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APPLICAZIONI GIS
IN CAMPO TERRITORIALE E AMBIENTALE
Agripolis
16 novembre 2011
Stima del potenziale di produzione di energia
elettrica da fotovoltaico in Veneto
Fabio Disconzi
Stima del potenziale di produzione di energia
elettrica da fotovoltaico in Veneto
• Potenziali energetici
• Energia da fonti rinnovabili e territorio
• Qualche esempio di stima del potenziale
• Fotovoltaico in Veneto
– Presentazione metodologia
– Presentazione della CTR
– Layer degli edifici
– Irraggiamento
– Dalla superficie totale alla superficie disponibile
– Dalla superficie disponibile all‟energia elettrica
• Risultati e considerazioni
• Prossimi passi
Potenziale energetico • Theoretical potential: dettato dai limiti della fisica e dalle attuali
conoscenze scientifiche.
• Technical potential: rendimenti di conversione, i limiti tecnici;
• Economic potential: rappresenta quello che escluse tutte le barriere di
tipo tecnico, economico e sociale, è economicamente conveniente;
• Realisable potential: potenziale realizzabile con politiche ed incentivi
mirati.
Energia da fonte rinnovabile caratteristiche del
territorio
• Modelli di previsione dei consumi di energia: serie storiche, dati
macro-economici, indicatori socio-economici, modelli di
simulazione e modelli di ottimizzazione;
• Stima del potenziale di produzione da fonte rinnovabile
caratteristiche del territorio;
• Fonti rinnovabili:
– idrica,
– eolica,
– solare,
– geotermico,
– Biomasse,
– Maree,
– etc
Quota bacino, quantità, dislivello rispetto alla
centrale di produzione, morfologia, etc.
Dati anemometrici, compatibilità con il
paesaggio, etc.
Presenza di elementi ombreggianti, stima della superficie
disponibile, quantità di radiazione solare, orientamento
superficie, etc.
Profondità sorgente calda, tipo di terreno da
trivellare, temperatura della sorgente, etc
Quantità, accessibilità, altri usi, etc.
Energia da fonte rinnovabile e territorio La produzione di energia da fonte rinnovabile è strettamente legata alle caratteristiche del territorio
• Esempi di modelli per la stima di previsione di energia da fonte
rinnovabile caratteristiche del territorio
Come valutare il potenziale della fonte solare (fotovoltaico e solare termico)?
Idroeletttrico Eolico Biomassa forestale
•Modello DEM del territorio
•Statistiche precipitazioni
•Individuazione bacini
imbriferi
•…
•Modello matematico delle
correnti e misure puntuali
•Caratteristiche del
territorio, modello DEM
•…
•Copertura del suolo
•Layer strade forestali
•Caratteristiche biomassa
•Altri usi della biomassa
•…
Potenzialità specifica
idroelettrico, RSE Ricerche Potenzialità eolico, RSE Ricerche Potenzialità biomassa, progetto
BioEnerGIS
Metodologia
• Stima della superficie totale di tetti degli edifici nella Regione
Veneto (trascuriamo gli impianti a terra)
– Carta tecnica Regionale
– Creazione layer fabbricati e insediamenti
• Selezione degli edifici di maggior interesse per applicazioni
fotovoltaiche e solare termico;
• Stima della superficie totale;
• Stima della superficie effettivamente disponibile;
• Sovrapposizione dei dati dell‟irraggiamento;
• Rendimento di conversione delle tecnologie disponibili;
• Stima del potenziale tecnico per la Regione Veneto
• E‟ un insieme di dati territoriali
espressi in forma “numerica –
informatica”;
• Pubblica, freeware, liberamente
scaricabile dal portale:
• http://idt.regione.veneto.it/app/m
etacatalog/
• Gli oggetti e le informazioni
contenute nella CTR sono
organizzati in livelli e codici;
CTR della Regione Veneto – Di cosa si tratta?
