PESQUISA E DESENVOLVIMENTO

O projeto visa a integração de bases de dados e o mapeamento do recurso solar para a América do Sul (AS) por meio da colaboração conjunta entre grupos de pesquisa com comprovada atuação na área de avaliação de radiação solar incidente na superfície. Integram esta proposta pesquisadores brasileiros (UNIFESP, INPE, UNIFEI, UFAL), pesquisadores de Uruguai (Universidad de la Republica UDELAR), Chile (Pontifícia Universidad Católica de Chile PUV-Chile) e Espanha (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y TecnológicasCIEMAT). O mapeamento do recurso solar é uma ferramenta fundamental para promover o conhecimento sobre este recurso energético e está disponível com resultados com baixa incerteza para grandes extensões territoriais do globo. No entanto, as bases de dados internacionais apresentam valores de incertezas desconhecidos para quase a totalidade da AS em razão do baixo número de estações solarimétricas utilizadas para a avaliação dos desvios apresentados pelas estimativas da irradiância solar incidente na superfície. Este projeto propõe um esforço colaborativo para integrar bases de dados observados em superfície e para o aprimoramento de metodologias de estimativa da irradiação solar incidente na superfície do continente sulamericano com base na intercomparação entre os modelos desenvolvidos especificamente para simular os processos radiativos na atmosfera considerando as especificidades encontradas na América do Sul como eventos de queima de biomassa com transporte de aerossóis lançados na atmosfera por grandes distâncias, centros urbanos densamente povoados, altitudes elevadas na Cordilheira dos Andes, presença de desertos e regiões áridas, transição entre estações seca e chuvosa no centro-oeste e norte do Brasil, regimes climáticos diferenciados do entorno de grandes reservatórios de água para usos múltiplos incluindo a geração hidroelétrica.Estudos publicados demonstram a competência para produzir resultados com incertezas menores do que as apresentadas pelas bases internacionais disponíveis na atualidade. Ao longo da execução da proposta uma série de ações serão realizadas com o intuito de agregar grupos de pesquisa de outros países da AS e promover a discussão sobre as questões energéticas e sua relação com o clima por meio de realização deworkshops e fóruns de jovens pesquisadores.Os resultados esperados terão impacto em todos os países da AS considerando a experiência já vivenciada no Brasil, Chile e Uruguai que estão em posição mais avançada com base em levantamento bibliográficorealizado. Ademais, a integração de esforços deve contribuir para a redução maior das incertezas nos modelos em uso nesses três países na atualidade e ampliará a cobertura das informações sobre a variabilidade espacial e temporal do recurso solar na América do Sul. Esse contexto vai propiciar as condições para futuros projetos de investigação em várias áreas de conhecimento, dará suporte as ações de planejamento e elaboração de políticas públicas visando reduzir as vulnerabilidades do setor energético ao clima de forma alinhada com a Agenda 2030, principalmente os ODS-7 e ODS-13.

Coordenador: Fernando Ramos Martins (UNIFESP)

Integrantes: Enio Bueno Pereira, Arcilan Trevenzoli Assireu, Rodrigo A. Escobar, André Luiz Vizine Pereira, Rodrigo Santos Costa, André Rodrigues Gonçalves, Rosiberto Salustiano da Silva Junior, Rodrigo Alonso-Suárez, Rita Ximena Valenzuela Balderrama, Luis F. Z. Tirado, Agustin Laguarda, Francisco Ferreira Cobos

Financiador:  

O projeto está em andamento.

Coordenador: Fernando Ramos Martins (UNIFESP)

Integrantes: Enio Bueno Pereira, André Rodrigues Gonçalves, Rodrigo Santos Costa, Alvaro Luiz Gayoso de Azeredo Coutinho, Antonio Andre Novotny, Argemiro Resende Secchi, Doris Regina Aires Veleda, Fernando Alves Rochinha, Frederic Gerard Christian Valentin, Gerson Zaverucha, Suzana Kahn Ribeiro, Olga de Castro Vilela, Segen Farid Estefen, Alexandre Carlos Araújo da Costa

Financiador: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

O projeto SOLTER (https://labren.ccst.inpe.br/solter/) objetiva o desenvolvimento de técnicas de união por difusão para construção de acumuladores de energia solar eficientes e de baixo custo, para uso em geradores elétricos de pequeno porte, em que materiais com mudança de fase atenuam as variações de energia solar típicas do Brasil. A equipe LABTUCAL/UFSC tem grande conhecimento prévio no desenvolvimento de receptores solares, de trocadores de calor compactos e na união por difusão de aços e ligas especiais para as mais diversas aplicações. Por outro lado, o LABREN/INPE acumula décadas de levantamento de dados sobre a irradiação solar no Brasil, a qual sofre a influência da região e da variação de nuvens. O presente projeto permite que esforços nestas áreas sejam direcionados para o desenvolvimento de um protótipo em escala real.

Coordenadores: Marcia B. H. Mantelli (LABTUCAL/UFSC) / Rodrigo Santos Costa (LABREN/INPE)

Financiador: FINEP

O projeto visa desenvolver métodos para quantificar o potencial solar em áreas alagadas e realizar uma estimativa do potencial de geração por UFFs em reservatórios das UHEs brasileiras. Para tal, será implementado um novo método de estimativa de nebulosidade sobre áreas alagadas no modelo BRASIL-SR, que considera a geometria satélite-terra-sol no cálculo das funções de reflectância a partir de imagens do canal visível do satélite GOES16.

Coordenador: Fernando Ramos Martins

Integrantes: Enio Bueno Pereira, Alexandre Araujo dos Santos, Gilberto Fernando Fisch, Cledson Akio Sakurai, Marcelo Pizzuti Pes, Gerson Maximo Tiepolo, Madeleine Sánches Gácita Casagrande, Francisco José Lopes de Lima, Rodrigo Santos Costa, André Rodrigues Gonçalves, Ricardo da Silva Benedito, Edson Ricardo Calado Sabino, Manoel Henriques de Sá Campos Filho, Ruy Morgado de Castro

Financiador: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Este projeto irá oferecer ao Brasil um laboratório para ensaios e desenvolvimento de arranjos instrumentais, equipamentos, metodologias e estruturas destinadas a prospecção do potencial eólico offshore. O Laboratório Nacional para Estudos Micrometeorológicos e Metodológicos Aplicado ao Aproveitamento Energético Offshore (LabWind) visa ser um avançado laboratório ambiental para testes de conceitos, métodos e instrumentos de interesse da energia eólica offshore, em local de fácil acesso e que reproduz campos de vento, ondas e correntes geradas pelo vento em intervalos suficientes a fim de assegurar testes preliminares e ajustes antes que tais procedimentos, métodos, instrumentos e plataformas possam ser levadas às condições severas e de elevado custo operacional típicas do ambiente offshore.

Coordenador: Arcilan Trevenzoli Assireu

Integrantes: Fernando Ramos Martins, Felipe Mendonça Pimenta, Enio Bueno Pereira, Gilberto Fernando Fisch, Rodrigo Santos Costa, André Rodrigues Gonçalves, Ramon Moraes de Freitas, Vinícius Siqueira Oliveira Carvalho, José Antônio Aravéquia, Shigeaki Leite de Lima

Financiador: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Coordenadores: André Rodrigues Gonçalves, Rodrigo Santos Costa

Financiador: ---

Projeto financiado por GIZ com o intuito de promover integração e interação entre as instituições latino americanas envolvidas com a aquisição de dados solarimétricos e meteorológicos aplicados ao setor de energia.

