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Title: Impactos das mudanças climáticas futuras sobre a geração de energia renovável no Nordeste brasileiro
Authors: Matsubara, Gustavo Custódio
Keywords: Fontes renováveis;Transição energética;RegCM4;Energia solar;Energia eólica
Issue Date: 28-Aug-2020
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: MATSUBARA, Gustavo Custódio. Impactos das mudanças climáticas futuras sobre a geração de energia renovável no Nordeste brasileiro. 2020. 130f. Dissertação (Mestrado em Ciências Climáticas) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2020.
Portuguese Abstract: A utilização de fontes renováveis para geração de energia é essencial para o equilíbrio do sistema elétrico brasileiro. A região Nordeste do país apresenta o maior potencial de geração a partir de fontes eólica e solar e, apesar disso, tais fontes ainda são pouco exploradas e correspondem à aproximadamente 7% da energia elétrica gerada no Brasil. Diversos estudos de mapeamento do potencial de geração de energia têm sido realizados para o território brasileiro, mas ainda são incipientes os estudos que avaliam eventuais impactos de mudanças futuras no clima sobre a intensidade dos ventos e irradiância solar incidente à superfície. Ademais, pouco se aborda a importância de estudos climáticos consistentes para a formulação de políticas públicas mais eficazes e como estes podem contribuir com o desenvolvimento regional. Nesse contexto, o objetivo geral deste estudo é aprofundar o conhecimento acerca do comportamento das intensidades de vento e irradiância solar em cenários de mudança futura do clima na região Nordeste do Brasil tendo em vista que esta poderá ser uma valiosa ferramenta para o planejamento energético de médio e longo prazo. Para tal, foi realizado o downscaling dinâmico através do modelo climático regional RegCM4.71, utilizando como condições atmosféricas os dados do modelo global Hadley Global Environment Model 2—Earth System (HadGEM2-ES). Os experimentos do passado recente foram realizados para o período entre 1995 e 2005. Para projeções de clima futuro, foram utilizados o cenário de emissões RCP8.5, com projeções do período de 2005 a 2015 para o início do século, 2040 a 2050 para o meio do século e 2090 a 2100 para o fim do século. Para validação, os resultados foram comparados aos dados diários e mensais de interpolação produzidos por Xavier et al. (2015) sobre o território brasileiro e a avaliação do desempenho das simulações feito através de medidas de acurácia estatística (MAE – Mean Absolute Error, BIAS, RMSE – Root Mean Squared Error. De maneira geral, os resultados obtidos demonstraram que o modelo regional REGCM4.7.1 consegue captar de maneira satisfatória os padrões de intensidade do vento e irradiância solar em superfície. Os experimentos numéricos demonstram que tanto a intensidade do vento quanto a irradiância solar podem variar espacial e sazonalmente, com diferenças de até 40% em determinados meses do ano e em algumas regiões específicas. Considerando as variações médias para cada um dos períodos estudados, pode-se observar que a irradiância solar em superfície apresentou pouca variação (inferior a 2%) para o futuro, indicando uma maior tendência de estabilidade enquanto a intensidade do vento apresentou variações mais significativas, com incrementos próximos 6% para o meio do século. Apesar de não serem projetados grandes variações percentuais, observa-se um aumento ao longo do século da quantidade de meses com valores superiores à média do período atual, reforçando o NEB como região promissora para a expansão da produção de energia no país. Assim, buscou-se construir uma base de dados cientificamente mais consistente para a região Nordeste e que possa servir de subsídio inicial para tomadores de decisão no planejamento de políticas públicas energéticas mais adequadas, visando o fomento à geração por fontes renováveis.
Abstract: The use of renewable sources for power generation is essential to the balance of the Brazilian energy system. The highest energy potential from wind and solar sources is concentrated in the Northeast region of the country, and yet these generation sources are still little explored, corresponding to approximately 7% of the electricity generated in Brazil. In recent years, several mapping studies of the potential energy generation have been carried out for the Brazilian territory, but few evaluate possible impacts of future changes in climate on wind intensity and solar irradiation. In addition, the importance of consistent climate studies for the formulation of more effective public energy policies and how they can contribute to regional development is rarely addressed. In this context, the general objective of this study is to better understand the behavior of wind intensities and solar irradiance in scenarios of future climate change in the Northeast region of Brazil, since this can be a valuable tool for decision making and adequate medium/long term energy planning. For this, wind intensity and solar irradiance projections were performed using the regional climate model RegCM4.7.1 and the dynamic downscaling used the output of the global model Hadley Global Environment Model 2-Earth System model (HadGEM2-ES). The recent past experiments were carried out for the period from 1995 to 2005. For future climate projections, the RCP8.5 emissions scenario were considered, with projections from 2005 to 2015 for the beginning of the century, from 2040 to 2050 for the middle of the century and from 2090 to 2100 for the end of the century. The results were compared to daily and monthly interpolation data produced by Xavier et al. (2015) over the Brazilian territory and the performance of the simulations evaluated through the Mean Absolute Error (MAE), Deviation or Uncertainty (BIAS), Root Mean Squared Error (RMSE). In general, the results showed that the regional model REGCM4.7.1 is able to adequately capture the patterns of both wind intensity and solar irradiance on the surface. The numerical experiments show that both the intensity of the wind and the solar irradiance can vary spatially and seasonally, with differences up to 40% in certain months of the year and in some specific regions. Considering the average variations for each of the studied periods, it can be observed that the solar irradiance on the surface showed little variation (less than 2%) for the future, indicating a greater tendency of stability while the wind intensity presented more significant variations, with increments close to 6% for the middle of the century. Although no large percentage changes are projected, there is an increase over the century in the number of months with values above the average for the current period, reinforcing NEB as a promising region for the expansion of energy production in the country. Thus, the results produced aimed to contribute to a scientifically consistent database for the Northeast that could serve as an initial subsidy for decision makers in the planning of public energy policies.
URI: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/31242
Appears in Collections:PPGCC - Mestrado em Ciências Climáticas

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