A primeira edição do Atlas Brasileiro de Energia Solar foi lançada em 2006 com base em 10 anos de dados dos satélites da série GOES e no modelo físico de transferência radiativa BRASIL‐SR, validado com dados observados em 98 estações meteorológicas operadas pelo INMET (Instituto Nacional de Meteorologia) e espalhadas por todo território nacional. Na época do lançamento, a rede SONDA (Sistema de Organização Nacional de Dados Ambientais), operada pelo INPE, havia recém entrado em operação e contribuiu no processo de validação com apenas três anos de dados solarimétricos das 3 componentes da irradiação solar na superfície: global horizontal, direta normal e difusa. Essa edição pioneira do Atlas constituiu um marco importante no histórico da energia solar no Brasil e é, ainda hoje, empregada por vários investigadores e empreendedores da área de energia solar. Após mais de 10 anos, o Centro de Ciência do Sistema Terrestre (CCST) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), através do seu Laboratório de Modelagem e Estudos de Recursos Renováveis de Energia (LABREN), tem a satisfação de publicar a segunda edição, ampliada e revisada, do Atlas Brasileiro de Energia Solar. Trata‐se de um exemplo de trabalho cooperativo entre o INPE e pesquisadores de várias instituições no Brasil: a Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), a Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), a Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) e o Instituto Federal de Santa Catarina (IFSC). Para essa nova edição, foram empregados mais de 17 anos de dados satelitais e implementados vários avanços nas parametrizações do modelo de transferência radiativa BRASIL‐SR, visando melhorar ainda mais a confiabilidade e acurácia da base de dados produzida e disponibilizada para acesso público. Além desses avanços, a nova versão contém análises sobre os níveis de confiança, sobre a variabilidade espacial e temporal do recurso solar, além de apresentar cenários de emprego de várias tecnologias solares. Embora o foco do Atlas seja a área de energia, os dados apresentados também atendem usuários em várias outras áreas de conhecimento, como a meteorologia, climatologia, agricultura, hidrologia e arquitetura. Este Atlas contou com a contribuição científica do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia para Mudanças Climáticas (INCT‐MC), através dos processos CNPq 573797/2008‐0 e FAPESP 2008/57719‐9, o qual apoiou a fase de pesquisa, consolidação e de sua montagem final. Não podemos também deixar de agradecer e de partilhar esse momento com o Centro de Pesquisas da Petrobras (CENPES) que, através do Projeto ANEEL PD‐0553‐0013/2010 com o INPE, forneceu o importante suporte financeiro para o aprimoramento do modelo BRASIL‐SR, assim como para a expansão, operação e manutenção da rede solarimétrica SONDA. Os créditos também são endereçados à Rede Brasileira de Pesquisas sobre Mudanças Climáticas Globais, através do convênio FINEP / Rede CLIMA 01.13.0353‐00, pelo suporte na fase de rodadas do modelo, e aos demais colegas do INPE, particularmente do Laboratório de Instrumentação Meteorológica (LIM), do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC), que forneceram suporte logístico a esse trabalho desde a primeira edição do Atlas. Agradecemos também o apoio institucional da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) e da International Solar Energy Society (ISES) pelo reconhecimento do mérito científico dessa publicação como marco importante para a penetração da tecnologia solar no Brasil.Os autores e as entidades de suporte e apoio que possibilitaram mais essa edição do Atlas esperam que esse trabalho constitua mais um importante marco para o avanço da tecnologia solar no Brasil.

