MAPA POTENCJAŁU SOLARNEGO
Zawartość mapy
Mapa przedstawia potencjał solarny dachów budynków w mieście czyli ilość energii słonecznej padającej na ich powierzchnię w ciągu roku. Dane są prezentowane w ujęciu miesięcznym i rocznym, w rozbiciu na składowe promieniowania słonecznego:
- promieniowanie bezpośrednie (IDH),
- promieniowanie rozproszone (ISH),
- promieniowanie całkowite, czyli suma powyższych (ITH).
Warstwy rastrowe
Warstwy rastrowe widoczne na mapie prezentują ilość energii słonecznej w watogodzinach w ramach komórki o wielkości 1m na 1m. Wartości te uwzględniają nachylenie powierzchni i rosnącą wraz z nim rzeczywistą powierzchnią zdolną do odbierania energii słonecznej. Wartość dowolnej komórki rastra można odczytać w formatce identyfikacji po kliknięciu w mapę.
W zależności od widocznej warstwy wyświetlona zostanie jedna ze składowych promieniowania słonecznego (IDH, ISH lub ITH) w ujęciu rocznym lub dla wybranego miesiąca. Zmiana wyświetlanej aktualnie warstwy jest możliwa w panelu po lewej stronie.
Warstwa budynków
Wektorowa warstwa budynków prezentuje sumaryczny potencjał wszystkich komórek rastra w ramach jednego obrysu budynku. Po kliknięciu w budynek otworzy się formatka identyfikacji, z której można odczytać wszystkie statystyki dotyczące budynku w postaci interaktywnego wykresu oraz zestawienia liczb.
Potencjał solarny panelu
Na mapie zostało udostępnione narzędzie pozwalające na przeprowadzenie symulacji potencjału solarnego narysowanego obszaru, na przykład jednego panelu fotowoltaicznego.
Po kliknięciu przycisku "Rysuj panel" zostanie aktywowane narzędzie do rysowania. Kliknięciem na mapie dodawane są kolejne wierzchołki rysowanego wieloboku. Dwukrotnie kliknięcie wstawia ostatni wierzchołek i kończy rysowanie. Po chwili na mapie pojawi się liczba reprezentująca roczną sumę natężenia bezpośredniego promieniowania słonecznego (IDH) dla narysowanego obszaru.
Interpretacja wartości
Wartości potencjału słonecznego prezentowane na mapie przedstawiają całość promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni dachów budynków. Z analizy zostały wyłączone powierzchnie o spadkach większych niż 60 stopni oraz znajdujące się poza obrysami budynków. W obliczeniach nie zostały uwzględnione ograniczenia wynikające z technologii fotowoltaicznej takie jak sprawność urządzeń czy fizyczna możliwość ich montażu na budynku. Czynniki te mają wpływ na ostateczną ilość energii możliwą do uzyskania z instalacji.
Metodologia obliczeń
Wartości natężenia promieniowania słonecznego prezentowane na mapie nie są wartościami zmierzonymi w terenie. Są one wynikiem obliczeń przeprowadzonych na podstawie modelu biorącego pod uwagę czynniki takie jak:
- zmienne kąty padania promieni słonecznych i długość nasłonecznienia w ciągu roku,
- bryły budynków, zieleń i inne obiekty przesłaniające światło słoneczne,
- kąty nachylenia powierzchni odbierających promieniowanie słoneczne,
- wysokość nad poziomem morza,
- rozpraszanie światła przez atmosferę,
- statystyczne warunki atmosferyczne panujące we Wrocławiu.
Zastosowany we Wrocławiu model jest zainspirowany i w dużej mierze tożsamy z modelem Solar Area Radiation zawartym w oprogramowaniu ArcGIS. Model ten został rozwinięty i dostosowany do lokalnych potrzeb przez zespół Systemu Informacji Przestrzennej Wrocławia. Głównym autorem implementacji jest starszy specjalista Grzegorz Kasza.
Szczegółowy opis formuł zastosowanych w obliczeniach znajduje się w dokumentacji narzędzia Solar Area Radiation.
Parametry i założenia
Jednostka czasu obliczeń
W celu uzyskania dużej wiarygodności wyników, podstawową jednostką czasu dla której wykonywane zostały obliczenia jest 1 godzina. Oznacza to, że dla całego miasta zostało wykonanych 4312 odrębnych obliczeń dla każdej godziny w roku, w trakcie której we Wrocławiu świeci słońce. Każde z nich posiadały unikatowy zestaw parametrów wejściowych, które są zmienne wraz z każdą godziną.
Model nieba
Modelowanie promieniowania rozproszonego (ISH) wymaga podzielenia nieboskłonu na tzw. sektory nieba. Zastosowany podział rozbił nieboskłon na 64 sektory, z których każdy sektor stanowi samodzielne źródło światła rozproszonego.
Szacowanie parametrów atmosferycznych
W formułach obliczeniowych zawarte są dwa parametry opisujące warunki atmosferyczne mające wpływ na ilość promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni. Są to:- Pdif - proporcja ilości promieniowania ulegającego rozproszeniu w atmosferze, oraz
- β - ogólna przepuszczalność atmosfery.
Poprawne oszacowanie wartości tych parametrów jest kluczowe dla uzyskania wiarygodnych wyników obliczeń. W tym celu posłużono się Typowym rokiem meteorologicznym dla Wrocławia, czyli zestawem danych przygotowanym dla potrzeb obliczeń energetycznych w budownictwie udostępnionym przez Ministerstwo Inwestycji i Rozwoju.
Typowy rok meteorologiczny jest opracowany na podstawie rzeczywistych pomiarów ze stacji meteorologicznych. Jednym z mierzonych parametrów jest ilość promieniowania słonecznego docierającego do urządzenia pomiarowego dla każdej godziny w roku, w rozbiciu na obie składowe: promieniowanie rozproszone i bezpośrednie. Wartości te zostały wykorzystane do skalibrowania obliczeń mapy potencjału solarnego. Efektem był zestaw wartości parametrów oraz dla każdej godziny w roku. Dzięki temu wartości natężenia promieniowania słonecznego wyliczone na potrzeby Mapy potencjału solarnego są zgodne z tymi zawartymi w Typowym roku meteorologicznym. Wartością dodaną przez mapę jest przestrzenne umiejscowienie tych wartości i ich zmienność w zależności od nachylenia powierzchni i przesłaniania światła przez inne obiekty.