ICGCSolarRadiation: una metodología para determinar el potencial solar fotovoltaico y térmico en cubiertas de edificios

Abstract

En el Acuerdo de París del año 2015, más de 9.000 ciudades acordaron reducir su dependencia de los combustibles fósiles, apostando por energías más limpias y renovables. Entre ellas, la energía solar sobresale por su disponibilidad, especialmente cuando la situación geográfica y las condiciones climáticas de nuestro territorio son favorables para su aprovechamiento. Desde el punto de vista del aprovechamiento de la energía solar, estructuras como naves industriales y centros públicos presentan habitualmente cubiertas con superficies grandes, regulares y con poca inclinación. Estas propiedades geométricas se consideran ideales para la instalación de paneles solares, tanto para la generación de electricidad (potencial fotovoltaico) como para calentamiento de agua (potencial térmico de media y baja temperatura). No obstante, para justificar una inversión en tecnología solar es imprescindible disponer de una estimación previa del rendimiento esperable, y consecuentemente del tiempo de amortización previsto. Para dar respuesta a esta necesidad, en el Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya (ICGC) se ha desarrollado una metodología para el cálculo del potencial solar fotovoltaico y térmico de cubiertas considerando tanto sus características geométricas, la topografía de la zona y la climatología del lugar donde se encuentran. A partir de una nube de puntos 3D se genera un modelo digital de superficie (DSM). Asimismo, se realiza una segmentación de los edificios de la cartografía 1:1.000, de manera que se obtienen los diferentes planos de cubierta interiores a cada edificio. A partir del DSM se calcula el horizonte de cada punto respecto a todos los posibles ángulos de irradiación solar, teniendo en cuenta todos aquellos objetos sobre el terreno de alrededor, sean edificios, vegetación y topografía, que pueden limitar la visión directa del Sol. Respecto a la caracterización de la climatología, se estima la irradiación solar global media de cada mes del año para las estaciones más próximas a la zona y se transforman a coeficientes atmosféricos de radiación solar directa y difusa mediante modelos de atmósfera transparente y técnicas de interpolación espacial. Finalmente, se realiza una simulación con condiciones climatológicas reales de la irradiación solar sobre cada uno de los planos de cubierta de edificios de un día representativo para cada semana durante todo un año, para obtener un ráster con la irradiación global media recibida en cada píxel de cubierta. El objetivo de la comunicación es presentar esta metodología -ICGCSolarRadiation- y las herramientas desarrolladas dentro del programa Sostenibilitat Urbana de l’ICGC, con software libre