BALANÇO ENERGÉTICO: DISPONIBILIDADE DE RADIAÇÃO PARA PLANTIOS EM SUPERFÍCIE INCLINADA

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1 BALANÇO ENERGÉTICO: DISPONIBILIDADE DE RADIAÇÃO PARA PLANTIOS EM SUPERFÍCIE INCLINADA Pedro Castro Neto 1 Antonio Carlos Fraga 2 Antonio Augusto Aguilar Dantas 3 Luiz Gonsaga de Carvalho 3 Tiago Bernardes 4 RESUMO Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de desenvolver um sistema computacional para a determinação de um mapa de distribuição do potencial de radiação solar para plantios em áreas com diferentes inclinações do terreno para diferentes direções. Os dados de inclinação do terreno e azimute da inclinação foram obtidos a partir de fotos de satélite, utilizando-se o sistema SPRING, desenvolvido pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), utilizando-se uma grade de 50 x 50 metros. Foi criado um sistema computacional para efetuar o cálculo da quantidade de energia em um determinado dia em cada um dos pontos da grade, gerando um arquivo ascii para ser utilizado em programas comerciais para gerar os mapas. O Sistema foi testado em uma microbacia com área de 9050ha, para o solstício de verão e para o solstício de inverno, apresentando resultados promissores para a execução de estudos específicos de aproveitamento de radiação solar, assim como executar zoneamento para melhor aproveitamento de áreas agrícolas com relação a radiação solar. Palavras-chave: balanço de energia, radiação solar, superfícies inclinadas. 1 Professor Titular, DEG/UFLA, pedrocn@ufla.br 2 Professor Titular, DAG/UFLA, fraga@ufla.br 3 Professores Adjuntos, DAG/UFLA, aadantas@ufla.br; gonsaga@ufla.br 4 Engenheiro Agrônomo 924

2 1 INTRODUÇÃO O Sol é uma fonte primária de energia não poluente, indispensável à vida, gratuita e responsável praticamente por todos os processos termodinâmicos que ocorrem na superfície da terra. O estudo da interceptação de radiação solar incidente em superfícies com diferentes inclinações e orientações constitui um valioso subsídio para a adoção de procedimentos agronômicos que visem melhorar a eficiência produtiva de culturas ou sistemas de aproveitamento de radiação solar, minimizando o consumo de água, e, conseqüentemente, aumentando a produtividade. De acordo com Latanze (1997), o modelo matemático para a determinação do regime de radiação sobre uma superfície inclinada utiliza dados comumente medidos na horizontal no local desejado (latitude e longitude), em determinada data (declinação do sol), para diferentes rampas (ângulo de inclinação), com diferentes exposições (azimute da projeção horizontal da normal à rampa) e em determinado instante do dia (ângulo horário do sol). Este trabalho foi desenvolvido com a finalidade de gerar metodologia para mapear o potencial de energia solar disponível para plantios em microbacias com diferentes inclinações em diferentes direções. 2 MATERIAL E MÉTODOS A metodologia utilizada para a estimativa da radiação solar incidente em uma superfície com uma determinada declividade e orientação foi adaptada de Sellers (1965) e de Alves (1981), integrando-se a quantidade de energia incidente a cada minuto, entre os instantes do nascer e do pôr-do-sol. Com base em uma foto de satélite e utilizando-se o sistema computacional SPRING, versão 3.6, desenvolvido pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, foi efetuado o levantamento de dados da microbacia do ribeirão Maranhão, situada no município de Lavras, Estado de Minas Gerais. Foi efetuada uma malha com espaçamento de 50 x 50m e, para cada nó da malha, foi determinada a inclinação do terreno, em graus, e o azimute da projeção horizontal da normal ao terreno. 925

3 Ainda com base na foto de satélite, foi determinado o perímetro da microbacia hidrográfica, dados estes que foram utilizados para delimitar a área para confecção dos mapas do potencial de radiação solar. Foi desenvolvida uma rotina computacional para calcular o potencial de radiação solar que chega em uma determinada superfície inclinada em um dia, para um dado ângulo zenital do sol. Esta rotina fez parte de um sistema que fez a integração do potencial de radiação solar incidente em intervalos de um minuto para cada um dos nós anteriormente determinados para a microbacia, gerando um arquivo ascii com as coordenadas de cada um dos pontos e o pontencial de radiação solar para a data escolhida. Utilizando-se o sistema Surfer (Golden Software, Inc.), os dados foram interpolados pelo processo de krigagem e gerados os mapas de potencial de radiação solar, sobrepondo-se o mapa de poste referente ao perímetro da bacia hidrográfica. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Figura 1 são apresentados os mapas com a distribuição espacial do potencial de radiação solar incidente na área, utilizando-se a mesma escala, em Ly.dia -1 ou cal.cm -2.dia -1, para o dia 21 de junho e para o dia 21 de dezembro, considerados como solstício de inverno e de verão, respectivamente. A diferença observada na quantidade de energia disponível em cada uma das datas pode ser explicada pela diferença na declinação do sol (23 27 Norte e Sul, respectivamente) e pela diferença no fotoperíodo. A diferença na distribuição do potencial de energia na área se deve à interação entre as declividades e orientação com o movimento aparente do sol em cada uma da datas utilizadas. Os resultados encontrados mostraram-se promissores no sentido de melhorar as técnicas de aproveitamento da energia solar visando a produtividade agropecuária, assim como executar estudos de zoneamento para melhor aproveitamento de áreas agrícolas inclinadas com relação a radiação solar. A metodologia poderá ainda ser contemplada com melhorias e refinamentos no sentido de aumentar o rigor na determinação de alguns fatores, bem como permitir a parametrização do sistema de forma a facilitar a sua utilização por pessoas que não sejam especialistas na área de conhecimento envolvida. 926

4 Ly/dia Ly/dia Figura 1: Mapa da distribuição espacial do potencial de energia solar (ly.dia -1 ) para um dia de inverno (acima) e para um dia de verão (abaixo), coordenadas em UTM. 927

5 4 CONCLUSÕES O sistema proposto permitiu a integração do potencial diário de radiação solar a partir de curtos intervalos de tempo, aumentando a segurança dos resultados, e mostrou-se promissora para a melhoria das técnicas de aproveitamento de energia solar no setor produtivo agropecuário. 5 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICAS ALVES, A.R. Irradiância solar global em superfícies de diferentes inclinações e azimutes, para Viçosa, MG p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) Universidade Federal de Viçosa. LATANZE, R. J. Radiação solar instantânea e diária, incidente sobre superfícies com diferentes declividades e orientações. Jaboticabal, p. (monografia) SELLERS, W. D. Physical climatology. Chigaco: The University of Chicago Press, p. 928