Algunas instalaciones fotovoltaicas en áreas urbanas pueden tener un bajo rendimiento como consecuencia de los sombreados provocados por otros edificios, árboles, así como otros elementos urbanos. La Universidad Tecnológica de Delft, en Holanda, ha llevado a cabo una investigación sobre este tema, como parte del Programa Solar Urbano. En concreto, los investigadores han desarrollado un nuevo enfoque para calcular de forma rápida y precisa el potencial de energía solar de las superficies en el entorno urbano. Según destacan en un comunicado, el nuevo enfoque puede ayudar a los arquitectos y planificadores urbanos a incorporar tecnología fotovoltaica (energía solar) en sus diseños.
Para conocer cómo afectan estos hechos en los sistemas fotovoltaicos, existen varias herramientas que simulan dichas situaciones y se comprueba cuál es el comportamiento del rendimiento energético de los paneles solares urbanos.
Estas herramientas se basan en modelos matemáticos que determinan el incidente de irradiancia en los módulos solares a lo largo del año. Sin embargo, no es fácil determinar con precisión cuánta electricidad genera un sistema fotovoltaico en un entorno urbano. Estas simulaciones son muy exigentes porque deben tener en cuenta el sombreado dinámico de los objetos circundantes causado por el movimiento anual del sol.
Simplificación de las mediciones
Un nuevo enfoque simplifica el cálculo y permite al usuario realizar una evaluación rápida del potencial de energía solar para grandes áreas urbanas, mientras mantiene una alta precisión. Se basa en una correlación entre un perfil de horizonte y la irradiación anual recibida en un punto urbano en particular.
En la revista Nature Energy se publicó el estudio donde se demuestra que la irradiación solar anual total recibida por una superficie seleccionada en un entorno urbano se puede cuantificar utilizando dos parámetros que se derivan del perfil del horizonte: el factor de visión del cielo y el factor de cobertura solar. Mientras que el primer parámetro se usa para estimar la irradiación del componente de luz solar difusa, el segundo es indicativo de la irradiación del componente de luz solar directa. Estos dos parámetros se pueden obtener fácil y rápidamente desde el perfil del horizonte. El estudio muestra que el uso de estos dos parámetros reduce significativamente la complejidad computacional del problema.
El trabajo realizado en el grupo PVMD se puede utilizar para calcular el potencial de energía solar fotovoltaica de edificios en paisajes urbanos complejos. La imagen (más arriba) muestra los resultados del modelo aplicado a fachadas y techos seleccionados de edificios en la ciudad de Boston, MA. Los techos están pintados con colores más brillantes que las fachadas, lo que indica un mayor potencial energético. El modelo base 3D de la Agencia de Planificación y Desarrollo de Boston está licenciado bajo CC BY 3.0.