Coordenador: Juan Steve Carceres Pacheco

Integrantes: Fernando Ramos Martins, Enio Bueno Pereira, Roberto Zilles, André Rodrigues Gonçalves, Rodrigo Santos Costa, Rodrigo Alonso-Suárez, Rosana Aristegui, Patricia Echeverria, Gilberto Figueiredo, Anahi Lanson

Financiador: Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH / Kreditanstalt fur Wiederaufbau

O projeto está em andamento.

Coordenador: Fernando Ramos Martins

Integrantes: Madeleine Sánches Gácita Casagrande, Francisco José Lopes de Lima

Financiador: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Os biomas Cerrado e Caatinga possuem os principais estoques de terras disponíveis para expansão agrícola no Brasil, além de possuírem áreas de elevado potencial solar e eólico. Seus recursos naturais são essenciais para a regulação do clima e bem-estar humano. O objetivo geral desta proposta é, através de uma abordagem participativa, que integre métodos qualitativos e quantitativos das ciências naturais e sociais em múltiplas escalas, propor estratégias que permitam a transição para um futuro sustentável nestes dois biomas, através da definição de cenários e indicadores que reconciliem as dimensões econômicas, sociais e ambientais (os três pilares da sustentabilidade) na produção agrícola, energética e uso de recursos naturais. O projeto está organizado em etapas com objetivos específicos. A Etapa 1 consiste na produção de indicadores sobre as dimensões social, econômica, institucional e ambiental da área de estudo, visando à construção de índices de sustentabilidade que reflitam a situação atual (passado e presente) em alinhamento com demandas nacionais. A Etapa 2 foca no futuro da área de estudo, através da construção de cenários qualitativos e quantitativos, construídos de modo participativo. Elementos de histórias sobre o futuro serão quantificados, gerando projeções espacialmente explícitas de mudanças de uso da terra, do clima regional e seus impactos (traduzidos em um conjunto expressivo de indicadores socioambientais, incluindo recursos hídricos, vegetação, biodiversidade, agricultura, energia, descargas elétricas atmosféricas, ciclos biogeoquímicos, entre outros). Por fim, a Etapa 3 engloba atividades de síntese entre as escalas, assim como de análise de mecanismos de transformação social visando alcançar a sustentabilidade (trajetórias).

Coordenador: Jean Pierre Henry Balbaud Ometto

Integrantes: Fernando Ramos Martins, Felipe Siqueira Pacheco, Plínio Carlos Alvalá, Rodrigo Santos Costa, André Rodrigues Gonçalves, Evandro Albiach Branco, Gustavo Felipe Balué Arcoverde, Camille Lanzarotti Nolasco, Luciana de Souza Soler, João Arthur Pompeu Pavanelli, Laura de Simone Borma, Lincoln Muniz Alves, Angelica Giarolla, Flávio de Carvalho Magina, Francisco Gilney Silva Bezerra, Gilvan Sampaio de Oliveira, Guillermo Oswaldo Obregón Párraga, Jorge Alberto Bustamante, Luciano Marani, Marcos Barbosa Sanches, Maria Cristina Forti, Manoel Ferreira Cardoso, Viviane Regina Algarve

Financiador: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

O principal objetivo deste estudo foi possibilitar a avaliação e caracterização da variabilidade temporal da cobertura de nuvens e sua influência no recurso solar incidente na superfície, informação importante para projetos de sistemas de geração de energia que empreguem tecnologia solar. Para tanto foi desenvolvida metodologia para estimar a frequência de ocorrência de cada valor de espessura ótica de nuvem para qualquer ponto do território brasileiro a partir de imagens de satélite, gerando estatísticas de frequência de nuvens, traduzidas na forma de índices específicos. Estes mapas regionais serão úteis para avaliar o impacto que a nebulosidade pode causar sobre diferentes plantas heliotérmicas, devido à inércia térmica específica de cada planta, ou mesmo à rede de transmissão de energia, uma vez que permitirá inferir o espectro de transientes esperado para cada região.

Coordenador: Enio Bueno Pereira

Financiador: Centro de Pesquisa e Desenvolvimento Leopoldo Américo Miguêz de Mello (CENPES)

A previsão da disponibilidade de irradiação solar é de primordial importância para as centrais geradoras fotovoltaicas e heliotérmicas, uma vez que são dependentes de fatores meteorológicos. A escala considerada nas previsões pode variar de minutos a dias. O objetivo deste estudo foi o desenvolvimento e a integração de um sistema híbrido de previsão de irradiação solar através da combinação de diferentes metodologias. Foram desenvolvidos métodos de previsão por câmeras imageadoras de céu instaladas em solo para um horizonte de 30 minutos através da projeção de movimento de nuvens. No horizonte de 1 a 6 horas foram utilizadas imagens de satélite para a obtenção de campos futuros de nuvens e consequentemente previsões de irradiância solar através de modelos de transferência radiativa. Por fim, foi utilizada modelagem meteorológica de mesoescala ajustada por redes neurais artificiais para fornecer previsões no horizonte de 12 a 72 horas. Os resultados serão validados em uma planta heliotérmica piloto desenvolvida por instituições parceiras do INPE. Espera-se que os resultados tragam um ganho de previsibilidade da geração solar no país, reduzindo riscos e trazendo segurança para a inserção da geração solar no sistema interligado nacional.

Coordenador: Enio Bueno Pereira

Financiador: Centro de Pesquisa e Desenvolvimento Leopoldo Américo Miguêz de Mello (CENPES)

Um consórcio de mais de 200 cientistas de 38 grupos de pesquisa de 15 estados brasileiros, com o apoio de 12 instituições de 11 países, está envolvido no 2º projeto INCT-Mudanças Climáticas (INCT-MC). Este novo projeto é continuidade do INCT-MC anterior (2009 a 2014) e baseia-se nos resultados científicos e tecnológicos obtidos por ele, onde foram abordados e desenvolvidos os seguintes estudos: base científica das mudanças ambientais globais; impactos, adaptação, vulnerabilidade; mitigação e esforços de inovação tecnológica em modelos do sistema climático, geo-sensores e sistema de prevenção de desastres naturais. Mais informações sobre o INCT-MC anterior podem ser obtidas em: http://inct.ccst.inpe.br/. Nesta continuação do INCT-MC serão aplicados os principais resultados científicos do INCT anterior. Entre eles podemos mencionar a grande contribuição científica para os relatórios do IPCC AR5 e o PBMC e também o reforço científico da Rede CLIMA. O INCT-MC anterior mostrou, entre outras coisas, que os extremos de chuva (similares aos que causaram as enchentes e deslizamentos de terra na região serrana de Rio de Janeiro em janeiro de 2011) estão sendo mais frequentes e intensos desde 1950, podendo gerar vulnerabilidade em áreas de alta densidade populacional no Sudeste do Brasil. Esta vulnerabilidade pode aumentar no futuro se medidas de redução de riscos aos desastres naturais não forem criadas e implementadas.

Coordenador: Tercio Ambrizzi

Financiadores: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Projeto complementar ao Projeto NoPa em parceira com a Libiniz Universität Hannover financiado por DAAD/GIZ para envolvimento de estudantes de graduação do Instituto do Mar, UNIFESP, campus Baixada Santista.

