Analiza potencjału ekspozycji słonecznej dachów o zróżnicowanej konstrukcji z uwzględnieniem zacienienia na przykładzie wybranych obiektów budowlanych z terenu miasta Nowy Sącz

Artur Krawczyk
ORCID: 0000-0002-1864-0327
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska
Katedra Ochrony Terenów Górniczych, Geoinformatyki i Geodezji Górniczej
Polska

Marta Zygmunt
ORCID: 0000-0001-6126-7524
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska
Kierunek Geodezja i Kartografia
Polska

Marcin Zając
Uniwersytet Jagielloński
Wydział Geografii i Geologii
Kierunek Geografia
Polska

Maria Zawisza
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska
Kierunek Geodezja i Kartografia
Polska

Anna Żądło
AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie
Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska
Kierunek Geodezja i Kartografia
Polska

Streszczenie

Przedmiotem przeprowadzonych badań było określenie potencjału ekspozycji słonecznej wybranych dachów w celu sprawdzenia ich przydatności dla montażu instalacji fotowoltaicznej. Teren badań objął wybrane obiekty z dwóch dzielnic miasta Nowy Sącz: Biegonice i Dąbrówka. Analizie poddano zarówno obiekt przemysłowy – halę fabryki CARBON SA., jak i budynki zabudowy mieszkalno-gospodarczej, charakterystycznej dla tego rejonu zabudowy wiejskiej. Do analizy zakwalifikowano łącznie 14 połaci dachowych zabudowy wiejskiej oraz 10 połaci dachowych zabudowy przemysłowej. Przebadano dachy jednospadowe, dwuspadowe, wielopołaciowe i płaskie, które następnie na podstawie chmury punktów będącej produktem lotniczego skaningu laserowego zwektoryzowano do postaci trójwymiarowych poligonów odwzorowujących połacie dachowe.
Modele wektorowe dachów wykonano w aplikacji typu CAD, gdzie również dokonano wcześniej filtracji chmury punktów, a następnie zwektoryzowano połacie dachowe w przestrzeni trójwymiarowej. W przypadku obiektu przemysłowego zwektoryzowano również obiekty sąsiadujące, które mogą wpływać na zacienienie dachów hali fabrycznej. Do obliczeń nasłonecznienia wykorzystano narzędzie Kalkulator Słoneczny [Solar Exposure Calculator], który pozwala na oszacowanie ekspozycji słonecznej dla konkretnego dachu, jego usłonecznienia oraz nasłonecznienia. Wykonano obliczenia dobowe dla czterech charakterystycznych dni w roku – najdłuższego, najkrótszego i dwóch dni równonocy.
Wyniki zostały zaprezentowane w postaci ilustracji oraz w formie tabelarycznej. Analiza pozwoliła zidentyfikować i zwaloryzować połacie dachowe pod względem obliczonych wartości nasłonecznienia oraz ustalić wpływ zacienienia generowany przez obiekty sąsiadujące. Na zakończenie artykułu przedstawiono szczegółowe wnioski z wykonanej analizy oraz wskazano na korzyści z realizacji tego typu obliczeń.

Przesłano 31.12.2017 Zaakceptowano 31.01.2018 Opublikowano 15.05.2018

Słowa kluczowe:

fotowoltaika; nasłonecznienie; usłonecznienie; potencjał ekspozycji słonecznej dachów

Pełny tekst:

PDF

Bibliografia

Berent-Kowalska Grażyna, Kacprowska Joanna, Moskal Iwona, Jurgaś Aureliusz, Kacperczyk Grzegorz, 2016: Energia ze źródeł odnawialnych w 2015 r. (Energy from renewable sources, 2015). Główny Urząd Statystyczny, Departament Produkcji, Ministerstwo Energii, Agencja Rynku Energii S.A. http://stat.gov.pl/obszary-tematyczne/srodowisko-energia/energia/energia-ze-zrodel-odnawialnych-w-2015-roku,3,10.html#

