Η χρήση της τηλεπισκόπησης και συστημάτων GIS για τη διερεύνηση των διαθεσίμων προς εκμετάλλευση από ΑΠΕ
Από RemoteSensing Wiki
Εισαγωγή
Μια μετάβαση προς τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ) μπορεί να επιτευχθεί με τη διαρκή στήριξη αντίστοιχων πολιτικών. Η ικανότητα για την επίτευξη των στόχων για τις ΑΠΕ περιορίζεται από διάφορους γεωγραφικούς παράγοντες που σχετίζονται με το δυναμικό των διαθέσιμων πόρων, τη κατανομή τους, τη διαθεσιμότητα γης / καταλληλότητα, την ικανότητα απορρόφησης των εγγείων υποδομών, καθώς και την τοπική κοινωνικο-πολιτική αποδοχή. Με αυτό κατά νου, η παρούσα μελέτη παρέχει μια συστηματική επισκόπηση των μεθόδων που έχουν εφαρμοστεί ώστε να μειωθούν οι αβεβαιότητες στο πεδίο της ανάπτυξης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, με έμφαση στην πολιτική και τις ανάγκες προγραμματισμού.
Η πρόοδος στη χαρτογράφηση ΑΠΕ
Συνήθως, οι μελέτες χαρτογράφησης των ανανεώσιμων πηγών έχουν επικεντρωθεί στη χωρική καταλληλότητα, μέσω μιας top-down προσέγγισης για τον εντοπισμό και την ποσοτικοποίηση της πιθανότητας ύπαρξης των πόρων. Αναλυτικά πλαίσια αρχίζουν με τον καθορισμό των φυσικών παραγόντων που καθορίζουν την κλίμακα και την ένταση των ΑΠΕ στο χώρο - δηλαδή, το «θεωρητικό δυναμικό »- και στη συνέχεια περιλαμβάνουν διάφορους κοινωνικούς και τεχνικούς περιορισμούς από τους οποίους διακρίνουν τους πόρους που μπορούν να προσπελαστούν και να «εκμεταλλευτούν» σε λογικό κόστος, δηλαδή τη «Τεχνική» και «Οικονομική» προοπτική. Η χαρτογράφηση του θεωρητικού δυναμικού είναι μια εργασία προσανατολισμένη στους πόρους και ως εκ τούτου συχνά αναφέρεται ως μέτρηση του «φυσικού ορίου», επειδή η κατηγορία αυτή θεωρεί μόνο πώς οι γεωφυσικές ιδιότητες υπαγορεύουν την κλίμακα και την ένταση στα οποία ένας πόρος είναι εκμεταλλεύσιμος. Οι πτυχές αυτές περιλαμβάνουν την ηλιακή ακτινοβολία, την ταχύτητα του ανέμου ,την πυκνότητα και διασπορά της βιομάζας, το εύρος και την ταχύτητα μεταβολής της θερμοκρασίας των κάθετων εδαφικών στρωμάτων, τη συχνότητα και τη δομή των κυμάτων παλίρροιας, τη δομή του υδρολογικού «σημείου πνιγμού». Η μορφή, ο χρόνος και η ένταση των ΑΠΕ είναι ευαίσθητες μεταβλητές, εδαφικά προσδιορισμένες, που σχετίζονται με την εδαφοκάλυψη, το γεωγραφικό πλάτος, το υψόμετρο, το κλίμα και εδάφους. Οι πληροφορίες που συγκεντρώνονται αποτελούν τη βάση των διαθεσίμων για ΑΠΕ σε μια περιοχή, και αυτό αποτελεί το πρώτο αποφασιστικό βήμα για την διαδικασία χαρτογράφησης ενέργειας. Μία από τις κύριες ιδιότητες που λαμβάνεται σημαντικά υπόψη στην απόκτηση δεδομένων είναι οι χωρικές ιδιότητες του συνόλου σε σχέση με τον πόρο του ενδιαφέροντος, με όρους βασικής χωρικής μονάδας και επιφανειακής κάλυψης. Δύο γενικά χωρικά μοντέλα δεδομένων που χρησιμοποιούνται