Energia

Uma nova abordagem rápida e estimativa do potencial de energia solar em ambientes urbanos

Os pesquisadores da TU Delft desenvolveram uma nova abordagem para o cálculo rápido e preciso do potencial de energia solar das superfícies no ambiente urbano. A nova abordagem pode ajudar significativamente os arquitetos e planejadores urbanos a incorporar a tecnologia fotovoltaica (energia solar) em seus projetos. As descobertas foram apresentadas na segunda-feira, 4 de fevereiro, na Nature Energy.

Edifícios, árvores e outras estruturas em áreas urbanas causam sombreamento de módulos solares, o que afeta fortemente o desempenho de um sistema fotovoltaico. A avaliação precisa desse desempenho e o preço / desempenho dos sistemas fotovoltaicos, facilitarão sua integração no ambiente urbano.

Diversas ferramentas estão disponíveis para simular o rendimento energético dos sistemas fotovoltaicos. Essas ferramentas são baseadas em modelos matemáticos que determinam o incidente de irradiância em módulos solares. Ao repetir o cálculo da irradiação incidente ao longo do ano, as ferramentas fornecem uma irradiação anual recebida pelos módulos. No entanto, não é fácil determinar com precisão a quantidade de eletricidade que um sistema fotovoltaico gera em um ambiente urbano. Simulações atuais tornam-se computacionalmente altamente exigentes, já que o sombreamento dinâmico dos objetos circundantes, causado pelo movimento anual do sol, deve ser levado em conta.

Uma nova abordagem simplifica o cálculo e permite ao usuário realizar uma avaliação rápida do potencial de energia solar para grandes áreas urbanas, mantendo alta precisão. Baseia-se numa correlação entre um perfil de horizonte e a irradiação anual recebida num determinado ponto urbano. Este método é explicado e validado em um estudo publicado no periódico Nature Energy. O estudo demonstra que a irradiação solar total anual recebida por uma superfície selecionada em um ambiente urbano pode ser quantificada usando dois parâmetros que são 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 luz solar difusa, o segundo é indicativo da irradiação do componente luz solar direta. Estes 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, estudante de doutorado no 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 dos sistemas fotovoltaicos em qualquer local. Olindo Isabella, chefe do grupo PVMD: “Nossa abordagem rápida integrada em ferramentas de software para calcular o potencial de energia solar pode facilitar significativamente o projeto e a distribuição de edifícios com sistemas fotovoltaicos integrados em estruturas de planejamento urbano. Também ajudará os investidores a tomar decisões sobre a integração Sistemas fotovoltaicos em edifícios e outros locais urbanos “.

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