This thesis investigates variations in solar irradiance incident upon sloping surfaces under deciduous forest in winter. A model is presented for prediction of solar irradiance at the surface which accounts for slope inclination and orientation, surrounding topography, isotropic absorption of solar radiation by the crown space, and shadows cast by the stem space. / Field data from two sites of different slope and aspect attest to the validity of the model; errors, based on 20-minute averages of instantaneous values, are 15.5% (RMSE) and $-$1.9% (MBE). Error is partially due to reliance upon global radiation measurements above canopy at a different site (partially cloudy conditions) and sampling error (sunny sky conditions). The variability of solar irradiance at the surface, and in the error of predicted values, is found to vary with sky condition, solar zenith and incidence angles, and slope orientation. However, integration to hourly and/or daily time periods improves model performance significantly.

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Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-05-28T18:41:13Z No. of bitstreams: 1 Carlos Henrique Rôssa.pdf: 936314 bytes, checksum: df5b76514570a833590e8b2cb9176ba5 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-28T18:41:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos Henrique Rôssa.pdf: 936314 bytes, checksum: df5b76514570a833590e8b2cb9176ba5 (MD5) Previous issue date: 2014-01-31 / FAPERGS - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul / O presente trabalho tem por objetivo estimar a produção de energia elétrica em sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica (SFCR) a partir da modelagem da radiação solar disponível, tendo como local de análise e estudo a região de Porto Alegre - RS. Dois modelos de céu claro, o Modelo de Hottel e Modelo de ESRA, além do Ano Meteorológico Típico (AMT) para Porto Alegre, foram utilizados no estudo. O Modelo de Hottel foi usado como modelo independente para a verificação da influência entre utilizar a temperatura do ar para dias ensolarados ou a temperatura do ano meteorológico típico (AMT) para todas as simulações. Os dados de irradiância na horizontal foram obtidos a partir do modelo de céu claro de ESRA e do AMT. Para a obtenção da irradiância em superfícies inclinadas, utilizou-se o Modelo de Perez. Os resultados obtidos de produção anual de energia elétrica a partir do AMT e da irradiância horizontal calculada pelo Modelo de ESRA foram comparados e verificou-se grande diferença, chegando o Modelo de ESRA a superestimar a energia produzida em até 27,5%. Essa diferença, como esperado, cai quando se compara somente a energia gerada nos dias completamente ensolarados, chegando a 6,5 % a mais para o Modelo de ESRA, o que sugere que o modelo pode ser empregado com certa confiabilidade em locais com potencial para construção de usinas solares. Para as simulações com o Modelo de ESRA, foi necessário estimar, através do método de Karayel et al. (1984), os coeficientes de turbidez de Linke TL?s para Porto Alegre ? RS. Foram utilizados valores médios mensais nas simulações. Sendo o Modelo de ESRA pouco eficaz na substituição do AMT nas estimativas de produção de energia para Porto Alegre, utilizou-se o AMT para as simulações de produção de energia em SFCR com as tecnologias implementadas. Foram utilizados os módulos BP 585 Sunpower, para células de silício monocristalino, e módulos AP-BP 85 Alps Technology, para células de silício multicristalino. As simulações comparam a produção de energia para as inclinações de 20° e 30°, e verificam que o ângulo de 20° é o mais favorável à produção de energia na região. Além disso, entre esses dois módulos utilizados, o de silício monocristalino apresentou maiores valores de energia produzida em ambas as inclinações. / The present work aims to estimate the production of electric energy in grid-connected photovoltaic systems parting from the available radiation, having as analysis and study site the region of Porto Alegre – RS. Two clear sky model, Hottel Model, ESRA Model, beyond the Typical Meteorological Year (TMY) to Porto Alegre, RS, was used at the work. Hottel Model was used as an independent model for verification of the influence between using the air temperature of sunny days or of Typical Meteorological Year (TMY) for all the simulations. The horizontal irradiance data were obtained from the ESRA clear sky model and the TMY. To obtained the irradiance on sloped surface, we used the Perez Model. The comparisons on a typical sunny day in the TMY showed good coincidence in the obtained values. When comparing the energy production for the whole year, big difference was verified among the results obtained by ESRA Model in relation to the ones obtained by TMY, having the ESRA Model arrived to the extent of overestimating the energy produced in up to 27,5%. This difference, as expected, decays when only the energy generated on completely sunny days is compared, reaching up to 6,5 % more to ESRA Model, which suggests that the model may be employed with certain reliability in places with potential for construction of solar power plants. For the simulations with ESRA Model, it was necessary to estimate Linke TL’s turbidity coefficients for Porto Alegre-RS through the Karayel et al.(1984) method. Average monthly values were used in the simulations. Being ESRA Model, in the current configuration, little effective in the substitution of TMY in Porto Alegre, TMY for simulations of energy production in GCPV was used with the implemented technologies. Modules BP 585 Sunpower were used for monocrystalline silicon cells, and modules AP-BP 85 Alps Technology for polycrystalline silicon cells. The simulations compare the energy production for 20° and 30° inclinations, and verify that the 20° angle is the most favorable to energy production in the region. Furthermore, between these two modules employed, the monocrystalline silicon one presented higher values of produced energy in both inclinations.