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@unipd.it

fabio.disconzi

+39 049 827 7531

+39 328 8166396