada de La Niña (El Niño) e envolve o resfriamento (aquecimento) anômalo das águas do oceano Pacífico tropical central e leste. Já a componente atmosférica refere-se à diferença de pressão entre Darwin (norte da Austrália) e Tahiti (ilha no Pacífico central), que está associada ao deslocamento das células de circulação atmosférica de Walker (TIMMERMANN et al., 2018).
Pela primeira vez neste século, o fenômeno La Niña durará três verões consecutivos, de acordo com a Organização Meteorológica Mundial (OMM). Este longo período de La Niña ativa foi extremamente prejudicial para a geração de energia eólica no Nordeste do país, devido aos constantes episódios de precipitação na região.
As condições de tempo e clima no Sul e Sudeste do país também foram impactadas ao longo deste período de La Niña ativa, como por exemplo a passagem de frentes frias tardias que atingiram a região no início de novembro e a presença de um inverno rigoroso, com episódio de neve na Serra Catarinense.
É importante que as empresas de energia e os governos estejam preparados para lidar com esses eventos e tenham planos de contingência para minimizar os seus impactos. Isso pode incluir a construção de infraestrutura resiliente, a implementação de medidas de conservação de energia e a diversificação da matriz energética para diminuir a dependência de uma única fonte de energia.
AUTORES:
Lara Marques – Analista Comercial Climatempo Energia
Rafael Benassi – Analista Comercial Climatempo Energia
O crescimento da geração solar nos últimos anos impulsiona a necessidade de dados atmosféricos de qualidade, uma vez que este tipo de geração possui grande impacto das condições meteorológicas. A busca por capacitação de profissionais no que diz respeito a regulação do setor fotovoltaico vem aumentando a cada ano, porém, a capacitação dos profissionais na pauta climática se torna fundamental para melhorar o planejamento e investimento em novos ativos, tanto em projetos de geração centralizada quanto em geração descentralizada, levando em consideração a atuação das mudanças climáticas no longo prazo.
Porém, para que seja possível o completo entendimento dos processos físicos envolvendo a radiação e o seu total aproveitamento para a geração solar, é necessário a criação de um banco de dados de radiação solar, com medições de qualidade, o que na grande maioria dos casos não é possível. Entretanto, alternativas estão surgindo para melhorar a caracterização da radiação solar a nível nacional e uma delas é a estimativa usando modelos físicos e empíricos.
Atualmente, diversos trabalhos de pesquisa sobre estimativa da radiação solar continuam surgindo para diferentes regiões do globo, o que permite aperfeiçoar cada vez mais as técnicas de modelagem e os métodos de estimativa.
E como podemos obter dados de qualidade de radiação solar?
A modelagem é importante em diversas áreas das ciências atmosféricas, tendo em vista a grande limitação de dados medidos proveniente de estações meteorológicas, o. Geralmente, são utilizados dois tipos de modelos: físico e o empírico. Os modelos físicos usam leis físicas para simular ou prever condições futuras. Tais modelos devem conseguir reproduzir as principais características da atmosfera, como campos de radiação, temperatura, pressão, precipitação, entre muitas outras.
Já os modelos empíricos são baseados em técnicas estatísticas e partem do pressuposto de um dado de entrada, onde este é um dado observado por uma estação meteorológica, com rigoroso controle de qualidade dos dados. Os primeiros modelos empíricos da estimativa da radiação média mensal diária surgiram na década de 1920 e vêm sendo continuamente atualizados. Diversos estudos subsequentes desenvolveram diferentes equações empíricas para estimar a radiação solar global utilizando diferentes dados meteorológicos, como: horas de brilho solar, umidade relativa, temperatura (máxima e mínima), cobertura de nuvens, entre outras. É sobre estes modelos empíricos que vamos explorar um pouco mais.
Na prática, quais dados são resultantes destes modelos?
Para responder a esta pergunta, vamos descrever dois estudos recentes sobre a estimativa de irradiância solar global feitos em 2018 e em 2021 realizado por pesquisadores da Universidade Federal de Pelotas. O estudo de 2018 formulou um modelo empírico para analisar as variações diárias e horárias da Irradiância solar global, bem como suas componentes, a irradiância solar direta e difusa para um sítio de pastagem em Rondônia. A irradiância solar direta é a radiação que chega diretamente a superfície sem interação com os constituintes atmosféricos (nuvem, poluição entre outros), já a difusa é a radiação solar que chega na superfície após a interação com estes constituintes da atmosfera, de forma que incidência da radiação a superfície chegue de múltiplos ângulos.