Coordenador: Fernando Ramos Martins

Integrantes: Wellington Winícius Ferreira Fonseca, Marcelo Pizzuti Pes, Tobias Emanuel Portis

Financiadores: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Coordenador: Fernando Ramos Martins (UNIFESP)

Integrantes: Marcelo Pizzuti Pes, Eduardo Weide Luiz, Rodrigo Santos Costa, Francisco José Lopes de Lima, Gunther Seckmeyer

Financiador: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Como a energia proveniente do Sol participa de diversos processos atmosféricos, os modelos de mesoescala para previsão de tempo estimam a radiação solar incidente na superfície. Estas estimativas encontram aplicações na agropecuária, na arquitetura e no setor de energia. No setor energético, as previsões de radiação solar de curto prazo podem ser empregadas nas atividades de geração (operação de sistemas híbridos que utilizem energia solar) e de distribuição de energia elétrica (previsão de despacho de carga em linhas de transmissão). A descrição da maioria dos fenômenos atmosféricos por meio de equações diferenciais envolve incertezas causadas pelos métodos de modelagem. Uma estratégia para lidar com as incertezas em modelos numéricos de previsão é aplicar um Model Output Statistical (MOS), alimentado pelos dados produzidos pelos modelos numéricos. A metodologia MOS é uma técnica de refinamento da previsão que consiste em determinar uma relação estatística entre um preditando e variáveis previstas por um modelo numérico em diferentes horizontes de previsão. A utilização desta técnica vem se apresentando como fundamental na prática operacional da previsão numérica. O projeto proposto tem por meta desenvolver metodologia de modelagem de alta resolução com uso do modelo WRF (Weather Research and Forecasting) para estimativa e previsão de irradiação solar na superfície considerando as características climáticas e ambientais encontradas no território brasileiro, adotando métodos de inteligência artificial como técnica de refinamento estatístico e redução de incertezas das estimativas e previsões.

Coordenador: Fernando Ramos Martins (UNIFESP)

Integrantes: Francisco José Lopes de Lima, Isabelle Sardinha Leonardo Campos

Financiador: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Iniciação científica com a finalidade de estudo da espessura ótica dos aerssóis em cidades da costa do Sudeste Brasileiro (Rio de Janeiro e Santos) com base em dados de produtos MODIS e observações em superfície da rede AERONET.

Coordenadora: Madeleine Sánches Gácita Casagrande

Integrantes: Fernando Ramos Martins, Giovanna Bonafé Maurício

Financiador: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Coordenador: Fernando Ramos Martins (UNIFESP)

Financiador: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

O conhecimento da variabilidade dos recursos energéticos em função da variabilidade climática é relevante não só para o planejamento energético do país, mas também para a avaliação da viabilidade econômica e detalhamento técnico de projetos e investimentos na produção e inserção dessas fontes renováveis no sistema de distribuição da eletricidade. Os estudos de viabilidade econômica e de planejamento energético deverão levar em conta os impactos climáticos e ambientais de curto, médio e longo prazo, como aumento ou redução de precipitação, aumento da frequência de tempestades ou alterações na cobertura do solo, etc. Exemplificando, o aumento da velocidade de ventos acima de valores de tolerância especificados no projeto de uma fazenda eólica pode impedir a produção de energia em virtude dos riscos de dano ao sistema mecânico dos aerogeradores instalados. Em decorrência, podem haver perdas econômicas e técnicas se esse aumento não for previsto no desenvolvimento do projeto.

Coordenador: Fernando Ramos Martins (UNIFESP)

Coordenador: Enio Bueno Pereira, Rodrigo Santos Costa, André Rodrigues Gonçalves, Francisco José Lopes de Lima, Vaítsa Haratsaris, Thaiane Gambarra Soares, Isabelle Sardinha Leonardo Campos

Financiador: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Este projeto tem como objetivo apresentar uma proposta para atração de Jovem Talento que atualmente desenvolve sua carreira de pesquisador em instituição de pesquisa japonesa na área de modelagem numérica aplicada à previsão de irradiância solar na superfície e de geração fotovoltaica. O Jovem Talento vem desenvolvendo um trabalho de qualidade que tem proporcionado relevantes resultados, levando a publicações em periódicos internacionais de elevado fator de impacto.

Coordenador: Fernando Ramos Martins

Integrantes: Enio Bueno Pereira, Ana Paula Cruz de Sousa

Financiador: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Com os impactos ambientais causados por fontes hídricas e combustíveis fósseis, a preocupação do esgotamento de tais recursos, aumentou a demanda por fontes alternativas de energia, em especial as renováveis. O trabalho desenvolvido tem como objetivo caracterizar o potencial eólico do estado de São Paulo, estudar o comportamento anual e sazonal do regime de ventos nas estações meteorológicas automáticas do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) e compara-los com os dados do Atlas Eólico do Estado de São Paulo fornecidos pela Subsecretaria de Energia Renováveis do Estado de São Paulo. O projeto também visa o desenvolvimento de metodologias de modelagem numérica para a avaliação do potencial energético disponível no território do estado. Estudos estão sendo iniciados para avaliar o impacto social deste recurso energético em regiões de menor desenvolvimento humano.

Coordenador: Fernando Ramos Martins

Integrantes: Lucía Iracema Chipponelli Pinto, Henrique Cardoso Köpke de Vasconcellos Machado, Rafael Garcia, Eduardo Pádua Machado, Marcel Albertini Toledo de Paula, Maryana Ishi Mello

Financiador:  

Projeto concluído.

Coordenador: Fernando Ramos Martins

Integrantes: Luiz Eduardo Weide, Alice dos Santos Macedo, Ana Paula Cruz de Sousa, Jessika Carolina Biancamano Faria

Financiador:  

Desenvolvimento de modelos de transferência da radiação solar na atmosfera adaptados as características do clima e condições ambientais sazonais especificas das diversas regiões mesoclimáticas brasileiras, conjugando dados de satélite com dados de superfície, para geração de series sintéticas de radiação solar global, direta, difusa e direta normal no nível da superfície terrestre com menor incerteza.

Coordenador: Enio Bueno Pereira

Financiador: Centro de Pesquisa e Desenvolvimento Leopoldo Américo Miguêz de Mello (CENPES)

Este projeto visou consolidar a investigação do potencial de aproveitamento eólico em reservatórios hidrelétricos tendo em vista o cenário atual e os cenários futuros projetados pelo IPCC, face a influência das mudanças climáticas. Este estudo (piloto) foi realizado para quarto importantes reservatórios hidrelétricos no estado de Minas Gerais: Furnas, Três Marias, Itumbiara (divisa de Minas Gerais e Goiás) e Estreito (divisa de Minas Gerais e São Paulo).

Coordenador: Arcilan Treviseu (UNIFEI)

Financiador: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)

O projeto teve como objetivo principal o estabelecimento de parceria de longa duração entre o LABREN/DIIAV/INPE e o grupo de Meteorologia da Energia da Universidade de Oldenburg (EnMetOL), Alemanha, para o desenvolvimento de métodos e ferramentas de meteorologia aplicados especificamente para as demandas do setor energético no que tange a variabilidade espacial e temporal do potencial energético das fontes solar e eólica. Os resultados e produtos gerados por esta parceria contribuíram para impulsionar a inserção de fontes renováveis solar e eólica na matriz energética. No escopo deste projeto, parte do programa NoPa da CAPES, foi dada ênfase na qualificação e formação de recursos humanos por meio de intercâmbio de pesquisadores e estudantes de doutorado, estabelecimento de uma agenda conjunta de atividades de pesquisa e o desenvolvimento de métodos e ferramentas para prestação de serviços ao setor de energia.

