O trabalho realizado no grupo PVMD pode ser usado para calcular o potencial de energia solar fotovoltaica de edifícios em paisagens urbanas complexas. A imagem mostra os resultados do modelo aplicado a fachadas e telhados selecionados de edifícios na cidade de Boston, Massa. Os tectos são pintados com cores mais vivas do que as fachadas o que indica um maior potencial energético. O modelo 3D básico da Boston Planning &Development Agency está licenciado pela CC BY 3.0. Crédito:Agência de Planejamento e Desenvolvimento de Boston
Os pesquisadores da TU Delft desenvolveram uma nova abordagem para calcular com rapidez e precisão o potencial de energia solar de superfícies no ambiente urbano. Por meio da nova abordagem, arquitetos e planejadores urbanos podem incorporar mais facilmente a tecnologia fotovoltaica em seus projetos. Os resultados foram apresentados na segunda-feira, 4 de fevereiro, em Nature Energy .
Edifícios, árvores e outras estruturas em áreas urbanas causam sombreamento de módulos solares, que afeta fortemente o desempenho de um sistema fotovoltaico. Avaliação precisa deste desempenho, e o preço / desempenho relacionados de sistemas fotovoltaicos, facilitará sua integração no ambiente urbano.
Diversas ferramentas estão disponíveis para simular o rendimento energético de sistemas fotovoltaicos. Essas ferramentas são baseadas em modelos matemáticos que determinam a irradiância incidente em módulos solares. Ao repetir o cálculo da irradiância incidente ao longo do ano, as ferramentas entregam uma irradiação anual recebida pelos módulos. Contudo, não é fácil determinar quanta eletricidade um sistema fotovoltaico gera em um ambiente urbano. As simulações atuais são altamente exigentes computacionalmente, já que o sombreamento dinâmico dos objetos circundantes causado pelo movimento anual do sol deve ser levado em consideração.
A nova abordagem simplifica o cálculo e permite ao usuário realizar uma avaliação rápida do potencial de energia solar para grandes áreas urbanas com alta precisão. É baseado em uma correlação entre um perfil de horizonte e a irradiação anual recebida em um determinado ponto urbano. Este método é explicado e validado em um estudo publicado em Nature Energy . O estudo demonstra que a irradiação solar anual total recebida por uma superfície selecionada em um ambiente urbano pode ser quantificada usando dois parâmetros derivados do perfil do horizonte:o fator de visão do céu e o fator de cobertura solar. Enquanto o primeiro parâmetro é usado para estimar a irradiação do componente de luz solar difusa, o segundo determina a irradiação da luz solar direta. Esses dois parâmetros podem ser obtidos de forma fácil e rápida a partir do perfil do horizonte. O estudo mostra que o uso desses dois parâmetros reduz significativamente a complexidade computacional do problema.
Andrés Calcabrini, Ph.D. estudante do departamento de Energia Elétrica Sustentável, desenvolveu a nova abordagem sob supervisão do Dr. Olindo Isabella e do Professor Miro Zeman. O grupo de Materiais e Dispositivos Fotovoltaicos (PVMD) já integrou a abordagem em uma caixa de ferramentas de software que pode calcular com precisão o rendimento de energia de sistemas fotovoltaicos em qualquer local. Olindo Isabella, chefe do grupo PVMD, diz, “Nossa abordagem rápida integrada em ferramentas de software para calcular o potencial de energia solar pode facilitar significativamente o projeto e distribuição de edifícios com sistemas fotovoltaicos integrados em estruturas de planejamento urbano. Também ajudará os investidores a tomar decisões sobre a integração de sistemas fotovoltaicos em edifícios e outros locais urbanos. "