Figura 1 – Distribuição das componentes da radiação solar global, radiação solar direta e radiação solar difusa.
É importante analisarmos essas duas componentes da radiação porque é o somatório delas que compõe a radiação que chega nas placas de energia solar, por exemplo, sendo crucial ter uma boa estimativa de ambas as componentes. O segundo estudo, segue a mesma metodologia, com um período de dados maior e considerando a variação do ENOS (El Niño Oscilação Sul) na cidade de São Martinho da Serra – Rio Grande do Sul.
De maneira geral, a nebulosidade se mostrou como a principal moduladora da irradiância ao longo do ano, tanto na magnitude quanto no particionamento entre as componentes direta e difusa da irradiância solar global. Os modelos de estimativa da irradiância solar apresentaram bons resultados para os dois trabalhos citados. Apesar dos modelos de fração difusa apresentarem uma melhor variabilidade dos dados, os erros estatísticos foram maiores para a estimativa da difusa do que para a direta. Uma constatação interessante é que os maiores erros de estimativa ocorreram para dias com céus parcialmente nublados, em que a irradiância solar difusa tende a ser máxima, causando uma superestimativa desta componente. Isso está normalmente associado à ocorrência do fenômeno de espalhamento de radiação pelos lados das nuvens. Mas de maneira geral, estes modelos empíricos utilizados são uma ótima opção para a caracterização da radiação solar em diferentes regiões.
Ao falar de radiação, não podemos deixar de pensar em energia solar!
A fim de garantir uma boa estimativa de geração fotovoltaica, é necessário utilizar de uma base de dados meteorológicos contínua e confiável, dos quais contemplem, no mínimo, dados de temperatura (máxima, mínima e média), radiação global horizontal, rajada de ventos e albedo. Infelizmente, devido ao custo elevado dos instrumentos, da implementação e manutenção das estações solarimétricas a nível Brasil, a demanda por estes dados ainda é uma dor do mercado. Potencialmente, os dados obtidos através da modelagem se tornam uma solução para esta dor, uma vez que reduz os custos, mantém a qualidade e permite o acesso a um grande volume de dados com granularidade até mesmo horária e para um longo período de tempo.
Além de aplicável à estimativa de geração, permite a reconstrução de uma longa série histórica, o que por sua vez permite um melhor entendimento do comportamento das variáveis a longo prazo, como, por exemplo, o impacto das mudanças climáticas às variáveis para aquele local, facilitando a identificação de anos atípicos e melhorando o entendimento quanto aos potenciais riscos do investimento.
E como está a tendência do setor nestas estimativas?
Em vista de obter melhores dados de irradiância, o laboratório de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação da Climatempo fechou no início de 2022 uma parceria com a Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ – Brasil) e com a Empresa de Pesquisa Energética (EPE) para a criação da maior base de dados direcionada ao setor solar e eólico, trazendo informações de diversas variáveis meteorológicas que impactam diretamente estes setores. Este projeto tem como objetivo o desenvolvimento de uma plataforma digital para disponibilizar uma base histórica de dados climáticos confiáveis, além de trazer um conjunto de produtos e ferramentas visando a geração de informação que contribua para um planejamento de investimentos mais eficiente para o setor. O intuito é que todos os dados disponíveis dentro da plataforma sejam validados por meio de técnicas estatísticas e dos dados observacionais disponíveis, de maneira que o produto final seja extremamente calibrado e confiável para o planejamento destes setores.
Além do olhar histórico, também é importante olhar para o futuro, do ponto de vista da previsão das variáveis meteorológicas mais importantes para o setor, como nebulosidade, irradiação, entre outras. Desta forma, é interessante citar que o próprio Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) lançou no segundo semestre de 2022 uma chamada de projetos direcionada à energia solar fotovoltaica, com o objetivo de monitorar e prever a geração destas fontes com até 30 dias antecedência. Ou seja, o setor de energia está se movimentando para conseguir disponibilizar dados históricos e de previsão de geração de qualidade relacionados à energia solar.
A Climatempo é líder no fornecimento de informações meteorológicas e para entender melhor sobre como os dados e a modelagem podem ser utilizados para melhorar seu planejamento solar, entre em contato conosco através do verticalenergia@climatempo.com.br.
REFERÊNCIAS:
ANGSTROM, A. (1924) Solar and Terrestrial Radiation. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 50, 121-126.