– I livelli sono la prima classe di aggregazione, (livello dei fabbricati,
livello della viabilità, livello dell'idrografia, livello della vegetazione,
livello delle curve di livello, etc)
– I codici rappresentano i vari oggetti territoriali che appartengono allo
stesso livello (p.e. nel livello fabbricati avremo: edificio civile, edificio
industriale, baracca, chiesa, edificio in costruzione, ....).
CTR Veneto: elementi e fogli
• Fogli ed elementi;
• Il rilevamento degli oltre 18000
km2 del territorio regionale ha
comportato la formazione di circa
2750 elaborati, di cui circa 2200 in
scala 1:5000 denominati elementi
e circa 550 in scala 1:10000
denominati sezioni.
• Per un elemento a scala 1:5000 le
dimensioni reali del campo sono
di circa 3200 x 2800 m pari a circa
900 ettari. Per una sezione a scala
1:10000 le dimensioni
corrispondono a circa 6400 x 5600
m pari a circa 3600 ettari.
Foglio
Elemento
Foglio elemento
CTR Veneto: dowload e unione degli elementi
• Download degli elementi
1. Selezione della categoria di dati
2. CTR Numerica 5000 o CTR Numerica 10000
3. Scelta formato file (.dxf o .shp)
4. Selezione Provincia (ed eventuale selezione Comune)
5. Scelta elemento
6. Download dati in formato zip
7. Scompattazione zip e aggiunta dei dati in software GIS
CTR Veneto: dowload e unione degli elementi
Fabbricati e dati
associati Dimensione di 1 foglio
(64 elementi)
Layer fabbricati e
insediamenti
"DESCRZ" = 'aereoporto (edificio)'
OR "DESCRZ" = 'casello autostradale (edificio)'
OR "DESCRZ" = 'casello ferroviario (edificio)'
OR "DESCRZ" = 'casello o stazione ferroviaria o fermata'
OR "DESCRZ" = 'deposito ferroviario (edificio)'
OR "DESCRZ" = 'edificio civile' OR "DESCRZ" = 'edificio in costruzione'
OR "DESCRZ" = 'edificio industriale' OR "DESCRZ" = 'impianti sportivi (edificio)'
OR "DESCRZ" = 'ospedale' OR "DESCRZ" = 'rifugio alpino'
OR "DESCRZ" = 'scalo merci (edificio)'
OR "DESCRZ" = 'scuola'
OR "DESCRZ" = 'stalla o allevamento agricolo o fienile' OR "DESCRZ" = 'stazione - fermata - ferrovia (edificio)„
Layer del livello
“fabbricati e
insediamenti” con
tutti codici
CTR Veneto: selezione edifici
Tipi di edificio considerati:
- Edifici civili
- Edifici industriali
- Stalle, allevamenti e fienili
- Scuole
- Ospedali
Irraggiamento
• Somma dell‟irraggiamento globale
medio annuo su superficie
ottimamente inclinata;
• Dati pubblici e liberamente
scaricabili;
• In formato ESRI ascii grid;
• Map projection: geographic
(latitude/longitude), ellipsoid
WGS84;
• Conversione di proiezione:
WGS84 Monte Mario
• Fonte:
http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/
Irraggiamento Regione Veneto
• Sovrapposizione territorio della
Regione Veneto con mappa
irraggiamento solare;
• Clip del tessuto degli edifici con
il layer dell‟irraggiamento;
• Ogni edificio ha informazione
sull‟irraggiamento solare;
Dalla superficie totale alla superficie disponibile
cos
pianta
esterneombreggpannelliombreggtermicosolarealtrotettotipodisp
SCCCCCS
Spianta
• superficie in pianta (da CTR Veneto)
Ctipo-
tetto
• coeff. riduzione in funzione del tipo di tetto: 2 falde, piano, multi-falda, etc
Caltro
• coefficiente che tiene in considerazione la presenza di altre strutture sul tetto: impianti di ventilazione, lucernari, camini, etc.
