Atualmente, na indústria solar, enfrentamos um desafio fundamental: distinguir entre dados baseados na física e em metodologia científica validada e aqueles que são produto de manipulação subjectiva e abordagens antigas. Esta distinção tem um impacto profundo na qualidade da tomada de decisões e no sucesso a longo prazo dos projectos.
Porque é que este debate é tão importante? Porque desde a modelação do desempenho e a conceção do sistema até à avaliação do risco financeiro, todas as decisões importantes que os promotores e investidores tomam dependem da qualidade dos dados solares, meteorológicos e ambientais. No entanto, muitos projectos ainda são construídos com base em conjuntos de dados de baixa qualidade e não validados.
Alguns promotores utilizam modelos que se baseiam em correlações empíricas e simplificadas e não nas leis da física. Outros combinam dados de várias fontes, convertendo valores mensais em conjuntos de dados horários sintéticos. Na melhor das hipóteses, estas abordagens criam uma elevada incerteza. Na pior das hipóteses, produzem números enganadores que resultam numa conceção de projeto subóptima e numa economia distorcida.
À medida que a indústria solar continua a tornar-se um componente-chave do cabaz energético global, a margem de erro está a diminuir. As partes interessadas exigem maior precisão, transparência e responsabilidade. Por conseguinte, a indústria deve afastar-se das práticas de dados "caixa negra" e avançar para modelos solares validados e baseados na física que possam resistir ao escrutínio científico.
Os modelos empíricos, por definição, baseiam-se em correlações estatísticas. Podem fornecer aproximações aproximadas em condições específicas, mas carecem da base física para lidar com geografias complexas. Estes modelos são particularmente fracos em regiões com elevada variabilidade atmosférica.
Alguns consultores misturam e combinam dados solares de diferentes fontes e convertem-nos em dados horários gerados sinteticamente. Estas abordagens são subjectivas, pouco transparentes e resultam em produtos de dados irrealistas e enganadores. Os seus resultados não podem ser reproduzidos de forma independente ou verificados com base em medições no terreno. As relações físicas fundamentais, como o equilíbrio entre a irradiância global, direta e difusa, são frequentemente quebradas. Utilizar esses dados é como tentar sentar-se num banco de três pernas com um comprimento de pernas desfasado.
As abordagens empíricas podem ser facilmente ajustadas para melhor apoiar o caso comercial. A seleção de dados e as metodologias empíricas têm pouco a ver com a ciência. Expõem os projectos ao risco de desempenho insuficiente ou de danos.
A física não se adapta a um caso de negócio. A física mostra-nos a verdade, independentemente de gostarmos ou não dela.
Os modelos baseados na física seguem as leis radiativas fundamentais da atmosfera. Simulam a forma como a luz solar viaja através da atmosfera, tendo em conta a dinâmica das nuvens, os aerossóis, o vapor de água e os efeitos locais do terreno. Estes modelos baseiam-se numa série de dados globais e equações científicas rigorosas - combinando dados de satélites meteorológicos, modelos climáticos globais e outros conjuntos de dados geoespaciais.
Os dados solares, meteorológicos e ambientais da mais alta qualidade provêm de modelos solares validados com base na física que proporcionam uma precisão consistente em todos os climas e geografias. Solargis fornece dados de alta resolução, baseados em satélites, para todas as regiões habitadas entre 60°S e 65°N, com cobertura histórica que se estende por décadas, dependendo da localização. Fonte da imagem: Solargis.
Os modelos rigorosos baseados na física não requerem manipulação adicional para produzir resultados aceitáveis. Os modelos baseados na física são concebidos para funcionar com precisão em todas as zonas climáticas e produzir estimativas de irradiância solar que são fisicamente consistentes, rastreáveis e reproduzíveis. Podem ser validados com base em medições terrestres de alta qualidade e aperfeiçoados para condições específicas do local através de uma adaptação rigorosa do modelo - e não de uma afinação especulativa.
A comparação dos resultados dos modelos com os dados medidos no terreno a partir de estações de referência garante a exatidão dos modelos solares e reduz a incerteza em todos os climas. O Solargis valida o seu modelo utilizando medições terrestres de alta qualidade de mais de 320 estações públicas em todo o mundo. Fonte da imagem: Solargis.
Atualmente, as técnicas de aprendizagem automática são cada vez mais utilizadas para complementar estes modelos. Em vez de substituírem a física, melhoram-na, ajudando a preencher lacunas nas relações de dados e a captar padrões subtis que emergem de vastos conjuntos de dados. O resultado é uma nova geração de modelos solares que são mais exactos e robustos do que nunca.