Coordenador: Enio Bueno Pereira

Financiador: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

O projeto realizou estimativas dos impactos das alterações do clima futuro decorrentes do aquecimento global nos potenciais das energias solar e eólica do Brasil para os períodos de 2010-2040, 2040-2070 e 2070-2100. O projeto também visou disponibilizar prognósticos desses impactos para três cenários de emissões de gases de efeito estufa: A2, B2 e A1B, conforme classificação apresentada em relatórios do IPCC.

Coordenador: Fernando Ramos Martins (UNIFESP)

Financiador: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Criação de modelo de transferência radiativa na atmosfera que permita estimar a irradiação solar incidente no território nacional do Chile com o processamento de imagens de satélite, levando em conta suas condições geográficas e climáticas particulares. Para isso, o modelo Brasil-SR do INPE foi modificado e adaptado às condições chilenas.

Coordenador: Rodrigo Escobar Moragas (Universidade do Chile)

Financiador: Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica (Cooperação)

Desenvolvimento de metodologia para a previsão de energia eólica de curto prazo adequada a região do Nordeste brasileiro, embasada nas previsões numéricas disponibilizadas operacionalmente no país e compatível com o clima tropical, permitindo assim que as usinas eólicas adquiram maior competitividade e o sistema elétrico seja gerenciado de forma otimizada. Uma das maiores dificuldades para o desenvolvimento de pesquisas sobre vento para fins de aproveitamento eólico é a base de dados existente. Além da escassez de dados anemométricos, há também uma lacuna em termos de conhecimento da camada limite atmosférica (CLA), principalmente na região de maior potencial, o Nordeste. O projeto foi realizado através de uma parceria entre três instituições: UFAL, INPE e CTA.

Coordenador: Roberto Fernando da Fonseca Lyra

Financiador: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Geração e organização, em base de dados geo-referenciada, de informações técnico-científicas contendo dados ambientais, dados de recursos renováveis e informações sobre tecnologia e infra-estrutura disponível no Brasil.

Coordenador: Enio Bueno Pereira

Financiador: Programa das Nações Unidas Para o Meio Ambiente (PNUMA)

O subprojeto visa realizar um estudo sobre os impactos dos diversos cenários de mudanças climáticas globais sobre o fluxo da radiação solar incidente e sobre o regime de ventos e, desta forma, estimar como essas mudanças irão alterar seus potenciais energéticos no Brasil no longo, médio e curto prazos.

Coordenador: Enio Bueno Pereira

Financiador: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Levantamento dos recursos de energia solar no Brasil, através da coleta, qualificação e distribuição de dados solares da rede nacional de coleta de dados ambientais SONDA e pela modificação do modelo de radiação BRASIL-SR para utilização de dados semi-horários de satélite.

Coordenador: Enio Bueno Pereira

Financiador: Centro de Pesquisa e Desenvolvimento Leopoldo Américo Miguêz de Mello (CENPES)

Coordenador: Enio Bueno Pereira

Financiador: Programa das Nações Unidas Para o Meio Ambiente (PNUMA)

O Brasil é crucial para mitigar as mudanças climáticas e evitar a perda de biodiversidade. No entanto, dependendo do caminho para transição energética, as grandes obras de infraestruturas de energia podem causar consequências negativas, como conflitos no uso e cobertura do solo e desmatamento. Além disso, as mudanças climáticas podem afetar a disponibilidade de recursos de energia renovável, resultando na implantação inadequada de novas infraestruturas em determinados locais. Para explorar estas complexidades, propomos a utilização do método de 'modelagem para gerar alternativas' (MGA) incorporado no Calliope, um modelo de energia baseado em programação linear, que visa minimizar os custos. MGA explora alternativas próximas à solução ótima não excedendo 5% do custo total do sistema. Ao combinar cinco camadas principais - demanda, política, mudanças climáticas, dados meteorológicos e alternativas - serão gerados 1.600 soluções energéticas de longo prazo para o Brasil. O modelo e os cenários contam com uma abordagem extensiva de dados preparada em uma etapa de pré-processamento. Primeiro, realizaremos uma simulação e correção de viés da recursos eólico e solar utilizando dados de reanálise ERA-5. Em segundo lugar, serão utilizados dados geoespaciais para calcular a disponibilidade de terras e a capacidade máxima energética que pode ser implantada em determinada zona. Em terceiro, serão aplicados fatores de mudanças climáticas (CCF) aos recursos renováveis para avaliar seus impactos sobre o sistema de energia brasileiro. Esta proposta está inserida no escopo do INCT-Mudanças Climáticas 2, componente Segurança Energética, que implementou a metodologia para cálculo do CCF para os recursos de energia solar e eólica, de modo que esta proposta dará continuidade com desenvolvimento de ajustes ao modelo energético brasileiro. Por último, cada cenário será analisado e categorizado em indicadores de sustentabilidade e energia.

Aluna: Paula Conde Santos Borba

Grau: Pós-doutorado

Orientador: Fernando Ramos Martins

Financiador: FAPESP

A tese de doutorado em execução busca avaliar as variações dos recursos eólico e solar em todos os municípios brasileiros com usinas instaladas até o ano de 2024, entre um período futuro e um período de referência. Para desenvolver este estudo serão utilizados modelos climáticos globais do Coupled Model Intercomparison Project 6 - CMIP6, considerando dois cenários de emissões de GEE (SSP2 - 4.5 e SSP5 - 8.5).

No final do ano de 2024, 116 municípios brasileiros tinham pelo menos uma usina de geração eólica instalada e 48 municípios tinham pelo menos uma usina solar fotovoltaica. Para permitir operacionalizar uma análise de todos estes locais, no presente estudo os municípios serão agrupados homogeneamente de acordo com seu recurso energético através da metodologia de clusterização K-médio. Com a análise dos clusters, será possível identificar variações na intensidade e variabilidade dos recursos climáticos em cada cenário futuro, permitindo entender as tendências em cada região.

Os resultados mostrarão os clusters com maiores variações entre os períodos analisados, apresentando tanto regiões que futuramente podem aumentar seu potencial energético como também as regiões que apresentam redução de sua capacidade. Também será possível verificar o impacto sazonal e interanual causado pela variação da frequência de ocorrência de eventos climáticos de maior e menor intensidade. Estas informações podem subsidiar os diferentes órgãos de planejamento e operação do sistema elétrico brasileiro tanto para adequações na operação energética de uma matriz mais renovável, seja identificando a variabilidade interanual entre as fontes e os consequentes períodos onde a segurança energética pode ser impactada, como também a complementariedade entre as mesmas. E considerando que a implantação de usinas eólicas e solares fotovoltaicas deve permanecer em alta, o presente estudo pode subsidiar também a expansão do setor, identificando os locais que apresentam melhor retorno energético considerando diferentes cenários climáticos futuros.

