A combination of UAV photogrammetry and GIS irradiation modeling to suggest scenarios of PV transition in Fernando de Noronha Island (PE, Brazil)

Abstract

Pensando na demanda global e local de aumentar a participação de energias renováveis, uma preocupação deste século, esta pesquisa apresenta um fluxo de trabalho de destaque para o avanço da energia fotovoltaica (PV) e cidades solares. A metodologia permite gerar e analisar informações espaciais que podem guiar e acelerar transições energéticas sustentáveis, tornando-as mais viáveis, inteligentes e econômicas. A paradisíaca Ilha de Fernando de Noronha (PE, Brasil) foi escolhida como área de estudo pois depende predominantemente da importação de diesel para produzir eletricidade e, em consequência disto, possui uma matriz elétrica de altos custos e impactos ambientais. Apesar de ser uma realidade comum para ilhas pequenas e isoladas, é uma situação paradoxal visto que FNI possui grande potencial para geração de energia eólica e solar, é um ambiente com leis de proteção ambiental, turismo de alto padrão, planos de desenvolvimento e sustentabilidade, e natureza reconhecida internacionalmente. Para estimar o potencial PV de cada telhado e área aberta, que são respectivamente os locais para instalação de fontes PV descentralizadas e centralizadas, inicialmente foi realizado levantamento fotogramétrico com drone para gerar uma ortofoto (GSD de 5.3 cm) e um modelo digital de superfície (DSM) (GSD de 50 cm). Em sequência, utilizou-se o DSM para produzir o modelo de irradiação solar na APA de FNI, que foi calibrado para condições climáticas locais, e depois serviu de base para estimar o potencial PV individual e total das possíveis superfícies. Os resultados da análise apontam que o Potencial PV Total Combinado é de 118,6 GWh/ano, sendo que para as 1272 edificações identificadas o Potencial PV Total Descentralizado é de 51,6 GWh/ano, e para as 26 áreas abertas o Centralizado é 67,0 GWh/ano. Para demonstrar a aplicação dessas informações para o planejamento de transições PV, com base na análise dos potenciais estimados, foram sugeridos 9 cenários de transição energética que combinam em diferentes proporções as fontes descentralizadas e centralizadas, para produzir de forma integrada 20.2 GWh/ano. Além de considerar a localização e o potencial PV das possíveis superfícies, estes cenários de transição consideram fatores reais que limitam a produção descentralizada, como a porcentagem de construções que vão adotar os sistemas PV (25%, 50%, 75%) e a área de telhado ocupada para produção PV (10%, 25%, 50%). Por exemplo, no cenário “I” (maior uso da produção descentralizada) pode-se produzir 22,0 GWh/ano nos telhados, sendo desnecessário usinas PV centralizadas. No cenário “A” (maior uso da produção centralizada), 1,7 GWh/ano podem ser produzidos em telhados, requirindo pelo menos 18,5 GWh/ano, ou 66443 m² de produção PV centralizada. Dependendo do grau de descentralização, o custo estimado para uma transição fotovoltaica varia entre 550 e 2160 milhares de dólares americanos. Por fim, FNI tem suficiente potencial PV para alcançar a transição, podendo combinar a produção centralizada e descentralizada em diferentes proporções.