Nieuwe methode voor berekenen potentieel stedelijke zonne-energie

De methode van TU Delft helpt architecten en stedenbouwkundigen bij het optimaliseren van zonne-energietechnologie in hun ontwerpen, door onder meer de zonnedekking te berekenen.

Trefwoorden: #architect, #diffuus, #direct zonlicht, #hemelkoepel, #modellen, #optimaliseren, #parameter, #PV, #schaduw, #skylineprofiel, #sky view factor, #steden, #stedenbouwkundige, #straling, #stralingsinval, #stralingsinval, #TU Delft, #zonne-energie, #zonnedekking

Lees verder

research

( Foto: Basis 3D model van Boston Planning & Development Agency gelicentieerd onder CC BY 3.0 )

ENGINEERINGNET.BE - Gebouwen, bomen en andere objecten in stedelijke gebieden werpen schaduwen over zonnepanelen, wat de prestaties ervan sterk beïnvloedt. Om de energieopbrengst van PV-systemen te simuleren, worden verschillende tools gebruikt.

Daarbij wordt gebruik gemaakt van wiskundige modellen waarmee de stralingsinval op zonnemodules wordt bepaald. Door de berekening van de stralingsinval in de loop van het jaar te herhalen, leveren de tools een jaarcijfer voor de door de panelen opgevangen straling. De huidige simulaties vragen nog veel rekenkracht.

Een nieuwe methode vereenvoudigt deze berekening. Deze methode is gebaseerd op de correlatie tussen het skylineprofiel en de jaarlijkse straling die een bepaalde stedelijke plek ontvangt.

Het onderzoek laat zien dat de totale jaarlijkse zonnestraling die een bepaald oppervlak in een stedelijk gebied ontvangt, is te kwantificeren aan de hand van twee parameters die zijn afgeleid van het skylineprofiel.

Het gaat hierbij om de sky view factor (percentage van de hemelkoepel dat zichtbaar is vanaf een bepaald punt) en de sun coverage factor (percentage zonnedekking).

De eerste parameter wordt gebruikt om de straling uit diffuus zonlicht te schatten, de tweede is een indicatie voor de straling uit direct zonlicht. Beide parameters zijn eenvoudig en snel te verkrijgen uit het skylineprofiel, wat de rekencomplexiteit sterk vermindert.

De afbeelding toont de resultaten van het model toegepast op geselecteerde gevels en daken van gebouwen in de Amerikaanse stad Boston. De daken zijn met fellere kleuren geschilderd dan de gevels, wat wijst op een hoger energiepotentieel.

De methode is al geïntegreerd in een softwaretoolbox, die nauwkeurig de energieopbrengst van PV-systemen op een willekeurige locatie kan berekenen.

Dit onderzoek is uitgevoerd als onderdeel van het programma Solar Urban van de Technische Universiteit Delft.