Les travaux menés au sein du groupe PVMD permettent de calculer le potentiel énergétique solaire photovoltaïque des bâtiments dans des paysages urbains complexes. L'image montre les résultats du modèle appliqué à des façades et des toits sélectionnés de bâtiments de la ville de Boston, Mass. Les toits sont peints avec des couleurs plus vives que les façades, ce qui indique un potentiel énergétique plus élevé. Le modèle 3D de base de la Boston Planning &Development Agency est sous licence CC BY 3.0. Crédit :Agence de planification et de développement de Boston
Les chercheurs de la TU Delft ont développé une nouvelle approche pour calculer rapidement et avec précision le potentiel d'énergie solaire des surfaces en milieu urbain. Grâce à la nouvelle approche, les architectes et les urbanistes peuvent plus facilement intégrer la technologie photovoltaïque dans leurs conceptions. Les conclusions ont été présentées le lundi 4 février à Énergie naturelle .
Immeubles, les arbres et autres structures dans les zones urbaines provoquent l'ombrage des modules solaires, ce qui affecte fortement les performances d'un système PV. Évaluation juste de cette performance, et le rapport prix/performances des systèmes PV, facilitera leur intégration en milieu urbain.
Plusieurs outils sont disponibles pour simuler le rendement énergétique des systèmes photovoltaïques. Ces outils sont basés sur des modèles mathématiques qui déterminent l'irradiance incidente sur les modules solaires. En répétant le calcul de l'irradiance incidente 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 qu'un système PV génère en milieu urbain. Les simulations actuelles sont très exigeantes en calcul, car l'ombrage dynamique des objets environnants causé par le mouvement annuel du soleil doit être pris en compte.
La nouvelle approche simplifie le calcul et permet à l'utilisateur d'effectuer une évaluation rapide du potentiel d'énergie solaire pour les grandes zones urbaines avec une grande précision. Il est basé sur une corrélation entre un profil d'horizon et l'irradiation annuelle reçue à un endroit urbain particulier. Cette méthode est expliquée et validée dans une étude publiée dans Énergie naturelle . L'étude démontre que l'irradiation solaire annuelle totale reçue par une surface sélectionnée dans un environnement urbain peut être quantifiée à l'aide de deux paramètres dérivés du profil de la ligne d'horizon :le facteur de vue du ciel et le facteur de couverture solaire. Alors que le premier paramètre est utilisé pour estimer l'irradiation de la composante diffuse de la lumière solaire, le second détermine l'irradiation de la lumière directe du soleil. Ces deux paramètres peuvent être facilement et rapidement obtenus à partir du profil d'horizon. L'étude montre que l'utilisation de ces deux paramètres réduit considérablement la complexité de calcul du problème.
Andrés Calcabrini, doctorat étudiant au département d'Énergie Électrique Durable, développé la nouvelle approche sous la supervision du Dr Olindo Isabella et du professeur Miro Zeman. Le groupe Matériaux et dispositifs photovoltaïques (PVMD) a déjà intégré l'approche dans une boîte à outils logicielle qui peut calculer avec précision le rendement énergétique des systèmes photovoltaïques à n'importe quel endroit. Olindo Isabelle, chef du groupe PVMD, dit, « Notre approche rapide intégrée dans des outils logiciels de calcul du potentiel d'énergie solaire peut faciliter considérablement la conception et la distribution de bâtiments avec des systèmes photovoltaïques intégrés dans les cadres de planification urbaine. Elle aidera également les investisseurs à prendre des décisions sur l'intégration de systèmes photovoltaïques dans les bâtiments et autres emplacements urbains. "