στα ΓΣΠ και θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη είναι τα διανυσματικά (vector) και τα ψηφιδωτά (raster) μοντέλα δεδομένων. Το τελευταίο είναι ένα μοντέλο-πλέγμα που αποτελείται από ένα σύνολο μοναδικών τιμών διατεταγμένων σε μορφή πίνακα. Η βασική μονάδα που χρησιμοποιείται για να απεικονίσει τις παρατηρήσεις στο διάστημα είναι μια ψηφίδα με μια συγκεκριμένη ανάλυση (επιφανειακή διάσταση), σύμφωνα με την οποία κάθε τιμή κελιού αντιπροσωπεύει ένα χαρακτηριστικό ή το θέμα που μας ενδιαφέρει. Το ράστερ μοντέλο είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για τη μέτρηση των «μεταβλητών πεδίου» οι οποίες είναι συνεχείς ή συγχέονται με εδαφολογικά χαρακτηριστικά. Τα Raster δεδομένα είναι επίσης καλύτερα για την αποτελεσματική και ακριβή μοντελοποίηση επιφάνειας, η οποία είναι ζωτικής σημασίας για τον προσδιορισμό των περιορισμών για την χρήση των κύριων πόρων, και είναι το κύριο αποτέλεσμα της τεχνικής της τηλεπισκόπησης που επιτρέπει την απόκτηση δεδομένων να διευρυνθεί πέρα από την εξάρτηση από χαμηλής πυκνότητας και μικρά στοιχεία πεδίου, όπως από μετεωρολογικούς σταθμούς ή επί τόπου έρευνες. Η κατανεμημένη, χαμηλής πυκνότητας, και συχνά απομακρυσμένη φύση πολλών πόρων για ΑΠΕ έχει δημιουργήσει μια τάση προς χρήση Τηλεπισκοπικών (RS) δεδομένων και δομών δεδομένων ράστερ. Εφαρμογές RS στην ενεργειακή έρευνα για ένα ευρύ φάσμα πηγών ΑΠΕ παρουσιάζονται στον Πίνακα 1.
Η ανάλυση βιοενέργειας γίνεται με άντληση από τις καθιερωμένες μεθόδους στον τομέα της δασοκομίας και γεωργικής επιστήμης όσο και στα χλωριδικά χαρακτηριστικά που βοηθούν την εκτίμηση εκμεταλλεύσιμων όγκων βιομάζας και τον εντοπισμό των βιοχημικών χαρακτηριστικών που σχετίζονται με μετατροπείς βιομάζας-σε-βιοκαύσιμα (π.χ., η διάκριση μεταξύ σκληρών και μαλακών ειδών ξύλου)
Για το μεγαλύτερο μέρος, αυτές οι μέθοδοι δεν μετρούν το δυναμικό ΑΠΕ απ 'ευθείας. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι RS τεχνικές ποσοτικοποιούν μετρήσιμες παραμέτρους που στη συνέχεια χρησιμοποιούνται από λογισμικό το οποίο τρέχει ένα φυσικό μοντέλο, ή χρησιμοποιούνται ως input layers σε GIS που βασίζονται σε φυσικά μοντέλα. Εναλλακτικά, οι RS μέθοδοι μπορούν μετρήσουν φαινόμενα που είναι χωρικά συσχετιζόμενα με δυνητικές πηγές δυναμικού και ως εκ τούτου εντοπίζουν την ύπαρξη ενός ενεργειακού πόρου και όχι να υπολογίζουν την προοπτική ενός φυσικού δυναμικού. Οι διαφορετικές μέθοδοι που προσδιορίζονται για γεωθερμικές πηγές του Πίνακα 1 είναι παραδείγματα αυτής της διάκρισης. Παρά το γεγονός ότι τα αποθέματα των πόρων βασίζεται όλο και περισσότερο σε εναέρια ή μέσω δορυφόρου RS εργαλεία, επίγειες μετρήσεις χρησιμοποιούνται ακόμη εκτενώς και είναι απαραίτητες για την επικύρωση δεδομένων από RS. Σε πολλές