Estudo preliminar da correlação espacial de radiação solar e descritores de forma urbana: aplicação na cidade de Lisboa

Abstract

Hoje em dia, as cidades apresentam-se como uma boa oportunidade para a produção de energia, com vastas áreas de telhados e fachadas passíveis de serem utilizadas para aproveitamento de energia solar. Este aproveitamento é, no entanto, influenciado pelas características morfológicas próprias das cidades. Torna-se então necessário estudar como varia o potencial solar numa cidade, encontrando as melhores áreas para a instalação de sistemas de energia solar. Atualmente para a determinação do potencial solar com precisão são utilizados algoritmos complexos que implicam uma grande capacidade de computação. O presente estudo pretende apresentar uma metodologia que simplifique a determinação do potencial solar, nas divisões censitárias de uma cidade e com um carácter preliminar, através da criação de um modelo de regressão linear com componente de correlação espacial que explique a radiação solar nos telhados tendo apenas em conta um conjunto de descritores de forma urbana. Para o efeito, foi criado um modelo solar, através da ferramenta Solar Analyst do ArcGIS e calibrada através da ferramenta PVGIS. Como um dos objetivos deste trabalho é a criação de um modelo que possa ser utilizado em qualquer cidade, este estudo foi aplicado na cidade de Lisboa, baseado na heterogeneidade do seu edificado. Comparando os valores de radiação obtidos através do modelo solar e do modelo de regressão linear com componente de correlação espacial, verificou-se um erro médio de 4%, concluindo-se assim que o modelo apresenta uma precisão aceitável.

Nowadays, cities present themselves as a good opportunity for energy production, with vast areas of rooftops and facades suitable for solar energy use. Nonetheless this use is highly influenced by the city’s morphological characteristics. Therefore, it becomes necessary to study how the solar potential in a city varies, finding the most suitable areas in which to install solar power systems. Currently, complex algorithms are used to determine the solar potential with precision, requiring large computational capabilities. This study intends to present a simplified methodology to determine the solar potential, on a city’s census divisions and with a preliminary character, by creating a linear regression model with spatial correlation that explains the solar radiation on rooftops through a set of urban morphology descriptors. For this purpose, a solar model was created, using ArcGIS’ Solar Analyst, calibrated by PVGIS. As one of the goals of this work is to create a model that could be used in any city, this study was applied in the city of Lisbon, based on its building heterogeneity. By comparing the radiation values obtained through the solar model and the linear regression with spatial correlation model, it was concluded that the model presents an acceptable precision, with a mean error of 4%.