Snelle en nauwkeurige berekening zonne-potentieel in steden

9 februari 2019, 14:56
De nieuwe methode kan worden gebruikt om het zonnepotentieel van gebouwen in complexe stedelijke omgevingen te berekenen. De afbeelding toont de resultaten van het model toegepast op geselecteerde gevels en daken van gebouwen in Boston (USA). De daken hebben fellere kleuren dan de gevels, wat wijst op een hoger energiepotentieel.
(3D-model van Boston Planning & Development Agency, licentie CC BY 3.0.)
De nieuwe methode kan worden gebruikt om het zonnepotentieel van gebouwen in complexe stedelijke omgevingen te berekenen. De afbeelding toont de resultaten van het model toegepast op geselecteerde gevels en daken van gebouwen in Boston (USA). De daken hebben fellere kleuren dan de gevels, wat wijst op een hoger energiepotentieel.
(3D-model van Boston Planning & Development Agency, licentie CC BY 3.0.)
Onderzoekers van de TU Delft hebben een nieuwe methode ontwikkeld om snel en nauwkeurig het potentieel voor zonne-energie in een stedelijke omgeving te berekenen. De methode kan architecten en stedenbouwkundigen helpen bij het verwerken van zonne-energietechnologie in hun ontwerpen.

Schaduw

Gebouwen, bomen en andere objecten in stedelijke gebieden werpen schaduwen over zonnepanelen, wat de prestaties ervan sterk beïnvloedt. Een nauwkeurige beoordeling van deze prestaties en de daarmee samenhangende prijs-prestatieverhouding van zonne-energiesystemen (PV-systemen) kan zorgen voor een betere integratie in de stedelijke omgeving.

Veel rekenkracht

Om de energieopbrengst van PV-systemen te simuleren, worden verschillende tools gebruikt. Daarbij wordt gebruik gemaakt van wiskundige modellen waarmee de stralingsinval op zonnemodules wordt bepaald. Door deze berekeningen voor een heel jaar te herhalen, leveren de tools een jaarcijfer voor de door de panelen opgevangen straling. Het is alleen niet eenvoudig om nauwkeurig te bepalen hoeveel elektriciteit een PV-systeem genereert in een stedelijk gebied. De huidige simulaties vragen veel rekenkracht, omdat rekening moet worden gehouden met de schaduwwerking van omringende objecten die het hele jaar door verandert door de stand van de zon.

Twee parameters

Een nieuwe methode vereenvoudigt deze berekening en stelt gebruikers in staat om het potentieel van zonne-energie voor grote stedelijke gebieden snel en nauwkeurig te beoordelen. De methode is gebaseerd op de correlatie tussen het skylineprofiel en de jaarlijkse straling die op een bepaalde stedelijke plek wordt ontvangen. Dit wordt uitgelegd en onderbouwd in de studie die is gepubliceerd in Nature Energy. Het onderzoek laat zien dat de totale jaarlijkse zonnestraling die een bepaald oppervlak in een stedelijk gebied ontvangt, kan worden gekwantificeerd aan de hand van twee parameters die zijn afgeleid van het skylineprofiel: de sky view factor (deel van de hemelkoepel dat zichtbaar is vanaf een bepaald punt) en de sun coverage factor (maat voor de ‘zonnedekking’). De eerste parameter wordt gebruikt om de straling uit diffuus zonlicht te schatten, de tweede is een indicatie voor de straling uit direct zonlicht. Deze twee parameters kunnen eenvoudig en snel worden verkregen uit het skylineprofiel. De studie laat zien dat het gebruik van deze twee parameters de rekencomplexiteit van het probleem aanzienlijk vermindert.

Softwaretoolbox

De onderzoeksgroep Photovoltaic Materials and Devices (PVMD) heeft de methode inmiddels geïntegreerd in een softwaretoolbox die nauwkeurig de energieopbrengst van PV-systemen op een willekeurige locatie kan berekenen. Het onderzoek is uitgevoerd als onderdeel van het programma Solar Urban van de Technische Universiteit Delft. Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Energy.

Bron: TU Delft
 
Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items