Προσδιορισμός της εκτιμώμενης αξιοποιήσιμης Ηλιακής Ενέργειας στο Χονγκ Κονγκ με χρήση τεχνολογιών GIS και Τηλεπισκόπησης
Από RemoteSensing Wiki
Estimation of Hong Kong’s solar energy potential using GIS and remote sensing technologies
Man Sing Wong a, *, Rui Zhu a, Zhizhao Liu a, Lin Lu b, Jinqing Peng b, Zhaoqin Tang a, Chung Ho Lo a, Wai Ki Chan a a Department of Land Surveying and Geo-Informatics, The Hong Kong Polytechnic University, Hung Hom, Kowloon, Hong Kong b Department of Building Service Engineering, The Hong Kong Polytechnic University, Hung Hom, Kowloon, Hong Kong
πηγή: [[1]]
Μετάφραση-Περιλήψη
Θέμα και Στόχος:
Η δημοσίευση προσπαθεί να προσδιορίσει την ηλιακή ενέργεια που μπορεί να αξιοποιηθεί από φωτοβολταϊκά σε μία αστική περιοχή, ώστε να παρέχει χρήσιμες πληροφορίες στον σχεδιασμό της ενεργειακής πολιτικής και της αναβάθμισης των πόλεων. Σκοπός της είναι να εξετάσει την χωρική κατανομή των νεφών πάνω από την πόλη, να αναπτύξει μία αποδοτική μέθοδο εκτίμησης της ενέργειας που μπορεί να παραχθεί στον αχρησιμοποίητο χώρο των οροφών και να αντιπαραβάλει τα στοιχεία που θα προκύψουν με επίγειες μετρήσεις ώστε να αποφανθεί για την αξία της μεθόδου.
Συλλογή Δεδομένων:
Για την δημιουργία ενός χάρτη με πιθανότητες συννεφιάς σε κάθε σημείο λήφθηκαν στοιχεία από τους (MTSAT-1R/MTSAT-2) Multi-functional Transport Satellite images για το έτος 2012. Τα στοιχεία αυτά είχαν χρονική ανάλυση μίας ώρας. Αφορούσαν το ορατό φάσμα (χωρική ανάλυση 1km) και το εγγύς υπέρυθρο (χωρική ανάλυση 4km) και η χωρική τους ανάλυση έγινε στα 4km. Η κατασκευή του ψηφιακού μοντέλου επιφάνειας (DSM) και του ψηφιακού μοντέλου υψομέτρου (DEM) βασίστηκε σε ένα point cloud που δημιουργήθηκε από αεροφωτογραφίες με LiDAR. Οι μετρήσεις γίνανε από κρατικό φορέα του Χονγκ Κονγκ μεταξύ Δεκεμβρίου 2010 και Ιανουαρίου 2011 με μέση σημειακή απόσταση για το point cloud στα 0.5 m (4pt/m2), οριζόντια ακρίβεια 0,3m και κάθετη ακρίβεια 0,1m. Η καταγραφή των κτηρίων σε μορφή shapefile για να χρησιμοποιηθεί σε GIS, προϋπήρχε. Τα μετεωρολογικά δεδομένα λήφθηκαν από τον ιστότοπο του Hong Kong Observatory.
Επεξεργασία Δεδομένων:
Σε αυτή την μελέτη διατυπώνεται μία νέα μέθοδος προσδιορισμού των σύννεφων σε εικόνες MTSAT. Σε αυτό το εγχείρημα χρειάστηκαν οι γωνίες του ήλιου και του δορυφόρου κατά την συλλογή δεδομένων και εφαρμόσθηκε ένα μοντέλο μεταφοράς ακτινοβολίας. Για να καταλήξουν οι ερευνητές να παρουσιάσουν μία διαδικασία ανίχνευσης των σύννεφων με κατώφλια (thresholds).
Για τον υπολογισμό της παραγωγής ενέργειας από φωτοβολταϊκά εφαρμόσθηκε 3x3 μέση συνέλιξη (median convolution) στα δεδομένα LiDAR για το DSM και το DEM. Το DSM επανασχεδιάστηκε με χωρική ανάλυση 3m. Χρησιμοποιήθηκε το εργαλείο Solar Analyst του ArcGIS. Με εφαρμογή πολλών κριτηρίων ταξινόμησης όπως αποτυπώνεται στο διάγραμμα πιο κάτω, εξαλείφθηκαν τα pixel του εδάφους, εμποδίων στις οροφές (buffer μείον 1m), των σκιών και των σημείων με απότομη κλίση. Στην συνέχεια, θεωρήθηκε ότι οι επιφάνειες που είναι μικρότερες από 3m2 δεν μπορούν να φιλοξενήσουν φωτοβολταϊκά πάνελ και απορρίφθηκαν. Έτσι, προέκυψε η συνολική αξιοποιήσιμη επιφάνεια.
Αποτελέσματα και Προβληματισμοί:
- Τα αποτελέσματα για την κατανομή των σύννεφων συγκρίθηκαν με αυτά του MODIS που έχει υψηλότερη χωρική ανάλυση και καθορίστηκε η ακρίβειά τους μεταξύ 84-97%
- Για τις εκτιμήσεις ηλιακής ακτινοβολίας έγιναν επίγειες δίμηνες μετρήσεις που επιβεβαίωσαν ακρίβεια 91,4%
- Στο Χονγκ Κονγκ πάρα πολλές οροφές κτηρίων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών (239833 από τα 309606).
- Τα πιο πρόσφορα είναι τα ψηλά κτήρια και όχι τα χαμηλά που σκιάζονται.
- Η εκτιμώμενη συνολική παραγωγή είναι μεγάλη αλλά σε οι μέσος όρος σχετικά μικρός.
- Η έκταση των οροφών και η περιβάλλουσα δόμηση που διαμορφώνει την σκίαση είναι καθοριστικοί παράγοντες.
- Έτσι, οι βιομηχανικές περιοχές φαίνονται πιο αποδοτικές, ακολουθούν οι κατοικίες λόγω δομημένου περιβάλλοντος και μετά οι περιοχές με εμπορικά κτήρια που έχουν πολλούς ουρανοξύστες.
- Το πείραμα θα έδινε καλύτερα αποτελέσματα αν χρησιμοποιούνταν εικόνες με μεγαλύτερη χωρική ανάλυση, που είχαν ληφθεί με μικρότερη χρονική απόκλιση από τις διάφορες μεθόδους μέτρησης και αν τα δεδομένα Τηλεπισκόπησης και GIS είχαν την ίδια χωρική ανάλυση.
