Xác định tiềm năng năng lượng mặt trời và gió bền vững ở các khu vực đô thị bằng phương pháp GIS (Identification of the Sustainable Wind and Solar Potential in Urban Areas Using a GIS Methodology)

Trong những năm gần đây, việc công bố luật mới trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, cụ thể là luật liên quan đến hệ thống phát điện vi mô, đã góp phần làm tăng việc lắp đặt các hệ thống năng lượng tái tạo ở Bồ Đào Nha. Tuy nhiên, đầu tư vào các hệ thống này vẫn còn cao và nguy cơ xem xét các địa điểm bị suy giảm tài nguyên tạo thành rào cản đối với sự phát triển của tiểu ngành này. Theo trình tự của công việc trước đây được phát triển trong lĩnh vực quy hoạch năng lượng gió, phương pháp xác định tiềm năng gió và mặt trời bền vững ở các khu vực đô thị đã được phát triển, nhằm giảm chi phí lắp đặt trước liên quan đến việc lựa chọn địa điểm kém phù hợp hơn, đồng thời cũng để xác định tiềm năng thực sự của các khu đô thị.

BỘ MÔN HỆ THỐNG THÔNG TIN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

  

BÁO CÁO TIỂU LUẬN

Đề tài: Xác định tiềm năng năng lượng mặt trời và gió bền vững ở các khu vực đô thị bằng phương pháp GIS (Identification of the Sustainable Wind and

Solar Potential in Urban Areas Using a GIS Methodology)

Môn học: GIS ứng dụng trong hệ thống điện

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 5

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH LẮP ĐẶT HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO KHU VỰC ĐÔ THỊ 7

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP LUẬN 8

3.1. Phương pháp xác định tiềm năng gió 8

3.2. Phương pháp xác định tiềm năng năng lượng mặt trời 9

3.3. Phương pháp xác định tiềm năng tái tạo (mặt trời + gió) 11

CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU TÌNH HUỐNG 13

CHƯƠNG 5: THẢO LUẬN VỀ KẾT QUẢ 17

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 19

Ý KIẾN NHẬN XÉT CỦA TỪNG THÀNH VIÊN NHÓM 20

TÀI LIỆU THAM KHẢO 21

MỞ ĐẦU

Bài báo khoa học trình bày về đề tài: “Xác định tiềm năng năng lượng mặt trời và gió bền vững ở các khu vực đô thị bằng phương pháp GIS (Identification of the Sustainable Wind and Solar Potential in Urban Areas Using a GIS Methodology)” gồm các vấn đề như sau:

1) Tính cấp thiết của đề tài và ý nghĩa của việc nghiên cứu đề tài này đối với thực tiễn:

Tóm tắt bài báo: Trong những năm gần đây, việc công bố luật mới trong

lĩnh vực năng lượng tái tạo, cụ thể là luật liên quan đến hệ thống phát điện vi

mô, đã góp phần làm tăng việc lắp đặt các hệ thống năng lượng tái tạo ở Bồ Đào Nha Tuy nhiên, đầu tư vào các hệ thống này vẫn còn cao và nguy cơ xem xét các địa điểm bị suy giảm tài nguyên tạo thành rào cản đối với sự phát triển của tiểu ngành này Theo trình tự của công việc trước đây được phát triển trong lĩnh vực quy hoạch năng lượng gió, phương pháp xác định tiềm năng gió và mặt trời bền vững ở các khu vực đô thị đã được phát triển, nhằm giảm chi phí lắp đặt trước liên quan đến việc lựa chọn địa điểm kém phù hợp hơn, đồng thời cũng để xác định tiềm năng thực sự của các khu đô thị Để làm như vậy, tác giả đã sử dụng và phát triển bộ công cụ hệ thống thông tin địa lý, phương pháp này được cấu trúc để cho phép sao chép nó ở các vị trí địa lý khác và đủ tương tác để cho

phép thay đổi dữ liệu đầu vào chính Nghiên cứu trường hợp trong hai khu vực

đô thị được trình bày trong bài báo khoa học này để minh họa cho phương pháp

đã nghiên cứu phát triển

2) Mục đích và phương pháp nghiên cứu: Đọc hiểu bài báo khoa học và viết báo cáo trình bày

3) Kết cấu đề tài: Ngoài phần mở đầu và tài liệu tham khảo, nội dung bài báo này được tổ chức gồm 06 Chương/phần, cụ thể như sau:

