Onderzoekers van EPFL beoordelen het zonne-energiepotentieel van Zwitserland. Hun resultaten tonen aan dat fotovoltaïsche panelen kunnen worden geïnstalleerd op meer dan de helft van de 9,6 miljoen daken van het land. De resulterende stroom zou voldoen aan meer dan 40 procent van de Zwitserse elektriciteitsvraag.

De wijdverbreide installatie van fotovoltaïsche panelen op daken van gebouwen zou een belangrijke rol kunnen spelen in de overgang van Zwitserland naar een koolstofarm energiesysteem. Tot nu, echter, het totale fotovoltaïsche (PV) potentieel van Zwitserse daken kon niet nauwkeurig worden geschat vanwege een gebrek aan gegevens over gebouwen en hun omgeving, samen met grote foutenmarges die voortvloeien uit bestaande berekeningsmethoden. Om die leemte op te vullen, onderzoekers van EPFL's Solar Energy and Building Physics Laboratory (LESO-PB) hebben een methodologie ontwikkeld die machine learning-algoritmen combineert met geografische informatiesystemen en fysieke modellen om het PV-potentieel te schatten. En, Voor de eerste keer, ze schatten de uurprofielen van het PV-potentieel. Hun resultaten zijn gepubliceerd in Applied Energy.

Alle daken hebben hun bijzonderheid

"We kijken niet alleen naar zonnestraling, maar ook aan de beschikbare ruimte op daken. Sommige daken hebben een ongebruikelijke vorm of bevatten bovenbouw zoals schoorstenen die de installatie van fotovoltaïsche panelen verhinderen, " zegt Alina Walch, die de tweede fase van het onderzoek leidde. Hun algoritme houdt rekening met parameters zoals de grootte van het dak, de oriëntatie ervan en of het gebouw zich in een stadscentrum of op een meer geïsoleerde locatie bevindt. De resultaten tonen aan dat fotovoltaïsche zonnepanelen kunnen worden aangebracht op 55 procent van het totale dakoppervlak van Zwitserland. Zelfs als panelen alleen op voornamelijk op het zuiden gerichte daken zouden worden geïnstalleerd, dit zou meer dan 40 procent van de Zwitserse elektriciteitsvraag kunnen dekken.

Een eerste studie, met behulp van kunstmatige-intelligentietechnieken, was al uitgevoerd in een eerder proefschrift door Dan Assouline van LESO-PB. Het was gebaseerd op gegevens verzameld in Genève en vervolgens uitgebreid naar heel Zwitserland. "Dat onderzoek onderzocht, Voor de eerste keer, het gebruik van kunstmatige intelligentie om het potentieel voor de grootschalige installatie van fotovoltaïsche panelen op daken van gebouwen te kwantificeren, " zegt Jean-Louis Scartezzini, het hoofd van LESO-PB. "Door gebruik te maken van nieuwe gegevens met een hoge resolutie, we hebben nu de schattingsmethode verbeterd en de spatio-temporele resolutie van de resultaten verhoogd. Dit stelt ons in staat toekomstige energiesystemen te modelleren die 100 procent hernieuwbaar zijn."

Met behulp van het nationale geografische informatiesysteem "SIG-Énergie", het Zwitserse Federale Energiebureau heeft een zeer nauwkeurig model gemaakt van de gebouwen in Zwitserland. Met behulp van machinaal leren, er zijn schattingen gemaakt van het totale dakoppervlak dat door zonnepanelen kan worden gedekt, afhankelijk van hun vorm en schaduw. Schattingen werden nog nauwkeuriger gemaakt door praktische installatieregels toe te passen, resulterend in een PV-potentieel van 24 terawattuur (TWh), tien keer de capaciteit van bestaande installaties. De foutmarge van dat cijfer is 9 TWh, vanwege de variabiliteit van zonnestraling en de gebruikte methodologie.

Maar daar stopte Walch niet:haar onderzoek omvat ook de allereerste schatting van het PV-potentieel van uur tot uur. Hierdoor kan de stroomopwekking worden gemeten ten opzichte van het verbruik. "We hebben een overschot aan energie in de zomer en een tekort in de winter, en 's nachts helemaal geen energie, " merkt ze op. "Om die onbalans aan te pakken, we moeten andere vormen van hernieuwbare energie in overweging nemen om de tekortkomingen op te vangen en energie op te slaan. Waterkracht is een aantrekkelijke manier om energie op te slaan, maar de inhoud van opslagdammen varieert met de seizoenen. Windkracht, op grote schaal gebruikt, kan de leemten opvullen."

De resultaten die bij EPFL zijn verkregen, kunnen worden gebruikt om een ​​effectief beleid voor te stellen voor het installeren van PV-panelen op daken. LESO-PB, de Zwitserse National Science Foundation, Innosuisse en het Zwitserse Federale Energiebureau zijn in gesprek om een ​​platform te ontwikkelen waarmee steden, kantons en gemeenten, maar ook individuen, om het hernieuwbare energiepotentieel van hun gebouwen te visualiseren.

Momenteel, Zwitserland heeft slechts een tiende van zijn PV-potentieel aangeboord, wat betekent dat er nog 90 procent moet worden ontgrendeld.