Une nouvelle approche pour estimer le potentiel d'énergie solaire
Les chercheurs de la TU Delft ont développé une nouvelle approche permettant de calculer rapidement et avec précision le potentiel d’énergie solaire des surfaces en milieu urbain. Grâce à cette nouvelle approche, les architectes et les urbanistes peuvent plus facilement intégrer la technologie photovoltaïque dans leurs conceptions. Les résultats de cette recherche ont été présentés dans Nature Energy.
Une nouvelle façon de calculer le potentiel d’énergie solaire
Les bâtiments, les arbres et autres structures dans les zones urbaines provoquent de l’ombrage des modules solaires, ce qui affecte fortement les performances d’un système PV. Une évaluation précise de ces performances et du rapport prix/performances associé des systèmes PV facilitera leur intégration en milieu urbain.
Plusieurs outils sont disponibles pour simuler le rendement énergétique des systèmes PV. Ces outils sont basés sur des modèles mathématiques qui déterminent l’irradiance incidente sur les modules solaires. En répétant le calcul de l’éclairement énergétique incident tout au long de l’année, les outils délivrent une irradiation annuelle reçue par les modules.
Cependant, il n’est pas facile de déterminer la quantité d’électricité générée par un système photovoltaïque en milieu urbain. Les simulations actuelles exigent beaucoup de calculs, car il est nécessaire de prendre en compte l’ombrage dynamique des objets environnants causé par le mouvement annuel du soleil.
Une méthode rapide et précise
Cette nouvelle approche simplifie les calculs et permet à l’utilisateur d’effectuer une évaluation rapide du potentiel d’énergie solaire des grandes zones urbaines avec une grande précision. Elle est basée sur une corrélation entre un profil d’horizon et l’irradiation annuelle reçue à un point urbain particulier. Cette méthode est expliquée et validée dans une étude publiée dans Nature Energy.
Cette étude démontre que l’irradiation solaire annuelle totale reçue par une surface sélectionnée en milieu urbain peut être quantifiée à l’aide de deux paramètres dérivés du profil d’horizon: le facteur de vision du ciel et le facteur de couverture solaire.
Alors que le premier paramètre est utilisé pour estimer l’irradiation à partir de la composante de lumière diffuse, le second détermine l’irradiation à partir de la lumière directe du soleil. Ces deux paramètres peuvent être facilement et rapidement obtenus à partir du profil Skyline. Cette étude montre que l’utilisation de ces deux paramètres réduit considérablement la complexité de calcul du problème d’estimation.
Andrés Calcabrini, Ph.D. étudiant au Département de l’énergie durable, a développé cette nouvelle approche sous la supervision du Dr. Olindo Isabella et du Professeur Miro Zeman. Le groupe Matériaux et dispositifs photovoltaïques (PVMD) a déjà intégré cette approche dans une boîte à outils logicielles permettant de calculer avec précision le rendement énergétique des systèmes photovoltaïques en tout lieu.
Faciliter la conception dans des cadres de planification urbaine
Olindo Isabella, responsable du groupe PVMD, a déclaré: « notre approche rapide intégrée dans des outils logiciels de calcul du potentiel d’énergie solaire peut considérablement faciliter la conception et la distribution de bâtiments dotés de systèmes photovoltaïques intégrés dans des cadres de planification urbaine. Elle aidera également les investisseurs à prendre des décisions. sur l’intégration des systèmes photovoltaïques dans les bâtiments et autres lieux urbains. »
Source : Delft University of Technology
Crédit photo surUnsplash : Roaming Platypus