Aluno: Felipe Husadel Poyer

Grau: Doutorado

Orientador: Enio Bueno Pereira

Financiador: CAPES

O setor energético é um dos que mais contribuem com a emissão de gases de efeito estufa. Dados da Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura indicam que mais de 30% destas emissões estão associadas à produção de energia e calor. A geração de energia elétrica de fontes renováveis depende de avaliações prévias da disponibilidade e variabilidade dos recursos associados. Modelos computacionais são uma forma de obter-se essas informações para fins de planejamento e gestão de empreendimentos nessa área. Para tanto, os modelos devem ser capazes de representar com acurácia os fenômenos físicos, levando em consideração fatores atmosféricos locais. No entanto, modelos de transferência radiativa empregados nos estudos de irradiância solar são limitados e ineficientes na separação da irradiância global calculada em suas componentes direta normal e difusa.

Este trabalho visa implementar mecanismos de separação dessas componentes e aprimorar a modelagem espectral adotada no modelo BRASIL-SR, cuja importância no país é demonstrada por seu uso na elaboração do Atlas Brasileiro de Energia Solar. As funcionalidades aqui propostas possibilitarão que o modelo gere mapas mais acurados das componentes radiativas, contribuindo para o planejamento e desenvolvimento da matriz energética brasileira com base em fontes renováveis e também com outros setores da sociedade para os quais a avaliação espectral da irradiância solar é informação necessária, como os de saúde (radiação ultravioleta) e produtividade agrícola (radiação fotossinteticamente ativa), entre outros.

Aluno: Antonio Maurício Zarzur

Grau: Doutorado

Orientador: Enio Bueno Pereira

Financiador: CAPES

O acesso à eletricidade confiável e sustentável ainda é um desafio em regiões remotas como a Amazônia brasileira, onde os sistemas isolados de energia dependem de combustíveis fósseis. Esta tese adotou uma abordagem multidimensional para avaliar o potencial de configurações híbridas que apoiem a transição energética nesses sistemas. Para tanto, foram realizadas visitas de campo a dois sistemas no estado do Amazonas (Careiro da Várzea e Rio Preto da Eva) e avaliado o potencial de aproveitamento de recursos energéticos renováveis locais. A partir disso, foi construído o modelo SISOL-AmazonBR, baseado na estrutura de código aberto Calliope, que possibilita a formulação de cenários de alta penetração de energias renováveis. O modelo integra séries temporais horárias, dados técnico-econômicos e restrições de uso da terra para avaliar cinco cenários, incluindo a eliminação progressiva e o banimento total do uso de combustíveis fósseis. As configurações consideram combinações de energia solar fotovoltaica, baterias e hidrogênio verde. O modelo otimiza, simultaneamente, a expansão da capacidade e o despacho em alta resolução espacial e temporal, minimizando o custo total e/ou as emissões de gases de efeito estufa. Os resultados apresentam caminhos otimizados, resilientes, sensíveis ao contexto e operacionalmente realistas para a descarbonização dos sistemas isolados na região amazônica, incorporando de forma integrada dimensões técnicas, econômicas e socioambientais.

Aluna: Meiriele Alvarenga Cumplido

Grau: Doutorado

Orientadores: Enio Bueno Pereira / Ricardo Rüther.

Financiador: CAPES

Este estudo investigou a caracterização e a previsão de irradiância solar (GHI) em curtíssimo prazo na Amazônia Central, utilizando medidas de irradiância em superfície e estimativas de fração de cobertura de nuvens a partir de uma câmera all sky. Foram realizadas análises descritivas das variáveis envolvidas, verificando-se que a variabilidade está positivamente correlacionada com o número de eventos de sobreirradiância e que nuvens baixas são as principais responsáveis por eventos intensos de sobreirradiância e rampas abruptas de GHI, dentro da metodologia proposta. Foi proposta uma nova métrica (o Índice Dinâmico Agregado de Sobreirradiância, DAOI), capaz de capturar padrões sazonais em nível de minuto, diário e anual associados à dinâmica das nuvens. Modelos autorregressivos não lineares com entradas exógenas (NARX) foram utilizados, implementados com redes neurais artificiais e otimizados por meio de algoritmos genéticos multiobjetivo (MOGA), com diferentes restrições e combinações de variáveis de entrada. Os modelos superaram a linha de base da persistência, com reduções de RMSE de até 32,5% nos primeiros 10 minutos de previsão, mesmo utilizando signifi cativamente menos informações de entrada do que estudos anteriores - um desafio ampliado pelas características atmosféricas da região tropical. O modelo com melhor desempenho na previsão de GHI em curtíssimo prazo apresentou alta habilidade na detecção de eventos de sobreirradiância, especialmente sob condições de céu variável, mantendo desempenho confiável por até 20–30 minutos à frente (medida-F1 média de 0,65 nesse intervalo). Esses resultados contribuem para o avanço da previsão de variabilidade solar em escalas sub-horárias, com implicações relevantes tanto para a meteorologia aplicada quanto para o planejamento e operação de sistemas fotovoltaicos.

Aluno: Vinicius Roggério da Rocha

Grau: Doutorado

Orientador: Gilberto Fisch

Financiador: CAPES

Os módulos fotovoltaicos em geral têm sido avaliados em condições muito bem controladas levando em consideração o espectro solar padrão conforme norma ASTM G-173-03 elaborado com dados da América do Norte. Tendo em vista que o clima norte americano é particular daquela região e que o espectro em campo tende a variar durante o ano, pode-se afirmar que tal avaliação pode não ser representativa para as condições encontradas ao longo de todo território brasileiro. Por isso, este trabalho tem por objetivo realizar uma avaliação preliminar do efeito das variações espectrais no desempenho de módulos fotovoltaicos de seis tecnologias diferentes em uma determinada região do Brasil.

Aluno: Guilherme Marques Neves

Grau: Doutorado

Orientadores: Enio Bueno Pereira / Waldeir Amaral Vilela

Financiador: CAPES

O sistema climático global apresenta variações que afetam a disponibilidade dos recursos energéticos. A análise de variabilidade dos recursos energéticos é de grande importância para o planejamento energético nacional, podendo ainda trazer benefícios a outros setores da sociedade. Têm-se ainda que estudos quanto a influência da variabilidade atmosférica sobre a disponibilidade dos recursos solar e eólico são escassos, principalmente para escalas interanuais e interdecadais. A partir de dados climáticos que compreendem reanálises de modelos atmosféricos, imagens de satélite e observações em superfície e utilizando-se técnicas de análise estatística multivariada pretende-se investigar, em conjunto, de que maneira os recursos solar, eólico e hidráulico variam sobre o território nacional, com ênfase em escalas sazonais e interanuais. Essa variabilidade temporal entre diferentes fontes permite explorar possíveis complementariedades, enquanto sua variabilidade espacial permite que se quantifique o efeito de suavização das curvas de carga, fenômeno de suma importância em um país de dimensões continentais como o Brasil. Por conseguinte, pretende-se identificar regiões favoráveis a instalação de cada tipo de planta geradora a partir de modelos de otimização espacial, obtendo-se padrões de distribuição de unidades geradoras que minimizem o risco de escassez de energia. Estudos deste tipo tornam-se gradativamente mais relevantes na medida em que se caminha para uma matriz elétrica diversificada e evidenciam-se como fundamentais para a sustentabilidade das principais economias do mundo. Espera-se que os resultados deste trabalho constituam mais uma fonte de informações a dar suporte as decisões do governo no planejamento da expansão do sistema elétrico nacional.

