Onderzoekers van de TU Delft hebben een nieuwe aanpak ontwikkeld om snel en nauwkeurig het zonne-energiepotentieel van oppervlakken in de stedelijke omgeving te berekenen. Door de nieuwe aanpak architecten en stedenbouwkundigen kunnen fotovoltaïsche technologie gemakkelijker in hun ontwerpen opnemen. De bevindingen zijn op maandag 4 februari gepresenteerd in Natuur Energie .

Gebouwen, bomen en andere constructies in stedelijke gebieden zorgen voor schaduw op zonnepanelen, wat de prestaties van een PV-systeem sterk beïnvloedt. Nauwkeurige beoordeling van deze prestatie, en de bijbehorende prijs/prestatie van PV-systemen, zullen hun integratie in de stedelijke omgeving vergemakkelijken.

Er zijn verschillende tools beschikbaar om de energieopbrengst van PV-systemen te simuleren. Deze tools zijn gebaseerd op wiskundige modellen die de instraling van zonnemodules bepalen. Door de berekening van de invallende straling het hele jaar door te herhalen, de tools leveren een jaarlijkse bestraling die de modules ontvangen. Echter, het is niet eenvoudig om te bepalen hoeveel elektriciteit een PV-systeem in een stedelijke omgeving opwekt. Huidige simulaties zijn zeer rekenkundig veeleisend, aangezien er rekening moet worden gehouden met de dynamische schaduwen van omringende objecten veroorzaakt door de jaarlijkse beweging van de zon.

De nieuwe aanpak vereenvoudigt de berekening en stelt de gebruiker in staat om een ​​snelle beoordeling van het zonne-energiepotentieel voor grote stedelijke gebieden met hoge nauwkeurigheid uit te voeren. Het is gebaseerd op een correlatie tussen een skylineprofiel en de jaarlijkse bestraling op een bepaalde stedelijke plek. Deze methode wordt uitgelegd en gevalideerd in een studie gepubliceerd in Natuur Energie . De studie toont aan dat de totale jaarlijkse zonnestraling die door een geselecteerd oppervlak in een stedelijke omgeving wordt ontvangen, kan worden gekwantificeerd met behulp van twee parameters die zijn afgeleid van het skylineprofiel:de hemelzichtfactor en de zondekkingsfactor. Terwijl de eerste parameter wordt gebruikt om de instraling van de diffuse zonlichtcomponent te schatten, de tweede bepaalt de instraling van direct zonlicht. Deze twee parameters kunnen eenvoudig en snel uit het skylineprofiel worden gehaald. De studie toont aan dat het gebruik van deze twee parameters de computationele complexiteit van het probleem aanzienlijk vermindert.

Andrés Calcabrini, doctoraat student aan de afdeling Elektrische Duurzame Energie, ontwikkelde de nieuwe aanpak onder supervisie van Dr. Olindo Isabella en Professor Miro Zeman. De groep Photovoltaic Materials and Devices (PVMD) heeft de aanpak al geïntegreerd in een softwaretoolbox die de energieopbrengst van PV-systemen op elke locatie nauwkeurig kan berekenen. Olindo Isabella, hoofd van de PVMD-groep, zegt, "Onze snelle aanpak, geïntegreerd in softwaretools voor het berekenen van het zonne-energiepotentieel, kan het ontwerp en de distributie van gebouwen met geïntegreerde PV-systemen in stedenbouwkundige kaders aanzienlijk vergemakkelijken. Het zal investeerders ook helpen beslissingen te nemen over de integratie van PV-systemen in gebouwen en andere stedelijke locaties. "