I ricercatori in Spagna hanno calcolato la potenziale autosufficienza dell'energia solare sui tetti in otto distretti di Madrid, Spagna. Hanno scoperto che le case monofamiliari possono raggiungere tassi di autosufficienza superiori al 70%, mentre le aree urbane con edifici alti raggiungono il 30%.
Immagine: Florian Wehde/Unsplash
Da pv magazine Spagna
Un gruppo di ricercatori dell'Università Politecnica di Madrid e del Centro per la ricerca energetica, ambientale e tecnologica (CIEMAT) hanno analizzato la potenziale autosufficienza del fotovoltaico sugli edifici residenziali di otto quartieri di Madrid.
I quartieri sono stati scelti per determinare l'impatto che le caratteristiche urbane ed edilizie hanno sul soddisfacimento del consumo di elettricità tramite sistemi fotovoltaici sui tetti. I risultati della ricerca sono inclusi nel documento Photovoltaic self-sufficiency potential at a district scale in Madrid. A scalable methodology, pubblicato in Energia e Costruzioni.
Per calcolare il potenziale di autosufficienza, definito come il rapporto tra elettricità fotovoltaica generata e elettricità totale consumata, sono stati valutati la generazione e il consumo di elettricità annui per ciascun edificio residenziale. La valutazione della generazione di elettricità è stata eseguita utilizzando i catasti solari generati tramite il modello Solar Energy on Building Envelopes in QGIS (Quantum Geographic Information System), i dati LiDAR (light detection and location) e i dati TMY (typical meteorological year) per ciascun quartiere.
Inoltre, sono state fatte delle ipotesi sulle principali caratteristiche degli impianti solari per garantire la rappresentatività del settore fotovoltaico. Il consumo di elettricità è stato stimato analizzando i valori di consumo definiti dall'Istituto per la diversificazione e il risparmio energetico (IDAE), insieme a quelli presenti in un rapporto Eurostat intitolato Consumi del settore residenziale in Spagna e alcune delle formule utilizzate nell'articolo di ricerca Come realizzare distretti energetici positivi per città sostenibili: una metodologia di calcolo proposta, pubblicato nel 2021 in Sostenibilità.
I dati sui consumi sono stati ottenuti calcolando il consumo di elettricità per l'illuminazione e gli elettrodomestici in una tipica abitazione di 100 m2, escludendo il consumo per riscaldamento, raffreddamento e acqua calda. Le esigenze specifiche di illuminazione di una tipica abitazione sono indicate a 5 kWh/m2, mentre l'attrezzatura media in un'abitazione è dettagliata come un frigorifero, due televisori, una lavatrice, una lavastoviglie e un computer.
Insieme, questi elettrodomestici ammontano a un consumo di 2,137 kWh per 100 m2 di abitazione, equivalenti a 21.40 kWh/m2. La somma di queste due cifre al consumo medio per metro quadrato dà un valore di 26.40 kWh/m2. Tuttavia, lo studio non considera il consumo di elettricità per il raffreddamento, il riscaldamento o la mobilità. L'uso crescente di pompe di calore e aria condizionata elettrica, insieme all'elettrificazione dei trasporti, si tradurrà in un maggiore consumo di elettricità nelle famiglie, il che ridurrà il potenziale di autosufficienza, hanno affermato i ricercatori.
I risultati dell'analisi indicano che nelle aree composte da abitazioni monofamiliari o edifici bassi il potenziale di autosufficienza supera il 70%. Al contrario, le aree urbane con edifici alti hanno un valore di autosufficienza di circa il 30%. Questo valore inferiore è attribuibile alla notevole altezza degli edifici, che si traduce in un maggiore consumo energetico all'interno delle abitazioni e in una superficie disponibile per l'installazione di impianti fotovoltaici insufficiente a coprire il fabbisogno energetico di tutti gli abitanti.
Nei centri storici si osserva una maggiore dispersione del potenziale di autosufficienza, con valori che vanno dal 10% al 90%. Questa variabilità è attribuita alla minore uniformità del tessuto urbano, che richiede un'analisi più dettagliata alla scala dell'edificio. "Nei centri urbani, spesso protetti da una legislazione di protezione a causa del loro significato storico, i sistemi BIPV sono uno strumento cruciale per armonizzare la generazione fotovoltaica distribuita con la conservazione dell'essenza architettonica e storica dell'ambiente costruito", hanno aggiunto gli autori.
Hanno anche sottolineato che le analisi sono state effettuate confrontando la generazione e il consumo annuali. Sebbene questo approccio sia prezioso per stimare il potenziale complessivo di generazione di energia fotovoltaica, non può riprodurre il comportamento in tempo reale dei sistemi fotovoltaici collegati alla rete, in cui l'equilibrio tra generazione e consumo è istantaneo. In effetti, i profili tipici di consumo energetico degli edifici residenziali determinano tassi di autoconsumo del 20-40% nei sistemi fotovoltaici senza accumulo.
Per realizzare un'analisi più completa sarebbe necessario avere accesso alle curve giornaliere di generazione e consumo di ogni edificio con una risoluzione oraria o, meglio ancora, di qualche secondo, il che permetterebbe di ottimizzare il dimensionamento degli impianti per incrementare l'autoconsumo, ha concluso il gruppo di ricerca.
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Fonte da rivista pv
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