PAGE, J. The estimation of monthly mean values of daily total shortwave radiation on vertical and inclined surfaces from sunshine records for latitude 40。N-40。S. Economic and Social Council, v.2, p. 378-390, 1961.
BORGES, G. A. Estimativa da radiação solar e suas componentes para cidade de são martinho da serra (RS). Pelotas-UFPEL. 113.p Dissertação (Mestre em Meteorologia) – Pós Graduação em Meteorologia. 2021.
BORGES, Guilherme Alves. Radiação solar direta e difusa em uma área de pastagem no sudoeste da Amazônia. 2018. 59f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Faculdade de Meteorologia. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas.
JACOVIDES, C. P.; TYMVIOUS, F. S.; ASSIMAKOPOULOS, V. D.; KALTSOUNIDES, N. A. Comparative study of various correlations in estimating hourly diffuse fraction of global solar radiation. Renewable Energy, v.31, p. 504-2492, 2006.
JAMIL, B.; AKHTAR, N. Comparative analysis of diffuse solar radiation models based on skyclearness index and sunshine period for humid-subtropical climatic region of India: A case study. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v.78, p.329–355, 2017.
KARATASOU, S.; SANTAMOURIS, M.; GEROS, V. Analysis of experimental data on diffuse solar radiation in Athens, Greece, for building applications. International Journal of Sustainable Energy, v.23, n.1, p.1–11, 2003.
LANINI, F. Division of Global Radiation into Direct Radiation and Diffuse Radiation. 2010. 122f. Dissertação (Master’s thesis)- Faculty of Science, University of Bern, Suiça, 2010. LIU, B. Y. H.; JORDAN, R. C. The interrelationship and characteristic distribution of direct, diffuse and total solar radiation. Solar Energy, v.4, n.3, p.1–19, 1960.
AUTORES:
Guilherme Borges – Talento do mês de Novembro | Energy Talent 22
Lara Marques – Analista Comercial da Climatempo Energia
Rafael Benassi – Analista Comercial da Climatempo Energia
Luciano Ritter – Analista Comercial da Climatempo Energia
Pedro Regoto – Especialista em Clima da Climatempo
A crescente preocupação com o aquecimento global e as mudanças climáticas colocam o setor de energia em foco, sendo este o maior emissor de gases do efeito estufa no cenário mundial. O Brasil por sua vez possui uma matriz elétrica com mais de 80% da energia sendo proveniente de fontes renováveis, porém ainda muito dependente de hidrelétricas e, consequentemente, da chuva. Portanto, um dos principais temas discutidos atualmente no setor é com relação à transição energética, onde se percebe uma expressiva expansão das fontes eólicas e solares que, quando somadas, já representam aproximadamente 15% da energia gerada em 2022 no Brasil e deve ultrapassar os 20% – sendo 7% apenas da energia solar – em 2026, conforme os cenários projetados pelo Operador Nacional do Setor Elétrico (ONS).
A energia solar ganhou notoriedade a partir de 2017, onde neste mesmo ano havia uma potência instalada de 1158 MW, enquanto que conforme os dados da Associação Brasileira de Energia Solar (ABSOLAR), até outubro de 2022 já alcançou o marco de 20.250 MW, sendo 32% relacionado a geração centralizada e 68% em geração distribuída. A geração centralizada se refere a usinas com capacidade de geração acima de 5 MW, enquanto a geração distribuída são as pequenas unidades gerados que podem ser divididas ainda em microgeração (abaixo de 75kW) e minigeração (menor que 5 MW).
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As usinas de energia solar são expostas ao sol e a qualquer outro fenômeno meteorológico, desta forma, toda operação e manutenção da usina é impactada por eventos climáticos extremos, tais como tempestades, descargas atmosféricas e também queimadas. Estes fenômenos podem impactar diretamente a infraestrutura das plantas e até provocar risco a vida dos colaboradores que estejam trabalhando em campo. É justamente sobre este assunto que a meteorologista e especialista solar Lara Marques da Climatempo apresentou um estudo muito interessante no evento Intersolar South America 2022, sendo este o maior evento de energia solar da América Latina.
O estudo teve como objetivo caracterizar a ocorrência de descargas atmosféricas e queimadas no estado de Minas Gerais, bem como apresentar um estudo de caso específico da ocorrência de raios e queimadas em uma usina fotovoltaica. O estudo considerou o período de 2016 a 2021 com dados de raios provindos da rede da Earth Networks e de queimadas do satélite MODIS – dados estes que a Climatempo utiliza em seu monitoramento diário das condições atmosféricas.