Aluno: André Rodrigues Gonçalves

Grau: Doutorado

Orientador: Enio Bueno Pereira

Financiador: Inexistente

Em um cenário de mudanças climáticas globais e de esgotamento dos ecossistemas, a crescente demanda por recursos naturais implica na adoção de novas práticas nas atividades humanas. O conceito Nexus faz a leitura da inter-relação entre Água, Energia e Alimento e como ações podem afetar sistematicamente os três elementos. Propõe uma gestão apropriada, baseada em informação e governança, para garantir a disponibilidade e o acesso aos recursos no longo prazo.

No Brasil, a bacia do rio São Francisco é um território emblemático para o conceito Nexus, onde a água é demandada na geração de energia, produção de alimentos e uso direto pela população. Os períodos de seca intensificam a disputa pela água, com efeitos sociais, econômicos e políticos. Ao mesmo tempo, a irradiação solar é um recurso abundante na região, com um nível médio superior a 5 kWh/m²/dia. Subutilizado até agora, seu uso para gerar eletricidade tem potencial de reduzir a reserva de água, com possibilidade de alterar o índice de sustentabilidade da região.

Nesse contexto, a pesquisa objetiva analisar cenários de aplicação de tecnologias de fonte solar para gerar eletricidade em diferentes arranjos funcionais, econômicos, espaciais e de uso da terra. Nexus e Avaliação de Ciclo de Vida serão ferramentas metodológicas adotadas para compor os cenários e quantificar os indicadores de recursos. Os cenários visarão fornecer informações à tomada de decisão e subsidiar governança e políticas públicas apropriadas à segurança hídrica, energética e alimentar em uma região com assimetria nos usos de recursos.

Aluno: Érica Ferraz de Campos

Grau: Doutorado

Orientador: Enio Bueno Pereira

Financiador: CAPES

A pesquisa consiste em analisar as características espectrais dos materiais que compõe as superfícies urbanas no Brasil, sua relação com o uso da terra e demanda de energia. Tem o objetivo de fornecer informações técnicas que resultem na atenuação do fenômeno de aquecimento das áreas urbanas, denominado Ilha de Calor. A metodologia consiste em analisar o fenômeno na escala do edifício e na escala das cidades e através de modelos e simulações promover a interação com dados reais: materiais, métodos construtivos, clima e uso. O resultado deste projeto pretende complementar informações sobre os fatores que determinam a eficiência energética das cidades, o bem estar humano e a preservação ambiental e fornecer subsídios para implantação de parâmetros urbanísticos relacionados.

Aluno: Fabiana Lourenço e Silva Ferreira

Grau: Doutorado

Orientador: Enio Bueno Pereira

Financiador: CAPES

O modelo de transferência radiativa BRASIL-SR foi desenvolvido pelo LABREN/CCST/INPE e utiliza imagens de satélite em conjunto com dados climatológicos médios mensais para o cálculo de estimativas de irradiação solar incidente, permitindo mapear os locais propícios para o aproveitamento do recurso solar. As estimativas fornecidas pelo modelo têm foco nos resultados mensais e ainda na transmitância atmosférica calculada apenas para médias horárias no centro do intervalo mensal, devido ao alto custo computacional. Apesar de exaustivamente validado e de apresentar erros na mesma ordem de outras ferramentas computacionais da literatura, as extrapolações realizadas implicam em maiores valores de viés nas estimativas de irradiação horaria e diária. Este trabalho teve por objetivo otimizar o desempenho computacional do modelo BRASIL-SR em sistemas com múltiplos núcleos, através da utilização de diretivas de paralelização do OpenMP com escalonamento dos laços e alteração nos dados de entrada e saída para o formato em NetCDF. O tempo de processamento do modelo BRASIL-SR foi reduzido de 27 horas para 1 hora e 30 minutos, utilizando 24 threads. Outras técnicas tradicionais de otimização, como blocagem e vetorização, também foram investigadas, mas não apresentaram uma melhoria no desempenho devido à estrutura do código do modelo. Com o resultado inicial desta pesquisa, foi possível alterar o modo de calculo da transmitância, que antes era calculado para o centro do intervalo mensal, para o calculo diário da transmitância. Um script foi desenvolvimento para a execução do préprocessamento e processamento do modelo, obtendo um tempo total de préprocessamento e processamento de 1 hora e 40 minutos, uma melhora de 3700%. A utilização do modelo paralelizado com OpenMP, juntamente com os scripts Python, desenvolvidos para a operacionalização do modelo, será determinante para o desenvolvimento de modelos de previsão de irradiação solar de curto e curtíssimo prazo, sendo de extrema relevancia para tomada de decisão de diversos atores, como por exemplo o Operador Nacional do Sistema Elétrico.

Disponível em Produção / Teses e Dissertações

Aluno: Jefferson Gonçalves de Souza

Grau: Mestrado

Orientador: Celso Luiz Mendes / Rodrigo Santos Costa

Financiador: CAPES

A variabilidade da energia solar é uma das mais importantes questões na integração da energia solar na rede de energia. O desenvolvimentos de métodos de estimativa do movimento das nuvens e da consequente flutuabilidade na geração de energia tornam esse estudo de grande importância para o setor energético brasileiro. Desta forma, o trabalho teve como objetivo classificar e estudar as nuvens em diferentes regiões do território brasileiro, utilizando imageadores do céu, para um conhecimento climatológico regional e possíveis previsões de curto prazo do movimento das mesmas.

Aluno: Eduardo Weide Luiz

Grau: Doutorado

Orientador: Enio Bueno Pereira

Financiadores: CAPES / CNPq

O objetivo do trabalho foi realizar uma avaliação criteriosa para a estimativa e previsão de curto prazo e alta resolução do potencial eólico em alta resolução espacial através de simulações com duas versões do modelo WRF (WRF-Real e WRF-LES) para algumas regiões do Nordeste do Brasil.

Aluno: Lucía Iracema Chipponelli Pinto

Grau: Doutorado

Orientador: Enio Bueno Pereira

Financiador: CAPES

Sendo de conhecimento que o Brasil possui enorme potencial do recurso de energia solar, o presente projeto se propôs a desenvolver uma metodologia para a previsão sazonal de irradiação solar, visando a exploração comercial de plantas fotovoltaicas, com o intuito de contribuir com o planejamento energético do país, reduzir a necessidade de operação de plantas termelétricas que utilizam combustíveis fósseis e amenizar os riscos à segurança energética nacional. Isso foi feito através de abordagem envolvendo o tratamento de dados históricos, modelagem numérica e utilização de redes neurais artificiais, afim de buscar uma análise conjunta das informações obtidas.

Aluno: Maria Francisca Azeredo Velloso

Grau: Doutorado

Orientador: Enio Bueno Pereira

Financiador: CAPES

Foi realizado o estudo de variações e mudanças climáticas dos ventos extremos mínimos e máximos a 10m a partir da base de dados de vento a 10m dos aeródromos brasileiros e do downscaling para a América do Sul do modelo global HadCM3 feito pelo modelo regional ETA climático para o cenário futuro de 2010 a 2100 do cenário A1B do IPCC AR4. Foi também feita correção do viés das saídas do modelo EtaHadCM3 empregando-se o método de Redes Neurais Artificiais.

