Arbetet som utförs på PVMD-gruppen kan användas för att beräkna solenergipotentialen för byggnader i komplexa stadslandskap. Bilden visar resultaten av modellen applicerad på utvalda fasader och tak på byggnader i staden Boston, Mass. Tak är målade med ljusare färger än fasader vilket indikerar en högre energipotential. Base 3D-modellen av Boston Planning &Development Agency är licensierad under CC BY 3.0. Kredit:Boston Planning &Development Agency
TU Delft-forskare har utvecklat ett nytt tillvägagångssätt för att snabbt och exakt beräkna solenergipotentialen för ytor i stadsmiljön. Via det nya tillvägagångssättet, arkitekter och stadsplanerare kan lättare införliva solcellsteknik i sina konstruktioner. Resultaten presenterades måndagen den 4 februari i Naturenergi .
Byggnader, träd och andra strukturer i stadsområden orsakar skuggning av solcellsmoduler, vilket starkt påverkar prestandan hos ett PV-system. Exakt bedömning av denna prestation, och relaterade pris/prestanda för PV-system, kommer att underlätta deras integration i stadsmiljön.
Flera verktyg finns tillgängliga för att simulera energiutbytet i PV-system. Dessa verktyg är baserade på matematiska modeller som bestämmer irradiansinfallen på solcellsmoduler. Genom att upprepa beräkningen av den incidentbestrålning under hela året, verktygen levererar en årlig bestrålning som mottas av modulerna. Dock, det är inte lätt att avgöra hur mycket el ett PV-system genererar i stadsmiljö. Aktuella simuleringar är mycket beräkningskrävande, eftersom den dynamiska skuggningen av omgivande föremål som orsakas av solens årliga rörelse måste beaktas.
Det nya tillvägagångssättet förenklar beräkningen och gör det möjligt för användaren att göra en snabb bedömning av solenergipotentialen för stora tätorter med hög noggrannhet. Den är baserad på en korrelation mellan en skylineprofil och den årliga bestrålningen som tas emot på en viss stadsplats. Denna metod förklaras och valideras i en studie publicerad i Naturenergi . Studien visar att den totala årliga solinstrålningen som tas emot av en utvald yta i en stadsmiljö kan kvantifieras med hjälp av två parametrar som härleds från skylineprofilen:himmelssynsfaktorn och soltäckningsfaktorn. Medan den första parametern används för att uppskatta bestrålningen från den diffusa solljuskomponenten, den andra bestämmer bestrålningen från direkt solljus. Dessa två parametrar kan enkelt och snabbt erhållas från skylineprofilen. Studien visar att användningen av dessa två parametrar avsevärt minskar problemets beräkningskomplexitet.
Andrés Calcabrini, Ph.D. student vid avdelningen för elektrisk hållbar energi, utvecklat det nya tillvägagångssättet under ledning av Dr. Olindo Isabella och professor Miro Zeman. Gruppen Photovoltaic Materials and Devices (PVMD) har redan integrerat tillvägagångssättet i en mjukvaruverktygslåda som exakt kan beräkna energiutbytet för PV-system var som helst. Olindo Isabella, chef för PVMD-gruppen, säger, "Vårt snabba tillvägagångssätt integrerat i mjukvaruverktyg för att beräkna solenergipotentialen kan avsevärt underlätta design och distribution av byggnader med integrerade PV-system i stadsplaneringsramar. Det kommer också att hjälpa investerare att fatta beslut om att integrera PV-system i byggnader och andra urbana platser. "
