GIS para la sostenibilidad: evaluación de la eficiencia de la energía solar con ArcGIS Pro
En el segundo artículo de nuestra columna centrado en las herramientas de ArcGIS Pro útiles para evaluar aspectos e indicadores relacionados con la sostenibilidad, abordamos el tema de la energía solar y la eficiencia energética de los paneles fotovoltaicos.
Dentro de ArcGIS Pro, gracias al Solar Radiation Toolset es posible realizar análisis que permiten mapear y analizar los efectos del sol sobre un área específica en un período de tiempo determinado.
Para conocer más sobre otras posibilidades que ofrece ArcGIS Pro relacionadas con el tema de la sostenibilidad, te remitimos al primer artículo de la sección, donde hemos explorado las herramientas para el análisis de islas de calor urbanas.
Determinar la radiación solar y la eficiencia energética
El ejemplo que queremos compartir hoy es el flujo que permite determinar la cantidad de electricidad potencial que suministran los paneles fotovoltaicos de cada edificio, partiendo de la radiación solar media que recibe una zona concreta en un periodo de tiempo concreto. Cuanta más energía solar capte un edificio, más electricidad podrá producir si está equipado con paneles. Los datos requeridos para el proceso son el Modelo Digital de Superficie (DSM) que proporciona información sobre obstáculos (incluido el alumbrado público y árboles altos que pueden crear sombras), pendiente y orientación, y una Clase de Característica Vectorial representativa del perímetro de los techos de la edificios. Estos datos se pueden recuperar de diversas fuentes, como el Living Atlas de Esri o a través de los Geoportales nacionales y regionales accesibles a los ciudadanos, o incluso el proyecto Tinitaly del Instituto Nacional de Geología y Vulcanología.
El flujo se puede dividir en cuatro fases principales, que se pueden realizar mediante la elaboración de diferentes productos intermedios. El resultado final del proceso será un dato poligonal con campos que cuantificarán la radiación solar media y la potencia eléctrica suministrada en MWh para cada edificio.
Paso 1: Crea la capa de energía solar
El primer paso es obtener un Ráster de Radiación Solar representativo de la cantidad de radiación solar que recibe un determinado territorio en un período de tiempo específico. La información se calcula para cada celda mediante la herramienta de Radiación Solar de Área y se puede expresar en forma de kWh por metro cuadrado.
Los datos de entrada necesarios son el DSM, que proporciona la extensión de la trama solar y la información relativa a los elementos que pueden actuar como obstáculos para la luz, y la Clase de Característica de los edificios que se utilizarán como área de cultivo del Mapa solar generado por la herramienta.
Basta con indicar únicamente el rango temporal de interés, dado que la información relativa a la posición del Sol y su movimiento en un período determinado se obtiene automáticamente en función de la latitud y longitud del lugar.
Fase 2: evaluar las áreas y edificios óptimos para la instalación de los paneles
Luego de obtener el Raster de Radiación Solar, el siguiente paso es identificar las áreas óptimas para la instalación de los paneles fotovoltaicos.
En primer lugar, es fundamental la definición de los criterios a evaluar para la fase de colocación y diseño, como son la inclinación máxima de las cubiertas, energía solar mínima por metro cuadrado, dimensionamiento de los paneles y orientación.
Posteriormente, para identificar cuáles son las celdas del ráster (y en consecuencia qué edificios) que satisfacen los aspectos deseados, además del Ráster de Radiación Solar, es necesario generar el ráster Pendiente (pendiente) y Aspecto (exposición) para el área analizada.
En nuestra prueba, después de definir los criterios a cumplir, excluimos los tejados demasiado inclinados, los orientados al norte y las zonas con baja radiación solar media. Al final de estas elaboraciones hemos obtenido un nuevo ráster que incluye sólo celdas que respetan los criterios seleccionados.
Fase 3: Identificar los mejores edificios para instalar los paneles
Después de haber definido cuáles son las celdas óptimas para la colocación, se procede a calcular el número de celdas para cada edificio. De esta forma es posible evaluar qué edificios son los mejores para instalar los paneles (excluyendo así aquellos con una superficie óptima demasiado pequeña) y la radiación solar media que afecta anualmente a cada estructura.
Fase 4: convertir la radiación solar en electricidad producida anualmente
Como último paso, partiendo del valor de radiación solar media/anual por edificio y multiplicándolo por los coeficientes de eficiencia y rendimiento (específicos del panel fotovoltaico adoptado), obtenemos el resultado final del proceso. Se trata de una cifra representativa de la cantidad de electricidad anual potencialmente producida por paneles fotovoltaicos por edificio expresada en MWh, que luego se puede mostrar en el mapa con símbolos graduados para aprovechar al máximo la información.
Conclusiones
En este artículo hemos visto cómo identificar las mejores zonas para instalar paneles fotovoltaicos y cómo calcular una estimación de la electricidad que se puede producir en un rango de tiempo concreto.
Para los usuarios que deseen obtener más información sobre este aspecto, los remitimos al flujo de trabajo Estimación del potencial de energía solar de Esri y los invitamos a contactarnos en gis@oneteam.it.
Para obtener más información sobre el mundo Esri y la sostenibilidad, consulte nuestro sitio web o comuníquese con el personal de One Team GIS por correo electrónico a gis@oneteam.it o llámenos al 913980580.
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