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https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/24419| Título: | Estudo de modelos de banda larga para estimativa da irradiação direta normal |
| Autor(es): | Praxedes, Kelvin da Cruz |
| Orientador: | Costa Júnior, João Carlos Arantes |
| Palavras-chave: | Irradiação direta normal;Modelos de céu-limpo;Modelos de banda larga |
| Data do documento: | 25-Ago-2017 |
| Referência: | PRAXEDES, Kelvin da Cruz. Estudo de modelos de banda larga para estimativa da irradiação direta normal. 2017. 116f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2017. |
| Resumo: | O presente estudo tem por principal objetivo estudar doze modelos de banda larga para céu limpo para estimativa de Irradiação Direta Normal (IDN), e escolher o mais adequado para as condições climáticas da cidade de Natal-RN. Para tal, fez-se necessária uma revisão acerca dos principais métodos de estimativa e medição da IDN para determinar qual o melhor entre esses, e utiliza-lo na pesquisa. Em seguida estimou-se o valor do coeficiente de turbidez de Angstrom (β), utilizando um modelo matemático de parametrização proposto por Louche et al. (1987). Para a estimativa de β e o cálculo dos valores de IDN dos modelos utilizados no trabalho, tomou-se como base dados da estação meteorológica do CTGÁS-ER, localizada em Natal-RN (altitude 84 m; latitude 5,82°S, longitude 35,23°W). A estação solar também forneceu dados de IDN mensurados a partir de um pireliômetro, onde foi possível comparar os resultados obtidos a partir dos modelos com os mensurados, e verificar a viabilidade desses modelos para as condições climáticas da região estudada. O valor de β é apresentado neste trabalho em médias mensais. O resultado obtido segue em partes o padrão esperado, que é de menores valores de β nos meses de inverno, e maiores valores de β nos meses de verão. Os meses de Dezembro e Janeiro destoam desse padrão, devido principalmente à quantidade de chuvas incidente nesses meses ser superior em mais de 40% para o mês de Janeiro, e de 200% para o mês de Dezembro, quando comparado com a média dos últimos dez anos. Os valores mínimos e máximos apresentados para β são de 0,094 em Julho e de 0,128 em Março. Essa proximidade de valores é decorrente de não haver uma variação considerável no valor de espessura de precipitação de água ao longo do ano, principalmente pelo fato da temperatura média em Natal ser praticamente a mesma ao longo de todo o ano. Com relação aos modelos de banda larga, estes foram divididos em dois grupos para análise, considerando a quantidade de parâmetros de entrada. Os que precisam de quatro ou menos parâmetros são considerados modelos simples, e os que precisam de mais de quatro parâmetros, modelos complexos. Para validação dos resultados encontrados, utilizou-se seis métodos estatísticos, o Erro Médio Bias (MBE), a Raiz Quadrática do Erro Médio (RMSE), o Teste t-estatístico (TT), a Incerteza Expandida (U95), o Coeficiente de Correlação de Pearson (r) e o Coeficiente de Determinação (R2). Os modelos foram classificados e rankeados de acordo o desempenho de cada um dos métodos estatísticos, calculados através do Indicador de Performance Global (IPG). Os resultados obtidos mostram que, para a cidade de Natal, a quantidade de parâmetros não determina o desempenho dos modelos, já que os modelos simples obtiveram um dos três melhores resultados, e também os dois piores. |
| Abstract: | The present study has as main objective to study twelve broadband models for clean sky to estimate Direct Normal Irradiation (IDN), and to choose the most suitable for the climatic conditions of the city of Natal-RN. To do this, a revision was necessary about the main methods of estimation and measurement of IDN to determine the best among them, and used it in the research. Then the value of the Angstrom turbidity coefficient (β) was estimated using a mathematical model of parameterization proposed by Louche et al. (1987). For the estimation of β and the calculation of the IDN values of the models used in the study, data from the CTGÁS-ER meteorological station, located in Natal-RN (altitude 84 m, latitude 5.82 ° S, longitude 35.23 ° W). The solar station also provided IDN data measured from a pyreliometer, where it was possible to compare the results obtained from the models with those measured, and verify the viability of these models for the climatic conditions of the studied region. The value of β is presented in this work in monthly averages. The obtained result follows in parts the expected pattern, which is of lower values of β in the winter months, and higher values of β in the summer months. The months of December and January fall short of this pattern, mainly due to the amount of rainfall in these months being more than 40% higher in January and 200% in December compared to the average of the last ten years. The minimum and maximum values presented for β are 0.094 in July and 0.128 in March. This proximity of values is due to the fact that there is not a considerable variation in the value of water precipitation thickness throughout the year, mainly because the average temperature in Natal be practically the same throughout the year. Regarding broadband models, these were divided into two groups for analysis, considering the number of input parameters. Those that need four or fewer parameters are considered simple models, and those that need more than four parameter complex models. In order to validate the results, we used six statistical methods, the Mean Bias Error (MBE), the Mean Error Root Mean (RMSE), the t-statistic (TT), the Expanded Uncertainty (U95), the Coefficient of Pearson correlation (r) and the Determination Coefficient (R2). The models were classified and ranked according to the performance of each of the statistical methods, calculated through the Global Performance Indicator (GPI). The results show that for the city of Natal, the number of parameters does not determine the performance of the models, since the simple models obtained one of the three best results, and also the two worst ones. |
| URI: | https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/24419 |
| Aparece nas coleções: | PPGEM - Mestrado em Engenharia Mecânica |
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