Em termos de caracterização climática, foi feita a densidade de raios e de queimadas para todo período de estudo para Minas Gerais (MG – Figura 1), onde pode-se observar maior densidade de raios no centro sul e oeste do estado, com destaque para a alta densidade no sudeste do estado, na divisa com o RJ, além do triângulo mineiro no sudoeste do estado. Com relação às queimadas, podemos observar uma distribuição mais homogênea em todo estado, com maiores densidades de forma localizada na parte central e sul do estado.
Figura 1 – Densidade total de a) descargas atmosféricas e b) queimadas para o período de 2016 e 2021.
Além da densidade total anual, foi observado que os meses de janeiro e dezembro são os meses de maior densidade de raios no estado, enquanto as queimadas ocorrem com maior frequência nos meses de setembro e outubro. Outro ponto interessante a ser destacado é que a quantidade total de raios e queimadas estão com uma tendência de aumento ao longo dos últimos anos.
O estudo de caso foi feito para uma usina fotovoltaica localizada no norte de MG para o dia 8 de janeiro de 2022. Uma tempestade se intensificou sobre a região da usina e provocou chuva forte e descargas atmosféricas na região. Esta usina estava sendo monitorada pelo Sistema de Monitoramento e Alerta da Climatempo (SMAC) que enviou notificações de alerta para a equipe que estava realizando uma manutenção. Assim que a equipe recebeu o alerta, a mesma se mobilizou e evacuou o local. Já com a equipe em segurança, foi observado a ocorrência de duas descargas atmosféricas nuvem-solo (que tocam o chão) sobre a usina e a outra muito próximo à usina, o que poderiam ter ocasionado alguma fatalidade. Pelo SMAC (Figura 2), foi registrada a primeira descarga em meio as placas do parque, enquanto a segunda descarga ocorreu a uma distância de aproximadamente 43 metros da usina. Desta forma, fica evidente a importância de um sistema de monitoramento meteorológico eficiente que auxilie o setor de operação e manutenção das empresas.
Figura 2 – Detecção de duas descargas atmosféricas sobre uma usina fotovoltaica detectados pelo Sistema de Monitoramento e Alerta da Climatempo (SMAC).
A Climatempo é líder no fornecimento de informações meteorológicas e identificação de riscos climáticos para o setor de energia. Auxiliamos a manter a equipe em campo em segurança, na prevenção de danos a equipamentos e também no planejamento das operações e dos investimentos da empresa. Desta forma, podemos auxiliar nas etapas de pré-projeto, na construção da usina, na operação e manutenção da mesma e também no planejamento de geração a longo prazo. Todos os estudos citados acima foram realizados também para a Bahia e Piauí e caso tenha interesse em saber mais deste estudo ou dos serviços que oferecemos, entre em contato conosco por e-mail clicando aqui.
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A preocupação com as mudanças climáticas é crescente em todo o globo e junto com ela novos mecanismos de mitigação são desenvolvidos nas mais diversas áreas para tentar frear ou reduzir os efeitos do aquecimento global. No setor elétrico, a transição energética vem ganhando força e se tornou uma das formas de minimizar a emissão de Gases de Efeito Estufa (GEEs). Mas antes de adentrarmos mais a fundo nesse assunto, vocês sabem o que significa “matriz energética”?
A matriz energética representa o conjunto de fontes de energia (renováveis e não renováveis) que atendem uma dada população, seja ela pertencente a uma cidade, estado ou país. Globalmente, a matriz energética é, em sua maioria, formada a partir de fontes não renováveis (petróleo, carvão e gás natural), enquanto um pequeno percentual advém, por exemplo, da hidráulica, solar e eólica (renováveis). Segundo dados da Agência Internacional de Energia, 75% da matriz energética global é constituída por fontes que contribuem para a emissão de GEEs e, consequentemente, potencializam o aquecimento global. Apesar disso, a matriz energética brasileira se destaca positivamente no percentual de fontes renováveis, que corresponde a quase metade de toda a matriz. (cerca de 44%, segundo o Balanço Energético Nacional – BEN).
A matriz elétrica brasileira é uma das mais limpas do mundo, isso porque mais de 80% da produção de energia elétrica do país advém de fontes renováveis. Sendo assim, a solução para um futuro mais sustentável também se dá através da substituição de sistemas de produção/consumo de energia não renováveis para fontes de energia limpa, caracterizando, portanto, o processo de transição energética.