 Chương 1: Giới thiệu

 Chương 2: Phương pháp quy hoạch lắp đặt hệ thống năng lượng tái tạo

đô thị

 Chương 3: Phương pháp xác định tiềm năng năng lượng tái tạo

 Chương 4: Nghiên cứu tình huống

 Chương 5: Thảo luận về kết quả

 Chương 6: Kết luận

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

Trong hai thập kỷ qua, lĩnh vực năng lượng tái tạo đã có sự tăng trưởng vượt bậc ở Bồ Đào Nha chủ yếu nhờ các ưu đãi của quốc gia. Do sự tăng trưởng cao này, cụ thể là trong lĩnh vực gió, hầu hết các địa điểm tốt nhất để triển khai năng lượng gió hiện đã khai thác. Sự tăng trưởng đột ngột này đã gây áp lực buộc các cơ quan chức năng phải cấp giấy phép phù hợp để kết nối lưới điện và nhấn mạnh sự cần thiết phải xác định các quy tắc rõ ràng để xác định và mô tả các khu vực có tiềm năng gió cao vẫn có sẵn cho mục đích. Trong bối cảnh này, việc phân loại dữ liệu gió sẵn có có cấu trúc và có hệ thống, phù hợp với việc đánh giá tài nguyên gió, đã được bắt đầu và điều này cho phép phát triển cơ sở

dữ liệu về tiềm năng gió và bản đồ gió của Bồ Đào Nha trên bờ và ngoài khơi. Đồng thời, đã bắt đầu phát triển một công cụ lập kế hoạch triển khai dựa

trên phương pháp xác định tiềm năng gió bền vững bằng cách sử dụng GIS

(Geographic Information System - Hệ thống thông tin địa lý). Trong đó, các phương pháp đã phát triển đã được điều chỉnh để có thể áp dụng chúng cho lĩnh vực sản xuất điện vi mô trong nước sử dụng hệ thống quang điện (PV - Photo-voltaic) gió và mặt trời. Nhu cầu hoàn thành các chỉ thị của Châu Âu và với các

kế hoạch Quốc gia về năng lượng tái tạo đã củng cố nhu cầu phát triển các phương pháp luận để đánh giá việc lắp đặt các hệ thống như vậy. Ngoài ra, hầu

hết các đô thị ở Châu Âu đã ký giao ước không chỉ bao gồm các hoạt động liên quan đến hiệu quả năng lượng (đặc biệt là đối với các tòa nhà thương mại dịch vụ) mà còn liên quan đến việc lắp đặt hệ thống năng lượng tái tạo để sản xuất điện

Các thành phố sử dụng một lượng năng lượng cao, đòi hỏi hơn 75% sản lượng năng lượng toàn cầu và tạo ra khoảng 80% khí gây hiệu ứng nhà kính trên phạm vi toàn cầu. Chính trong bối cảnh này, khái niệm Thành phố thông minh

đã trở nên vô cùng quan trọng trong lối sống của các thành phố. Thành phố thông minh là một cộng đồng quy mô trung bình về công nghệ, được kết nối, bền vững, thoải mái, hấp dẫn, an toàn và có khả năng quản lý việc sử dụng tài nguyên một cách hiệu quả nhất. Việc tối ưu hóa các nguồn tài nguyên sẵn có tại địa phương, sử dụng các tính năng mới cũng như các khoản đầu tư mới, kết hợp với các khái niệm tái sử dụng và tái chế nguyên liệu thô, là những nền tảng thiết yếu để đạt được đầy đủ mô hình Thành phố thông minh. Trong bối cảnh này, việc khuyến khích sử dụng năng lượng tái tạo ở quy mô trong nước, một kế hoạch có cấu trúc để xác định các địa điểm phù hợp để phát triển các hệ thống

đó là rất quan trọng và đòi hỏi sự phát triển và ứng dụng các công cụ phù hợp cho mục đích này ở quy mô đô thị

Bài viết này nhằm góp phần phát triển một bộ công cụ cho phép định lượng các nguồn tài nguyên tái tạo quan trọng nhất để sản xuất điện trong môi trường