Os intervenientes financeiros exigem cada vez mais este nível de rigor científico, e com razão. Exigem agora simulações objectivas, baseadas na física, que sejam transparentes e possam ser validadas de forma independente. Muitos até pedem "Cartas de Confiança" formais como prova de que os dados e as práticas de modelação subjacentes ao caso financeiro de um projeto são orientados pela ciência e isentos de preconceitos comerciais. Esta mudança está a ajudar a eliminar os fornecedores que oferecem dados não verificados ou inconsistentes, melhorando a credibilidade global do mercado.
Nos últimos 20 anos, a indústria de dados solares avançou significativamente desde os dias em que o fator de turbidez Linke era um método comum para aproximar o impacto dos aerossóis atmosféricos na quantidade de luz solar que chegava ao solo.
Este parâmetro atmosférico fornecia apenas uma aproximação grosseira da atenuação dos aerossóis (o grau de "poluição" da atmosfera) e baseava-se em medições esparsas de céu limpo, muitas vezes limitadas a médias mensais. Estes modelos também tinham pouca disponibilidade geográfica e a sua fraca resolução tornava-os inadequados para muitos locais.
Graças aos modernos sistemas de observação meteorológica, à computação baseada na nuvem, ao conhecimento profundo e à longa experiência no terreno, a atual geração de modelos é muito mais avançada. Simulam a transmissão da radiação solar através da atmosfera utilizando dados atmosféricos detalhados e interações complexas entre nuvens provenientes de sistemas de observação por satélite e de modelos meteorológicos globais. Isto permite estimativas precisas da irradiância solar mesmo em geografias complexas com elevada variabilidade atmosférica e de nuvens, como a África Ocidental, a Indonésia, o Norte da Índia ou a Bacia Amazónica. Anos de experiência na validação destes modelos em relação a medições no terreno foram fundamentais para os tornar mais fiáveis e amplamente aplicáveis.
Os modelos modernos de radiação solar são também muito mais sensíveis. Podem detetar anomalias locais, como o fumo dos incêndios florestais ou a neblina industrial, mas essa sensibilidade também exige cuidados: quanto mais avançado é o modelo, mais depende de dados de entrada de alta qualidade e de alta resolução. Além disso, estes modelos necessitam de calibração especializada e de monitorização e manutenção regulares.
A combinação da física com a mais recente tecnologia resulta em sistemas fotovoltaicos que funcionam de forma fiável na prática e não apenas na teoria.
Se investir em dados de radiação solar baseados na física e cientificamente validados, evita surpresas provocadas por dados subjetivamente manipulados e não validados. E, mais importante ainda, tem uma central de energia solar economicamente sólida e rentável que tem o desempenho esperado, passa a devida diligência e resiste ao escrutínio de investidores, bancos e operadores de rede.
Os promotores fotovoltaicos recebem frequentemente vários conjuntos de dados para escolherem o que melhor justifica o seu caso de negócio. Alguns consultores vão um pouco mais longe, combinando valores de diversas fontes em construções artificiais e oferecem-nas aos clientes. Estas abordagens podem produzir números optimistas na fase de financiamento do projeto, mas carecem de rigor científico e integridade e abrem a porta a surpresas frustrantes no futuro.
Dito isto, um único conjunto de dados de alta qualidade, construído com base em princípios atmosféricos fundamentais, validado com medições no terreno e consistente em termos geográficos e temporais, é tudo o que precisa, quer esteja a gerir uma ou uma carteira de centrais fotovoltaicas.
Embora as abordagens de retalhos possam parecer oferecer flexibilidade, na realidade quebram a integridade física dos conjuntos de dados, introduzem inconsistências e aumentam a incerteza. Um único conjunto de dados que respeite as leis da física terá sempre um desempenho superior mesmo ao mais elaborado mosaico de pressupostos empíricos. E o mais importante é que funciona em todo o lado de forma consistente, do Texas a Tóquio.
Finalmente, eis uma breve lista de verificação dos principais critérios a ter em conta ao escolher um fornecedor de dados solares, meteorológicos e ambientais.
O que deve exigir do seu fornecedor de dados:
O que evitar:
Ao manter os fornecedores de dados e consultores nestes padrões, os promotores podem garantir que os seus projectos são apoiados pela ciência e não por suposições - levando a um desempenho mais fiável, resultados financeiros mais fortes e maior confiança em toda a indústria solar.