Aluno: Marcelo Pizzuti Pes

Grau: Doutorado

Orientadores: Enio Bueno Pereira / José A. Marengo

Financiadores: INCT / CAPES

O modelo WRF foi utilizado para gerar previsões de radiação solar em superfície para o Nordeste brasileiro, as quais foram ajustadas por modelos estatísticos baseados em regressões lineares múltiplas e redes neurais artificiais.

Aluno: Francisco José Lopes Lima

Grau: Doutorado

Orientador: Enio Bueno Pereira

Financiadores: CAPES / CNPq

A pesquisa teve como objetivo desenvolver metodologias para estimar parâmetros de nebulosidade utilizando dados de irradiação de onda longa incidente na superfície, juntamente com dados meteorológicos medidos em estações de superfície em duas localidades, Brasília (DF) e Petrolina (PE). A primeira metodologia empregou conceitos de física atmosférica para a estimativa da fração de cobertura de nuvens e apresentou comportamento similar à climatologia das localidades estudadas. O segundo método propôs a utilização de Redes Neurais Artificiais para a estimativa do Coeficiente de Cobertura Efetiva de Nuvens e apresentou boa correlação com as medições satelitais. Além disso, o método conseguiu avaliar bem as não linearidades da estimativa, quando comparado com métodos lineares como Regressão Linear Múltipla.

Aluno: Eduardo Weide Luiz

Grau: Mestrado

Orientador: Enio Bueno Pereira

Financiador: CAPES

Foram feitas estimativas de campos de irradiação solar em superfície para o território do Nordeste brasileiro nos anos de 2008 a 2011. Para tanto, foi empregado um método de estimativa baseado em interpolação por krigagem. Para avaliação de seu desempenho, foi feita uma intercomparação dos valores estimados por interpolação com valores medidos em pontos amostrais representados por Plataformas Coletoras de Dados (PCDs) e estimativas realizadas pelo modelo físico de transferência radiativa BRASIL-SR. A avaliação foi realizada através de índices estatísticos aliados ao método de validação cruzada e a análise visual de mapas da variabilidade espacial da irradiação solar.

Aluno: Roque Magalhães Brito dos Santos

Grau: Mestrado

Orientador: Enio Bueno Pereira

Financiador: CAPES

Diversos estudos têm demonstrado, ao longo das últimas décadas, que de fato a radiação solar que chega à superfície terrestre não permanece inalterada ao longo das décadas, porém sofre aumentos e diminuições conhecidos como solar brightening e solar dimming, respectivamente. Entretanto, a escassez de dados de radiação solar medidos em superfície em longo prazo no Brasil ainda é um problema para a avaliação da ocorrência desses fenômenos. Diante disso, este estudo propôs-se a avaliar as tendências da nebulosidade, principal fator modulador da radiação solar, através do estudo da variabilidade espaço-temporal do coeficiente de cobertura de nuvens, determinado através de imagens de satélite. Para tanto, desenvolveram-se métodos de estimativa das radiâncias de céu claro e encoberto, necessárias à estimativa do coeficiente de cobertura efetiva de nuvens. A radiância de céu claro é determinada através do histograma de frequências da radiância visível medida pelos satélites, atribuindo-se a ela o valor mais frequente observado em uma determinada área das imagens no período de um trimestre. A radiância de céu encoberto, por sua vez, é determinada através de um ajuste que relaciona a textura do topo das nuvens, através do desvio padrão da radiância visível cuja medida de infravermelho seja superior a 280 K, com a geometria sol-pixel-satélite. O coeficiente de cobertura de nuvens foi estimado para todas as imagens dos satélites GOES-8, GOES-10 e GOES-12, nos horários 1145, 1445, 1745 e 2045 GMT, no período de 1999 a 2012. Foram então avaliadas as tendências desses coeficientes através do emprego do teste não paramétrico de Mann-Kendall, com nível de significância de 5%.

Aluno: Márcio Cecconi

Grau: Mestrado

Orientador: Enio Bueno Pereira

Financiador: CAPES

A influência dos aerossóis atmosféricos na quantificação do recurso solar foi avaliada a partir de três fontes de dados de visibilidade horizontal: a base climatológica do modelo, a interpolação dos valores de visibilidade de 105 aeroportos na América do Sul e as estimativas de visibilidade obtidas através da espessura óptica dos aerossóis oriunda do modelo CATT-BRAMS. As simulações que utilizaram os dados de visibilidade horizontal observada em aeroportos apresentaram melhorias mais significativas nos valores das estimativas de irradiação global, enquanto que os resultados das simulações com a base de visibilidade horizontal estimada apresentaram melhor desempenho nos meses e nas regiões onde havia uma elevada carga de aerossóis, com diminuições pontuais de viés e RMSE de até 11%. Mesmo quando as novas bases não indicaram melhorias, os valores de erro estiveram próximos àqueles obtidos nas integrações do modelo que utilizaram a visibilidade horizontal climatológica.

Aluno: Rodrigo Santos Costa

Grau: Doutorado

Orientadores: Enio Bueno Pereira / Fernando Ramos Martins

Financiadores: CAPES / CNPq

As saídas do modelo ETA foram ajustadas por modelos estatísticos baseados em regressões lineares múltiplas e redes neurais artificiais para a previsão de vento em superfície (50 m). Os resultados mostraram um ganho significativo nas correlações e redução dos erros na previsão de vento em um horizonte de 36 horas.

Aluno: André Rodrigues Gonçalves

Grau: Mestrado

Orientadores: Enio Bueno Pereira / Fernando Ramos Martins

Financiador: CAPES

O trabalho desenvolveu uma nova metodologia de análise, representação do conhecimento visual e classificação de padrões atmosféricos a partir dos valores dos píxeis de imagens obtidas na superfície. A metodologia visa substituir os observadores sinópticos (OS) que classificam o céu a partir de conhecimento tácito e critérios subjetivos. Os métodos de análise levantados na literatura especializada e nos equipamentos disponíveis comercialmente utilizam uma abordagem binária de resultados e simplificação matemática. A metodologia proposta estabelece um domínio de tarefa apropriado para mapear os dados representados pelos valores dos píxeis em conhecimento, necessário para a classificação dos padrões baseados na teoria da física atmosférica. Resultados preliminares indicaram que a metodologia proposta é superior à principal técnica existente na literatura especializada nos seguintes aspectos: modelamento matemático mais rigoroso, discriminação precisa dos padrões atmosféricos observáveis nas imagens, invariância em relação ao ângulo de incidência solar (brilho), comparação das imagens com sensores de radiação solar e a identificação de outros fenômenos atmosféricos a partir das mesmas imagens.

Aluno: Sylvio Luiz Mantelli Neto

Grau: Doutorado (Engenharia e Gestão do Conhecimento)

Orientadores: Aldo von Wangenheim / Enio Bueno Pereira

Financiador: Inexistente

O trabalho consistiu em desenvolver uma metodologia para avaliar os impactos das mudanças climáticas sobre o potencial eólico na região Sul do Brasil. Para esse estudo foram usadas séries climatológicas observacionais, reanálises ERA40 de 1960 a 2007 e as projeções do modelo climático ETA HadCM do CPTEC, para o cenário climático A1B até 2100.

