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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-4059-7051
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Proposta de metodologia para avaliação de complementariedade de geração hidráulica, solar e eólica em bacias hidrográficas brasileiras
Alternate title (s): Proposal of a Methodology for the Assessment of Hydropower, Solar, and Wind Generation Complementarity in Brazilian River Basins
Author: Dias, Camila de Oliveira
First Advisor: Santos, Ivan Nunes
First member of the Committee: Aoki, Alexandre Rasi
Second member of the Committee: Paulo Sobrinho, Elder Vicente de
Third member of the Committee: Moura, Fabrício Augusto Matheus
Fourth member of the Committee: Rezende, Jaqueline Oliveira
Summary: A hibridização de usinas é uma estratégia eficaz para mitigar a variação característica de fontes renováveis, como eólica e fotovoltaica, otimizando o uso dos recursos naturais por meio da complementariedade entre elas. O conhecimento das características regionais facilita a escolha de locais com maior potencial, viabilizando instalações estratégicas e investimentos direcionados. A literatura sobre complementariedade no Brasil, embora extensa, frequentemente se restringe à análise de duas fontes e carece de justificativas robustas e análises estatísticas que sustentem as metodologias empregadas. Nesse contexto, este trabalho propõe uma metodologia para quantificar a complementariedade natural em bacias hidrográficas brasileiras, considerando as combinações hidráulica–eólica, hidráulica–fotovoltaica e fotovoltaica–eólica. A abordagem utiliza coeficientes de correlação consolidados, com testes estatísticos para avaliar a distribuição dos dados e selecionar o coeficiente adequado, além da Análise de Tendências Inovadora, um método moderno comumente aplicado à investigação de questões meteorológicas, o que enriquece a análise dos resultados ao identificar a existência de tendências de crescimento ou decrescimento. Dados de radiação solar e velocidade do vento, obtidos de estações meteorológicas, são processados em Python para estimar a energia gerada e calcular sua correlação com a Energia Natural Afluente, após testes de consistência, distribuição e detecção de outliers. A principal limitação foi a baixa qualidade dos dados do INMET (Instituto Nacional de Meteorologia), que reforçou a necessidade de tratamento rigoroso dos dados. O coeficiente de Pearson não foi aplicado, pois nenhuma bacia atendeu aos pressupostos exigidos, evidenciando a relevância de uma metodologia que contemple tais critérios e utilize alternativas, como os coeficientes de Kendall e Spearman. A aplicação em seis bacias hidrográficas brasileiras, considerando intervalos mensais entre 2015 e 2024, evidenciou a utilidade da metodologia. A bacia do Tietê apresentou a maior complementariedade entre hidráulica e fotovoltaica, enquanto a do Jacuí foi a única a mostrar complementariedade entre as três combinações em diversos meses; nas demais, predominou a correlação positiva em pelo menos uma delas.
Abstract: The hybridization of power plants constitutes an effective strategy to mitigate the variability of renewable sources such as wind and photovoltaic, thereby optimizing the utilization of natural resources through their complementarity. A thorough understanding of regional characteristics facilitates the identification of areas with greater potential, enabling strategic deployment and more efficient allocation of investments. Although the literature on complementarity in Brazil is relatively extensive, it remains predominantly limited to the assessment of two sources and often lacks robust justifications and statistical analyses to substantiate the methodologies adopted. Within this context, the present study proposes a comprehensive methodology to quantify natural complementarity in Brazilian river basins, considering the combinations of hydro–wind, hydro–photovoltaic, and photovoltaic–wind. The approach employs correlation coefficients well established in the literature, complemented by statistical tests to evaluate data distribution and select the most appropriate measure, in addition to the Innovative Trend Analysis with significance testing, a modern technique widely applied in meteorological studies that enhances the results by detecting growth or decline trends. Solar radiation and wind speed data, obtained from meteorological stations, were processed in Python to estimate energy generation and to calculate its correlation with Natural Energy Inflow, following consistency verification, distributional analysis, and outlier detection. The principal limitation encountered concerned the low quality of data provided by the Brazilian National Institute of Meteorology (INMET), which underscored the importance of rigorous preprocessing. The Pearson coefficient was not employed, as none of the basins satisfied the required assumptions, thereby reinforcing the relevance of a methodology that verifies such criteria and adopts alternatives such as the Kendall and Spearman coefficients. The application to six Brazilian river basins, considering monthly intervals between 2015 and 2024, demonstrated the effectiveness of the proposed methodology. The Tietê basin exhibited the highest complementarity between hydro and photovoltaic, whereas the Jacuí basin was the only one to present complementarity among all three source combinations in several months; in the remaining basins, positive correlation predominated in at least one of the combinations.
Keywords: Coeficientes de correlação
Complementariedade
Fontes renováveis
Hibridização
Complementarity
Correlation coefficients
Hybridization
Renewable Energy Sources
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA::GERACAO DA ENERGIA ELETRICA
Subject: Engenharia elétrica
Energia - Fontes alternativas
Usinas hidrelétricas
Bacias hidrográficas - Brasil
Energia eólica
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Quote: DIAS, Camila de Oliveira. Proposta de metodologia para avaliação de complementariedade de geração hidráulica, solar e eólica em bacias hidrográficas brasileiras. 2025. 173 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5528
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5528
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/47358
Date of defense: 5-Sep-2025
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.
Appears in Collections:TESE - Engenharia Elétrica

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