đô thị, tức là tài nguyên gió và mặt trời (cho các ứng dụng quang điện). Trong bối cảnh này, các phương pháp xác định tiềm năng năng lượng tái tạo có sẵn trong môi trường đô thị bằng các công cụ đơn giản và ít tốn kém hơn dựa trên các kỹ thuật hệ thống thông tin địa lý sẽ được mô tả. Các kết quả thu được được trình bày thông qua hai nghiên cứu điển hình

Một số đóng góp chính của bài báo này như sau:

a) Trình bày phương pháp xác định và định lượng tiềm năng tái tạo khu vực

đô thị đã được phát triển như đóng góp cho sự phát triển năng lượng bền vững của các thành phố trên thế giới trong bối cảnh đã và đang trong quá trình phát triển thành phố thông minh;

b)Việc xác định tiềm năng tái tạo đô thị dựa trên việc lập bản đồ các nguồn

năng lượng thu được bằng các kỹ thuật thông tin địa lý và sử dụng kết quả đầu

ra của các phương pháp được phát triển để mô tả đặc điểm của gió và tiềm năng mặt trời ở các khu vực đô thị Các công cụ được phát triển cho phép trong 02

giai đoạn: Giai đoạn đầu, xác định năng lượng gió và năng lượng mặt trời có sẵn dưới dạng các hệ thống độc lập; Giai đoạn thứ hai, việc xác định và định lượng tiềm năng chung của gió và mặt trời PV đã được thực hiện với giả định rằng cả hai hệ thống có thể được lắp đặt cùng nhau;

c) Các phương pháp này đơn giản và dễ áp dụng, như mong muốn và tạo

thành cơ sở dữ liệu cho quy hoạch năng lượng của các thành phố trong bối cảnh thành phố thông minh bằng cách tích hợp các hệ thống quang điện gió và mặt trời trong các môi trường này;

d)Điều quan trọng cần lưu ý là phương pháp trình bày được phát triển cho

mục đích lập kế hoạch và để xác định các địa điểm phù hợp để lắp đặt năng lượng tái tạo. Đối với quyết định đầu tư, cần có các nghiên cứu chi tiết hơn, sử dụng các phép đo địa phương để đánh giá dự án chính xác hơn

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH LẮP ĐẶT HỆ THỐNG

NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO KHU VỰC ĐÔ THỊ

Một số nghiên cứu và phương pháp đã được phát triển trong những năm gần đây để xác định tiềm năng tái tạo ở các khu vực đô thị Hầu hết các nghiên

cứu được phát triển trong lĩnh vực này chủ yếu tập trung vào các hệ thống năng lượng mặt trời và năng lượng gió và sử dụng các công nghệ dựa trên hệ thống thông tin địa lý (GIS) Việc lập kế hoạch cho các hệ thống năng lượng

tái tạo đòi hỏi một số lượng lớn các phân tích và sử dụng một lượng lớn thông tin có thể được lập bản đồ và tham chiếu địa lý Công nghệ GIS có thể quản lý

và xử lý thông tin và tạo thành tài sản cho loại nghiên cứu này.

Tác giả đã sử dụng một bộ dữ liệu từ các trạm đo gió và cả dữ liệu bản đồ gió để nghiên cứu gió ở thành phố Guelph ở Canada Các tác giả này đã phát triển một bản đồ tiềm năng gió đô thị và ước tính số lượng tua bin sẽ lắp đặt trong mỗi tòa nhà Ở Iowa, Hoa Kỳ, phương pháp GIS đã được phát triển để lập

kế hoạch lắp đặt các hệ thống năng lượng gió Các tác giả đã phát triển một mô hình xem xét một loạt các hạn chế, bao gồm sử dụng đất, tài nguyên gió và các hạn chế về môi trường, cùng nhiều hạn chế khác Phương pháp này được phát triển cho các trang trại gió tiêu chuẩn, nhưng theo các tác giả việc mở rộng ứng dụng của nó sang các công nghệ khác có thể rất đáng quan tâm LNEG

Laboratório Nacional de Energia e Geologia đã phát triển phương pháp xác định tiềm năng gió bền vững để phát triển các dự án trang trại gió ở Bồ Đào Nha, phương pháp này cũng có thể được áp dụng cho các vùng địa lý và loại môi trường khác nhau Do đó, công cụ lập kế hoạch có giá trị