Aluno: Marcelo Pizzuti Pes

Grau: Mestrado

Orientador: Enio Bueno Pereira

Financiador: CAPES

A Ilha da Marajó, no estado do Pará, região norte do Brasil, apresenta um baixo nível de desenvolvimento econômico comparativamente com outras regiões do país. Entre outros fatores que limitam esse desenvolvimento está a baixa disponibilidade de energia que, hoje, provem exclusivamente de termoelétricas em sistemas isolados. Este trabalho teve como objetivo fazer um levantamento preliminar sobre a viabilidade da geração de energia eólica na região. Os resultados indicaram que os melhores ventos ocorrem nos meses de setembro a novembro ao longo da região costeira, na parte norte-nordeste da ilha. Para essa região verificou-se um potencial eólico médio de 151 W/m² e um fator de forma de 1,7. Com base nos dados de vento obtidos pelo modelo ETA e empregando-se o pacote comercial WasP de análise de sistemas eólicos, foi desenvolvido um cenário de emprego da energia eólica em esquema de co-geração com as termoelétricas hoje instaladas na região.

Aluno: Eliude Introvini da Cruz Segundo

Grau: Mestrado

Orientador: Enio Bueno Pereira

Financiador: CNPq

As saídas do modelo ETA foram ajustadas por modelos estatísticos baseados em regressões lineares múltiplas e redes neurais artificiais para a previsão de radiação solar em superfície, evidenciando ganhos na aplicação de modelos estatísticos no pós-processamento de modelos atmosféricos.

Aluno: Ricardo André Guarnieri

Grau: Mestrado

Orientador: Enio Bueno Pereira

Financiador: CNPq

O trabalho descreve o desenvolvimento do protótipo de um sistema de mapeamento automático da fração de cobertura de nuvens e os primeiros resultados obtidos. Foi utilizado um sistema composto por uma câmara digital marca Pixera, modelo PCS20232, operando na faixa de radiação do visível, juntamente com uma lente grande angular FCE8 de fabricação da Nikon com uma abertura nominal de 178°. Os resultados encontrados foram comparados com a transmitância atmosférica (Kt) e a razão entre a radiação solar global e a difusa (Kd), além do modelo BRASIL-SR, que estima a radiação solar em superfície. Foram empregadas, comparativamente, como entrada do modelo, as frações de nuvens geradas pelo novo sistema imageador e dados obtidos pelo satélite GOES-8. Os resultados mostraram diferenças importantes que foram atribuídas ao fato de que os dados obtidos pelo imageador não contém informação sobre a profundidade ótica das nuvens.

Aluno: Mariza Pereira de Souza Echer

Grau: Doutorado (Geofísica Espacial)

Orientador: Enio Bueno Pereira

Financiador: CNPq

Neste trabalho foram avaliadas, desenvolvidas e implementadas no modelo BRASIL-SR parametrizações de índice de cobertura de nuvens e de aerossóis lançados à atmosfera em eventos de queimada, buscando a melhoria das estimativas de irradiação solar. Foram propostas duas técnicas para a composição de imagens de céu claro e encoberto. A análise visual das composições de imagens mostrou que a Razão IR/VIS apresenta maior eficiência na identificação de pixels com condições persistentes. A técnica implementada para parametrização dos aerossóis de queimada adotou propriedades óticas obtidas com o uso da Global Aerosol Data Set e apresentou boa concordância com valores obtidos nas missões TRACE-A e SCAR-B. Os estudos permitiram concluir que, com parametrizações mais adequadas para os processos de determinação da cobertura de nuvens e da influência dos aerossóis, o desempenho do modelo é melhorado.

Aluno: Fernando Ramos Martins

Grau: Doutorado

Orientador: Enio Bueno Pereira

Financiador: FAPESP

O trabalho apresenta um método para aumentar a precisão da estimativa da cobertura de nuvens realizada a partir da superfície e compará-la com imagens de satélite. Foram utilizados: uma câmera digital de baixo custo a partir da superfície, algoritmos de processamento de imagens, um modelo físico atmosférico para o cálculo da radiação solar na superfície, dados de irradiação solar, dados sinópticos e imagens do satélite GOES-8. A metodologia proposta concluiu que a interpretação da estimativa da cobertura de nuvens não pode ser binária, atribuindo a um pixel de uma imagem a correspondente representatividade de uma nuvem ou não, mesmo com uma escala de valores intermediários de transparência. Tal classificação pode induzir a erros de interpretação, pois existem no céu uma série de manifestações físicas como espalhamento e a turbidez atmosférica que, apesar de representar céu claro, podem confundir um sistema de interpretação automatizado devido a proximidade de valores de intensidade com uma nuvem de pequena profundidade óptica (como cirrus e as bordas de outros tipos de nuvens), super dimensionando o valor final da cobertura de nuvens. Esta constatação foi possível somente depois de utilizar a difusão anisotrópica nas imagens das nuvens.

Aluno: Sylvio Luiz Mantelli Neto

Grau: Mestrado (Ciência da Computação)

Orientadores: Aldo von Wangenheim / Enio Bueno Pereira

O novo método descrito no trabalho emprega uma base de dados obtida em superfície através de uma câmara digital com sensor tipo Charge Coupled Device (CCD), na faixa de radiação do visível e aquisição de imagens em vermelho, verde e azul (RGB). Para analisar as imagens coletadas foi desenvolvido um algoritmo cuja função é a de classificar os píxeis, com base em um processo de decisão preestabelecido empiricamente por observadores de campo, determinando, assim, a fração de céu encoberto por nuvens. Os atributos RGB foram transformados para Intensity, Hue and Saturation (IHS) utilizando a saturação (S) na separação dos píxeis que correspondem a céu e a nuvens. A metodologia foi testada em imagens coletadas na Estação Antártica Brasileira "Comandante Ferraz" e os resultados mostraram que a técnica é adequada ao trabalho proposto. O percentual de acerto para os píxeis classificados como céu claro ficou entre 94% e 99% e para os classificados como totalmente encoberto entre 99,96% e 100%. O percentual de acerto para céu parcialmente encoberto apresenta uma grande dificuldade de validação pela própria característica subjetiva do processo de identificação visual, normalmente empregado nas estações meteorológicas. A avaliação dos resultados da classificação automática realizada pelo método, foi obtida pela análise de “estudo de casos” com base em diversos estados de cobertura do céu. Esses casos foram escolhidos de forma a representar: (1) céu com padrões de cobertura de nuvens bem definidos (contornos das nuvens bem definidos) e (2) céu com padrões pouco definidos e grande quantidade de nebulosidade (nuvens com bordas pouco definidas e/ou estados de cobertura indefinidos). Para essas condições o programa de reconhecimento também exibe resposta coerente com o processo subjetivo de classificação baseado na inspeção visual. Imagens coletadas para diferentes valores de angulo zenital e estados de cobertura de nuvens foram classificadas pelo método. O algoritmo de classificação dividiu os resultados em três casos distintos: (1) efetivamente nuvens (11% a 82,93%); (2) estado indefinido (10% a 23,41%) e (3) céu claro (13,82% a 85,32%). Todos os grupos foram testados com nível de confiança de 99,73%.

Aluno: Mariza Pereira de Souza Echer

Grau: Mestrado (Geofísica Espacial)

Orientador: Enio Bueno Pereira

Financiador: CNPq