Encyklopedia PWN – wersja internetowa (The PWN Encyclopaedia - Internet version). Dostęp 30.08.2017 r. http://encyklopedia.pwn.pl/

Fotowoltaika24 - Blog o fotowoltaice i tematach pokrewnych (Blog about photovoltaics and related topics). Dostęp 18.09.2017 r. http://www.fotowoltaika24.info.pl/systemy-mocowan-paneli-fotowoltaicznych/

GUS, 2016: Bank Danych Lokalnych - Rynek materiałowy i paliwowo-energetyczny – Rynek materiałowy – Produkcja energii elektrycznej wg źródeł (The material and fuel-and energy market - The material market - Electric energy production by sources). Dostęp 30.08.2017 r. https://bdl.stat.gov.pl/BDL/dane/podgrup/teryt

Krawczyk Artur, 2013: Podsumowanie zajęć dydaktycznych Koła Naukowego Studentów AGH w zakresie grafiki komputerowej (Summary of teaching computer graphics to members of the AGH student association). Roczniki Geomatyki 11(5): 43-49, Warszawa: PTIP.

Reda Ibrahim, Andreas Afshin, 2008: Solar Position Algorithm for Solar Radiation Applications, National Renewable Energy Laboratory, Technical Report NREL/TP-560-34302.

SIPMuszyna, 2017: Kataster Słoneczny, Systemu Informacji Przestrzennej Miasta i Gminy Uzdrowiskowej Muszyna (The solar cadastre, The Spatial Information System of the Muszyna Spa Town and Municipality). Dostęp 18.09.2017 r. www.sip.muszyna.pl

Stronka Maciej, Masłowski Adam, 2015: Energia słoneczna w Polsce – nasłonecznienie (The solar energy in Poland – insolation). [W:] Poradnik Projektanta Adam Masłowski. Dostęp 29.01.2018 r. https://poradnikprojektanta.pl/energia-sloneczna-w-polsce-naslonecznienie/

Śleszyński Przemysław, Degórski Marek, 2011: Mapa nr 20 Zasoby Energii Odnawialnej, mapa diagnostyczna w Koncepcji Przestrzennego Zagospodarowania Kraju 2030 (The map no.20 - Renewable energy resources, diagnostic map according to the Concept of the Spatial Management of Poland, 2030). 25.01.2011. Warszawa: Ministerstwo Rozwoju Regionalnego. Dostęp 18.09.2017 r. http://mr.bip.gov.pl/fobjects/download/48504/mapa_20_energia_odnawialna_230112-pdf.html

Tatar-Kieć Dorota, 2015: Określenie przydatności narzędzi GIS-owych do tworzenia katastru słonecznego oraz lokalizacji instalacji solarnych (Determination of usefulness of GIS tools for creation of the solar cadastre and location of solar installations). Praca końcowa, Studia Podyplomowe w zakresie Systemów Informacji Geograficznej AGH WGGIIŚ Kraków, promotor dr inż. Artur Krawczyk, praca niepublikowana.

Witkowska Aleksandra, Bielecka Elżbieta, 2014: Wykorzystanie danych ze skaningu laserowego do analizy nachylenia i ekspozycji dachów w celu montażu kolektorów słonecznych (The use of data from laser scanning to analyze the slope and the exposure of roofs for the assembly of solar collectors), Biuletyn WAT LXIII (2).

Yadao Richard Dean, Madalipay Jholeeh Charls, Alibuyog Nathaniel, Utrera Rodel, Galacgac Evageline, 2017: Solar Resource Assessment of Batac City, Ilocos Norte, Philippines using Airborne Lidar and Topography-based Solar Model - As Part of the Renewable Energy Resource Assessment of Phil-Lidar 2 Program. Proceedings of Conference GISTAM 2017: 231-236, Porto, Portugal.