O que é transição energética?
É uma mudança de paradigma que inclui não apenas a geração de energia, mas também o consumo e reaproveitamento da mesma. O conceito baseia-se na migração de fontes de energia poluentes – como combustíveis fósseis – para fontes de energia renováveis, como hidro, vento, sol e biomassa.
O foco da transição energética estende-se ao meio ambiente, gestão de resíduos, eficiência energética, digitalização e outros meios necessários para atingir o objetivo comum de redução das emissões de GEE e suas consequentes influências nas mudanças climáticas. Entretanto, este movimento apresenta alguns desafios, entre eles, os 4D’s da Transição Energética: descarbonização, descentralização, digitalização e democratização.
Alinhado a estes desafios, surgem termos como: meta Net-zero, TCFD, carbono neutro, carbon free e outros que visam a total redução da emissão de poluentes até meados de 2050. Para atingimento de tais objetivos, essas são pautas que vêm se tornando cada vez mais protagonistas no setor, tendo destaque em eventos como Brazil Wind Power, COP27 e demais.
Entenda melhor os desafios da transição energética
Sem dúvida, fica claro que os benefícios da transição energética vão além da mitigação dos efeitos das mudanças climáticas. No entanto, essa transição ocorre de forma lenta e gradual sobretudo devido aos desafios sociais, econômicos, ambientais e de infraestrutura enfrentados pelo setor elétrico. Dentre estes, os maiores são: 1) atender a demanda energética de toda a população e 2) assegurar que as fontes renováveis sejam mais baratas que os recursos energéticos finitos.
A entrada das energias renováveis no mercado torna-se ainda mais complicada devido à dificuldade em atender a demanda de forma eficaz como as demais fontes, resultando em uma desvantagem em relação ao uso de combustíveis fósseis, que não dependem de variáveis meteorológicas.
A construção de uma usina solar possui um custo inicial por volta de 4 a 5 milhões de reais/MW, enquanto em uma termelétrica, esse valor cai para 600 mil reais/MW. Além da implantação, a escolha adequada do local de construção também é um grande desafio a ser considerado. Mesmo com uma base de dados sólida, é necessário levar em conta o efeito das mudanças climáticas na implementação de tecnologias renováveis tendo em vista o impacto direto nos recursos hídricos e no aumento da frequência e intensidade de eventos extremos. Estudos recentes já verificaram o efeito das mudanças nos padrões de precipitação nas vazões de importantes usinas hidrelétricas do país, o que nos aciona um alerta frente aos desafios climáticos que surgem no processo de expansão e transição energética.
Como as empresas de energia estão lidando com esse movimento?
Ainda que existam esses desafios, a transição energética é necessária. Muitas empresas do setor de energia divulgam anualmente em seus relatórios de sustentabilidade o que elas estão fazendo para de fato realizarem essa transição. Para dar um exemplo, a EDP – Energias do Brasil divulgou em seu último relatório de sustentabilidade anual (2021), que possui como meta ser 100% verde até 2030 e, ainda, investir R$ 3 bilhões em energia solar até 2025, aumentando em 1 GW a capacidade de energia instalada. Neste aspecto, alguns grandes passos já estão sendo dados, como por exemplo, em 2021 a EDP já tinha 70% do seu portfólio de geração de energia sendo renovável. Além disso, a empresa já começou a atualizar sua frota de caminhões para serem 100% elétricos. Outro grande exemplo é a empresa CPFL Energia, no qual já possui aproximadamente 96% de sua geração de energia sendo limpa e, ainda, possui como política desde 2010 o investimento apenas em fontes renováveis de geração.
Qual a agenda climática global ainda para essa década acerca deste tema?
Em vista de discutir a agenda global de transição energética, a COP27 – a maior e mais importante conferência do clima do planeta – ocorrerá no mês de novembro no Egito e possui um dia específico para tratar sobre as temáticas de energia. No dia 15 de novembro, os governos devem apresentar o que já está sendo feito e o planejamento futuro de suas ações para atingir uma economia de baixo carbono.
Neste aspecto, o Brasil deve ser um dos protagonistas em termos de energia verde, especialmente por já possuir uma das matrizes energéticas mais limpas do mundo e ainda pelo seu potencial de geração em termos de energia eólica offshore e hidrogênio verde.
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