Vliv modelu zastínění na odhad solárního záření pro střešní systémy

Šimon Rechner

Bachelor's thesis

Influence of shadowing on solar radiation estimates for rooftop solar systems

Abstract:

Střešní fotovoltaické systémy jsou ideálním zdrojem čisté energie z obnovitelných zdrojů, především v urbanizovaném prostředí. Solární elektrárny zde nezabírají úrodnou půdu, ale dávají smysl nevyužitým střešním systémům. Vyrobená elektřina také neputuje daleko ke spotřebišti, tudíž nepodléhá výrazným ztrátám. Ne všechny střechy jsou ale pro solární využití vhodné, jejich solární potenciál je třeba znát. Proto jsou vytvářeny mapy solárního potenciálu, které umožňují najít místa s nejlepšími podmínkami k instalaci solárních systémů. Řada faktorů ovlivňuje přesnost odhadů. Mezi ně patří i parametr Calculation directions, který definuje zkoumaný počet směrů zastínění. Cílem práce je analýza solárního potenciálu vybraných střech v Peci pod Sněžkou z dostupných dat leteckého laserového skenování (LiDAR), s následným zhodnocením vlivu parametru Calculation directions a velikosti bufferu (uvažovaného okolí střechy) na přesnost odhadu solárního potenciálu. Výsledky ukazují, že ideální poměr mezi časovou náročností a přesností odhadu pro zkoumané střechy přináší výpočet s 32 zkoumanými směry zastínění. Vliv parametru na výsledky výpočtů se však neukázal být příliš výrazný. Rozdíl, mezi nejpřesnějším a nejméně přesným použitým modelem se u průměrného záření na 1 m2 pohyboval mezi 0,9 % - 4,4 %. Zato vliv velikosti bufferu se ukázal jako výrazný. Rozdíly výsledků počítaných s bufferem (100 m) a bez něho byly u průměrného záření na 1 m2 39,0 % resp. 21,4 %.

Abstract:

Rooftop photovoltaic systems are ideal sources of clean energy from renewable sources, especially in urban areas. Solar power systems do not occupy fertile soil, and give purpose to unused roof space. Moreover, the produced energy does not travel too far to the point of consumption, and hence it is not subjected to serious losses. However, not all roofs are suitable for use of photovoltaic; it is necessary to know their solar potential. This is why maps of solar potential are created to find places with the best conditions for photovoltaic system installation. The estimation precision is affected by several factors, among them a parameter called Calculation Directions, which defines the investigated number of shadowing directions. The goal of the presented thesis is to analyze the solar potential of selected roofs in Pec pod Snezkou from available LiDAR data and to evaluate the influence of the value of Calculated Directions and buffer size (surrounding area of the roof) on the accuracy of solar potential estimations. The results show that the ideal trade-off between the time complexity and estimation accuracy for considered roofs is obtained for computations with 32 shadowing directions. However, the effect of the parameter on the results of the calculations did not appear to be too pronounced. Difference between the most accurate and the least accurate type of used model ranged between 0.9 % - 4.4 % for the mean radiation per square meter. But the size of the buffer has proven to be significant. The differences in results calculated with buffer (100 m) and without it were 39.0 % respectively 21.4 % for mean radiation per square meter.

Keywords

solární potenciál, Calculation directions, zastínění, DEM, LiDAR

Keywords

solar potential, Calculation directions, shading, DEM, LiDAR

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Vítězslav Moudrý, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Bachelor programme / field:
Landscaping / Landscape Technical and Administration Services