περιπτώσεις, πληροφορίες για τα αποθέματα εθνικών δασικών και γεωργικών πόρων εξακολουθούν να προέρχονται κυρίως από το συνδυασμό των τοπογραφικών δεδομένων και φωτοερμηνείας αεροφωτογραφιών για τη συλλογή πληροφοριών σχετικά με την προσφορά των πόρων βιομάζας. Στην πραγματικότητα, τα επίγεια δεδομένα είναι συχνά πιο ακριβή και περιεκτικά, υπό την έννοια ότι ένα ευρύτερο φάσμα των φυσικών μεγεθών μπορεί να μετρηθεί ταυτόχρονα. Στην περίπτωση αυτή, η ικανότητα χειρισμού των βάσεων δεδομένων του φορέα είναι χρήσιμη για τη χαρτογράφηση των πηγών ενέργειας, όπου η ενεργειακές αποδόσεις υπόκεινται σε έναν αριθμό χωρικά συγκεκριμένων παραμέτρων π.χ., τοπογραφικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά που καθορίζουν τη δύναμη της πτώσης νερού, συμπεριλαμβανομένου του ύψους και τον όγκο και την πυκνότητα της στήλης νερού και το βάθος και τη γεωλογική δομή της γεωθερμικά πηγάδια. Κάθε μία από αυτές τις μεταβλητές μπορούν να αποθηκευτούν ως πεδία σε ένα πίνακα ιδιοτήτων μέσα σε ένα σύνολο δεδομένων φορέα και, στη συνέχεια, που σχετίζονται με ένα φυσικό μοντέλο για την εκτίμηση της ενεργειακής πυκνότητας σε αυτές τις περιοχές. Αντίθετα, η βάση δεδομένων ράστερ θα απαιτούσε πολλαπλά στρώματα raster και χρήση άλγεβρας raster για την αποθήκευση και επεξεργασία των ίδιων πληροφοριών. Με βάση αυτή τη συζήτηση, ο Πίνακας 2 παραθέτει τις χωρικές ποιότητες για διάφορους πόρους ΑΠΕ, συμπεριλαμβανομένων των πτυχών που σχετίζονται με το σχηματισμό, την κινητικότητα και τη χωρική κατανομή, και το χωρικό μοντέλο δεδομένων που ταιριάζει καλύτερα σε αυτές τις ιδιότητες. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ο πίνακας αυτός βασίζεται σε ιδανικές καταστάσεις, και στην πραγματικότητα οι απαιτήσεις των χρηστών και ο περιορισμός των δεδομένων μπορεί να οδηγήσει σε απόκλιση από αυτή την κατευθυντήρια γραμμή.
Συμπεράσματα
Σε κάθε περίπτωση, η κατανεμημένη διαχείριση πληροφοριών μέσω ενσωμάτωσης των τεχνολογιών του GIS, της τηλεπισκόπισης και της έρευνας, στην ενέργεια είναι κρίσιμης σημασίας για την θεσμική επάρκεια της μετάβασης στις ΑΠΕ. Οδηγίες και προγράμματα για τα μίγματα καύσιμων για την ενίσχυση της εισροής των ΑΠΕ, δεν είναι «ένα μέγεθος που ταιριάζει σε όλους», αλλά μάλλον είναι διαμορφωμένα από τις τοπικές γεωγραφικές περιοχές. Υπάρχει σαφής ανάγκη για περιπτωσιολογικές σχετικές οδηγίες μίγματος καυσίμου που αντανακλούν την διαθεσιμότητα των ΑΠΕ, τις διαθέσιμες τεχνολογίες για την πιο αποτελεσματική χρήση των πηγών αυτών, και την ανάπτυξη στρατηγικών που να επωφεληθούν από το τοπικό πεδίο και τις κοινωνικές προτιμήσεις.
Πηγή: Toward renewable energy geo-information infrastructures: Applications of GIScience and remote sensing that build institutional capacity ,K. Calvert , J.M.Pearce, W.E.Mabee