Reservoirs of hydropower plants (HPP) can amend water, energy, and food security in semi-arid regions. However, during severe droughts, the priority of energy demand leads to critical conditions of water availability. To reduce water use for energy, one possible measure is the adoption of solar power, an abundant energy source in semi-arid regions. This study assessed the influence of adding floating photovoltaic power (PV) in the large-scale reservoir of Sobradinho HPP, located in the São Francisco River (SFR), in Brazil, from 2009 to 2018. The simulated scenarios varied the installed PV power capacity from 50 to 1000 MW. For each scenario, water allocation was modified based on the solar-hydro equivalence that restrained the historical outflow of Sobradinho to maintain water in the reservoir. Besides, a diverse operation rule for the reservoirs in cascade of SFR was adopted to avoid ecological impacts of low streamflow. The scenarios were assessed in water security, solar-hydro electricity output, capacity factor of the powerplant, water and energy losses by evaporation and spilled water. Results show that a PV system starting from 250 MW was necessary to improve water security during the severe drought, reserving 0.7-2.3 of the annual water demand. In addition, the capacity factor was optimized from 29% to 34-47%. However, as the HPPs installed at SFR work as one system, the constrain of the river flow reduced the hydroelectricity by 4.4% for 750 MW. We concluded that PV significantly influenced water security and ecological conditions of SFR, with benefits in the range of 250-750 MW. The research provides assessment on substituting hydro for solar power on the operation of reservoirs in cascade and identifies the correlated benefits in social and ecological aspects. This information can support decisions of water and energy supply system operators and public policies focused on integrated resources management in semi-arid regions.

Smoke aerosol plumes generated during the biomass burning season in Brazil suffer long-range transport, resulting in large aerosol optical depths over an extensive domain. As a consequence, downward surface solar irradiance, and in particular the direct component, can be significantly reduced. Accurate solar energy assessments considering the radiative contribution of biomass burning aerosols are required to support Brazil’s solar power sector. This work presents the 2nd generation of the radiative transfer model BRASIL-SR, developed to improve the aerosol representation and reduce the uncertainties in surface solar irradiance estimates in cloudless hazy conditions and clean conditions. Two numerical experiments allowed to assess the model’s skill using observational or regional MERRA-2 reanalysis AOD data in a region frequently affected by smoke. Four ground measurement sites provided data for the model output validation. Results for DNI obtained using $\delta$-Eddington scaling and without scaling are compared, with the latter presenting the best skill in all sites and for both experiments. An increase in the relative error of DNI results obtained with $\delta$-Eddington optical depth scaling as AOD increases is evidenced. For DNI, MBD deviations ranged from −2.3 to −0.5%, RMSD between 2.3 and 4.7% and OVER between 0 and 5.3% when using in-situ AOD data. Overall, our results indicate a good skill of BRASIL-SR for the estimation of both GHI and DNI.

Several studies show the effects of lake breezes on cloudiness over natural lakes and large rivers, but only few contain information regarding large flooded areas of hydroelectric dams. Most Brazilian hydropower plants have large water reservoirs that may induce significant changes in the local environment. In this work, we describe the prevailing breeze mechanism in a Brazilian tropical hydropower reservoir to assess its impacts on local cloudiness and incoming surface solar irradiation. GOES-16 visible imagery, ISCCP database products, and ground measurement sites operated by INMET and LABREN/INPE provided data for the statistical analysis. We evaluate the cloudiness frequency assuming two distinct perspectives: spatial distribution by comparing cloudiness over the water surface and areas nearby its shores, and time analysis by comparing cloudiness prior and after reservoir completion. We also evaluated the solar irradiance enhancement over the water surface compared to the border and land areas surrounding the hydropower reservoir. The results pointed out daily average cloudiness increases moving away from the reservoir in any of the four cardinal directions. When looking at the afternoon-only cloudiness (14 h to 16 h local time), 4% fewer clouds were observed over the flooded area during summer (DJF). This difference reaches 8% during autumn (MAM) and spring (SON). Consequently, the irradiance enhancement at the water surface compared to external areas was around 1.75% for daily average and 4.59% for the afternoon-only average. Our results suggest that floating solar PV power plants in hydropower reservoirs can be an excellent option to integrate both renewable energy resources into a hybrid power generation due to the high solar irradiance in Brazilian territory combined with the prevailing breeze mechanism in large tropical water reservoirs.