Odhad vlivu stínící vegetace na solární potenciál střech

Bc. Lucie Brzková

Master's thesis

Estimation of the effect of shading vegetation on the solar potential of roofs

Abstract:

Solární energie je bezemisním čistým zdrojem energie a ideální způsob, jak tuto energii využít v urbanizovaných oblastech je umístění fotovoltaických elektráren na střechy budov. K umístění FVE na střechy stávajících či plánovaných budov je třeba znát jejich solární potenciál. Jedním z nástrojů pro geometrické modelování slunečního záření je Solar Analyst, který využívá digitálních modelů povrchu jako vstupních dat. Digitální modely povrchu s vysokým rozlišením jsou zde získávány z bodových mračen pocházejících z leteckého laserového skenování Země. Tato práce se zabývá vlivem vegetace na solární potenciál střešních ploch v urbanizovaném prostředí a vlivem oblačnosti na jednotlivé složky přicházejícího záření. Studie byla provedena na čtyřech lokalitách ve Španělsku, Lotyšsku, Švýcarsku a Spojeném království, mající různou zeměpisnou šířku a rozdílnou strukturou zástavby. Pro každou lokalitu byl nástrojem Solar Analyst odhadnut roční celkový solární potenciál střešních ploch. Rastry bez vegetace měly hodnoty dopadené solární radiace vyšší a byl tak prokázán významný vliv vegetace na solární potenciál střech. Výsledné roční ztráty způsobené vegetací se pohybují v rozmezí 2-12 %, kdy k největšímu poklesu docházelo v zimních měsících. Z výsledků je patrné, že zahrnutí vegetace do výpočtu solárního potenciálu je velice důležité pro správné umístění fotovoltaických systémů na střechy budov.

Abstract:

Solar energy is an emission-free, clean energy source and the ideal way to harness this energy in urbanized areas is by placing photovoltaic power systems on the roofs of buildings. To place PV on the roofs of existing or planned buildings, it is necessary to know their solar potential. One tool for geometric solar modelling is Solar Analyst, which uses digital surface models as input data. Here, high-resolution digital surface models are obtained from point clouds originating from airborne laser scanning of the Earth. This paper examines the effect of vegetation on the solar potential of roof surfaces in urbanized environments and the effect of cloud cover on the different components of incoming radiation. The study was carried out at four sites in Spain, Latvia, Switzerland and the United Kingdom, having different latitudes and different built-up structures. For each site, the annual total solar potential of the roof areas was estimated using the Solar Analyst tool. Rasters without vegetation had higher values of incident solar radiation and thus a significant effect of vegetation on the solar potential of rooftops was demonstrated. The resulting annual losses due to vegetation ranged from 2-12 %, with the largest decrease occurring in the winter months. The results show that the inclusion of vegetation in the calculation of solar potential is very important for the correct placement of PV systems on building roofs.

Keywords

solární potenciál, solární radiace, LiDAR, Solar Analyst, fotovoltaické systémy, zastínění

Keywords

solar potencial, solar radiation, LiDAR, Solar Analyst, photovoltaic systems, shading

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 3. 2022

Thesis defence

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

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme:
Regional Environmental Administration