CST
• coefficiente che considera la presenza di un impianto per la produzione di acqua calda sanitaria;
Combregg-
pannelli
• coefficiente che tiene in considerazione il rapporto tra area dei pannelli ed area disponibile per l’installazione in modo da evitare ombreggiature reciproche;
Combre-
esterne
• coefficiente relativo alla presenza di edifici o ostacoli in grado di ombreggiare il tetto di un edificio;
Cos()
• la superficie disponibile per l’installazione di pannelli fotovoltaici in una falda inclinata è superiore rispetto alla superficie in pianta;
Sdisp
• superficie disponibile per l’installazione di pannelli fotovoltaici
Dalla superficie totale alla superficie disponibile
edificio
civile edifici
industriali scuole ospedale allevamenti
Ctipo-tetto 0,5 0,75 0,75 1 0,75
Caltro 0,70 0,90 0,90 0,70 0,90
CST 0,9 1 1 1 1
Combregg-pannnelli 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45
Combregg-esterne 0,46 1 0,9 1 1
1/cos() 1,04 1 1 1 1,02
0,068 0,30 0,27 0,32 0,31
Bergamasco L., Asinari P., 2011
Scalable methodology for the
photovoltaic solar energy
potential assessment based on
available roof surface area:
Application to Piedmont Region
(Italy).
Izquierdo S. et al., 2008 – A
method for estimating the
geographical distribution of the
available roof surface area for
large-scale photovoltaic energy-
potential evaluations.
Izquierdo S. et al., 2011 – Roof-
top solar energy potential under
performance-based building
energy codes: The case of Spain.
Charabi, Y. Et al. 2011 – PV site
suitability using GIS-based
spatial fuzzy multi-criteria
evaluation.
cos
pianta
esterneombreggpannelliombreggtermicosolarealtrotettotipodisp
SCCCCCS
Superficie totale
Superficie disponibile
Dalla superficie disponibile all‟energia elettrica
monocristallino policristallino filmsottile
0.15 0.12 0.06
dispsolareinstAZTHpannelloFV SHE
Altri coeff.
TH 0.9
AZ 0.9
inst 0.84
Hsolare
Irraggiamento su
superficie opt inclinata
Scenario A Scenario B Scenario C
%monocristallino 100 10 33
%policristallino 0 70 34
%film sottile 0 20 34
Potenziale energetico fotovoltaico
[MWh/a] scenario B
civili industriali scuole ospedali allevamenti
BL 105653 90310 7039 2017 43868
PD 291375 480983 11391 3034 162573
RO 91926 119598 6762 2061 42254
TV 330089 809451 27657 6194 263873
VE 275200 397500 19248 4137 118735
VI 319210 738118 24250 4927 196222
VR 297700 616331 21939 7537 336134
TOT 1711153 3252291 118286 29907 1163658
VENETO 6275295 (= 6275 GWh/a)
Consumi Veneto anno 2009
[GWh/a]
Agricoltura Industria Terziario Domestico Totale
BL 8,6 450 312,9 238,4 1009,9
PD 81,8 2422,4 1558,7 1062,6 5125,5
RO 62,8 723 324 286,2 1396
TV 133,2 2515,1 1081,2 967,5 4697
VE 63,7 2522,1 1671,7 1009,4 5266,9
VR 199,7 2953,2 1687,2 1066,6 5906,6
VI 67,6 3385,2 1026,4 928 5407,3
Totale 617,4 14971 7662,1 5558,7 28809,3
Circa il 21% del
Consumo elettrico
Regionale
218,0809,28
275,6
Visualizzazione dell‟offerta di energia da fonte rinnovabile
scuole ospedali
civili industriali
allevamenti
Distribuzione
offerta di
energia
Distribuzione
domanda di
energia
Individuazione dei “tetti più interessanti”
• Allevamenti con tetto in eternit;
• valutazione delle zone con una maggior concentrazione di
allevamenti;
• Individuzione di probabili coperture in eternit;
• Considerazioni di carattere tecnico economico;
Grazie per l‟attenzione,
Fabio Disconzi Dipartimento di Ingegneria Elettrica Università di Padova Via Gradenigo 6/a 35131 Padova PD
fabio.disconzi
+39 049 827 7531
+39 328 8166396