Tác giả đã sử dụng GIS để xác định các địa điểm phù hợp để lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời và gió nhằm mục đích sản xuất Hydrogen; xác định các địa điểm phù hợp để lắp đặt hệ thống PV; làm công cụ ra quyết định để xác định công nghệ tái tạo nào sẽ sử dụng ở một số địa điểm hoặc khu vực nhất định

đã phát triển một phương pháp xác định công nghệ phù hợp nhất để lắp đặt ở khu vực Múrcia, Tây Ban Nha (PV, Wind, Hybrid PV, Hybrid Wind-Diesel…), đã phát triển chương trình GISA Sol 1.0 Chương trình này kết hợp một công cụ để xác định các vị trí phù hợp để lắp đặt PV và xem xét khoảng 80 lớp thông tin để phân tích không gian Phương pháp được phát triển cho phép lập kế hoạch các hệ thống năng lượng tái tạo và quản lý các hệ thống hiện có đã hoạt động trong các khu vực rộng lớn

Do đó, rõ ràng là các nền tảng GIS có tầm quan trọng hàng đầu đối với mục đích lập kế hoạch vì chúng cho phép quản lý lượng lớn thông tin và cũng cung cấp các công cụ để xử lý các loại và định dạng khác nhau của các lớp tham chiếu địa lý Sử dụng các nền tảng này cũng có thể tự động cập nhật

bản đồ, bảng và các yếu tố khác theo cách dễ dàng và chính xác hơn, cho phép xuất bản dữ liệu trực tuyến và cập nhật kết quả nhanh chóng

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP LUẬN

Phương pháp xác định tiềm năng năng lượng tái tạo sẵn có như gió và mặt trời trong môi trường đô thị dựa trên các công cụ GIS đơn giản và thân thiện với người dùng nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho người dùng ít kinh nghiệm sử dụng các công nghệ máy tính này đã được phát triển trong công trình này. Trong các phần tiếp theo, phương pháp đã phát triển được trình bày cho ba loại phân tích

khác nhau: 1) chỉ lắp đặt công nghệ gió; 2) chỉ lắp đặt công nghệ năng lượng mặt trời; 3) lắp đặt sự kết hợp không gian tốt nhất của cả công nghệ gió và mặt trời.

Phương pháp xác định tiềm năng năng lượng tái tạo hiện có dựa trên

việc thiết lập các tiêu chí đề cập đến các yêu cầu tối thiểu để lắp đặt các hệ thống năng lượng tái tạo tại một địa điểm nhất định và do đó đảm bảo hoạt động hiệu quả của từng hệ thống. Nói chung, các tiêu chí chính được sử dụng cho mục đích này có thể được phân loại là: Năng lượng - Sản xuất năng lượng và tài nguyên năng lượng; Vật lý - Khu vực lắp đặt khả dụng và gần với kết nối lưới điện; Môi trường - Không can thiệp vào các yếu tố môi trường và gia sản được bảo vệ; Kinh tế -Các chỉ số kinh tế tích cực - Chi phí năng lượng được điều chỉnh theo mức (LCOE), Tỷ lệ hoàn vốn nội bộ (IRR), Giá trị hiện tại ròng (NPV), Biểu giá điện đầu vào (FIT)

Trong trường hợp môi trường đô thị, đặc biệt khi mục tiêu là nghiên cứu toàn thành phố hoặc quận, các tiêu chí không quá toàn diện, vì mục tiêu chính là xác định các khu vực phù hợp để lắp đặt hệ thống năng lượng tái tạo, các nghiên cứu chi tiết chỉ là thực hiện ở giai đoạn sau. Theo trình tự này, các tiêu chí chính được áp dụng từ góc độ quy hoạch có liên quan, theo cách tiếp cận đầu tiên, với nguồn năng lượng phù hợp và diện tích sẵn có để lắp đặt các hệ thống năng lượng tái tạo

3.1. Phương pháp xác định tiềm năng gió

Việc xác định tiềm năng gió có sẵn được thực hiện theo hai giai đoạn bằng cách sử dụng thông tin được lập bản đồ và tham chiếu địa lý về tài nguyên gió (có nghĩa là tốc độ gió và mật độ năng lượng) và trên hình học của các tòa nhà. Trong giai đoạn đầu tiên, thông tin này được đưa vào nền tảng GIS và các công cụ được lập trình xem xét các điều kiện phù hợp để lắp đặt các hệ thống năng lượng tái tạo này. Đầu ra của quy trình này là xác định các khu vực có sẵn

để lắp đặt các hệ thống năng lượng gió. Trong giai đoạn thứ hai, diện tích chiếm dụng của một tuabin gió nhỏ được xác định và tiềm năng gió bền vững sau đó được tính toán theo thông số này

Đối với giai đoạn đầu tiên, việc xác định các điều kiện đầu vào liên quan đến tài nguyên gió là cần thiết. Điều này được thực hiện bằng cách áp đặt hệ số công suất tối thiểu (Fc) (Phương trình (1)) cho phép vận hành hiệu quả tua-bin gió. Trong trình tự này, các giá trị tối thiểu cho các thông số tài nguyên còn lại tốc độ gió trung bình và mật độ năng lượng được xác định. Giới hạn từ 10% đến 20% được coi là bình thường đối với thông số Fc của tuabin gió nhỏ (Trust, 2008)

F c là hệ số công suất, được tính bằng tỷ lệ giữa NEPs (số giờ sản xuất hết công suất) và 8760 (tổng số giờ trong một năm). Xét giá trị trung bình của F c khoảng thời

năm. Mặc dù các thông số này phụ thuộc rất nhiều vào sự phân bố gió ở một vùng nhất định và vào đường cong công suất của tuabin gió, nhưng có thể chấp nhận rằng giá trị tốc độ gió trung bình cho hoạt động sản xuất này vào khoảng 5 m/s và mật độ công suất khoảng 130 W/m 2  Các vùng dữ liệu đầu vào này sau đó được phân loại lại để có được bản đồ cuối cùng với các vùng quan tâm cho mục đích này (biểu thức 2 và 3).

Trong các phương trình này v i là đại diện cho tốc độ gió trung bình và FPI i là mật

độ năng lượng, cả trong lưới điểm i tương ứng của bản đồ tài nguyên. v i, rec và FPP i, rec

tương ứng với các tham số tương tự sau khi phân loại lại.

Các bản đồ tài nguyên được phân loại lại sau đó được nhân lên để có được các điểm lưới kết quả tuân theo tất cả các điều kiện áp đặt cho từng tham số (Phương trình (4)). Bản đồ cuối cùng này sẽ cho phép tính toán diện tích có sẵn để sử dụng trong tính toán tiềm năng gió bền vững.

P o t 0,1 tương ứng với lưới kết quả, được điền bằng “0” và “1” (trong đó “0” không phù hợp và “1” phù hợp).

Sau khi tìm được các khu vực đã chọn, khu vực thích hợp trung bình để lắp đặt tuabin gió phải được thiết lập. Khu vực này được xác định theo các đặc điểm mô hình tuabin gió, cụ thể là đường kính cánh quạt và khoảng cách giữa các tuabin gió. Diện tích chiếm dụng tối thiểu của mỗi tuabin, bao gồm cả không gian để xem xét giữa chúng, được lấy từ phương trình sau:

A min đại diện cho diện tích tối thiểu, D đường kính cánh quạt của tuabin gió và N 1

và N 2 là số lượng đường kính tối thiểu cách nhau mỗi tuabin gió theo hướng gió ngược

và dọc theo hướng gió. Trong trường hợp này, khoảng cách tối thiểu để xem xét giữa mỗi tuabin gió là 3 đường kính theo hướng gió ngược và 8 đường kính theo hướng gió dọc, tương ứng với diện tích cuối cùng là 24D 2  Tiềm năng gió bền vững sau đó được lấy từ phương trình (6):

Ở đâu Pot sust là tiềm năng gió bền vững của khu vực nghiên cứu (tính bằng kW), A tot là tổng diện tích chiếm bởi các điểm lưới tuân theo các điều kiện lựa chọn

và Pot WT là công suất định mức của mô hình tuabin gió được chọn cho nghiên cứu.

3.2. Phương pháp xác định tiềm năng năng lượng mặt trời

Việc xác định tiềm năng năng lượng mặt trời có sẵn cũng dựa trên các phương pháp GIS. Dữ liệu đầu vào chính là sự phân bố không gian của tiềm năng năng lượng mặt trời (bức xạ tính bằng MWh/(m 2 năm)) và đối với tiềm năng gió, lớp hình học của tòa nhà. Hầu hết các nền tảng GIS đã bao gồm các công cụ bức xạ mặt trời tạo điều kiện thuận lợi cho việc lập bản đồ tiềm năng mặt trời mà không cần phải sử dụng các chương trình khác. Đây là trường hợp của phương pháp đề xuất. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến việc lựa chọn các khu vực phù hợp và do đó, tiềm năng năng lượng mặt trời

có sẵn, là nguồn năng lượng mặt trời sẵn có và khu vực để lắp đặt các hệ thống quang điện mặt trời.

Dựa trên bản đồ tài nguyên năng lượng mặt trời ở một khu vực đô thị nhất định,

có thể thiết lập một loạt các điều kiện phù hợp cho việc lắp đặt các hệ thống năng lượng mặt trời. Trong trường hợp này, trái ngược với trường hợp tiềm năng gió, diện tích có sẵn là quan trọng nhất vì không gian chiếm bởi một tấm pin mặt trời không phải là không đáng kể. Ngoài ra, vị trí của các tấm pin mặt trời chỉ phụ thuộc vào diện tích có sẵn của mái nhà hoặc mặt tiền và vào bóng râm do các tòa nhà xung quanh gây

trời có trong hệ thống thông tin địa lý và được sử dụng để lập bản đồ bức xạ mặt trời Phương pháp này bao gồm việc xem xét diện tích có sẵn của các mái nhà của tòa nhà và các giá trị bức xạ mặt trời. Đối với tham số cuối cùng này, giá trị tối thiểu đã được chọn bằng cách mô phỏng quá trình sản xuất hệ thống quang điện tiêu chuẩn có

đủ công suất để phục vụ một tòa nhà dân cư có 4 người ở. Điều này đã được thực hiện

bằng cách sử dụng cơ sở dữ liệu trực tuyến GIS năng lượng mặt trời. Các giá trị tối thiểu cần xem xét để lựa chọn vị trí phù hợp để lắp đặt các hệ thống này là 1,54 MWh/(m 2 năm) đối với bức xạ mặt trời và 29 m 2  đối với diện tích có sẵn (Phương trình (7)).

Trong đó: Pto sust  là điểm lưới đáp ứng các điều kiện phù hợp, I rr là giá trị bức xạ tại điểm i và A min /mái  là diện tích mái tối thiểu có thể sử dụng để lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời. Tổng diện tích tương ứng với diện tích chiếm bởi tất cả các điểm lưới

đã chọn.

A poli là diện tích của mỗi đa giác được hình thành bởi các điểm đã chọn Tuy nhiên, đối với khu vực có sẵn, hầu hết các mái nhà đều được lắp đặt ăng ten, thiết bị điều hòa không khí và các yếu tố khác. Ngoài ra, bức xạ thu nhập không được sử dụng một trăm phần trăm vì trong nghiên cứu này, các mái nhà phẳng và hệ thống PV nằm ngang đang được xem xét. Do đó, 10% diện tích có sẵn được chiết khấu vào tổng diện tích của các tòa nhà. Diện tích cuối cùng sau đó được tính theo Phương trình (9).

Tiềm năng năng lượng mặt trời khả dụng sau đó được tính toán, bằng cách chọn một công nghệ năng lượng mặt trời tiêu chuẩn và bằng cách xem xét hiệu suất chuyển đổi của nó. Phương trình (10) được sử dụng để ước tính tiềm năng năng lượng mặt trời

có sẵn cho một khu vực đô thị nhất định:

Trong đó: P khả dụng  là tiềm năng năng lượng mặt trời khả dụng (W), A tec  là diện tích chiếm bởi tấm pin mặt trời và P nom  là công suất danh định tương ứng.

3.3. Phương pháp xác định tiềm năng tái tạo (mặt trời + gió)

Việc xác định tiềm năng khả dụng chung ( mặt trời + gió ) được thực hiện với giả định rằng việc sử dụng không gian có thể được chia sẻ bởi cả hai công nghệ mà ít bị nhiễu. Do đó, do các lĩnh vực quan tâm đã được xác định bằng cách áp dụng các phương pháp được mô tả trước đó, cần phải xác định chiến lược để đối phó với khả năng can thiệp vào việc chiếm đóng của cả hai công nghệ. Dựa trên khoảng cách tối thiểu cần thiết để lắp đặt tua-bin gió nhỏ, không có khả năng lắp đặt nhiều hơn một hoặc nhiều nhất là hai tua-bin gió trên sân thượng của tòa nhà, điều này gây khó khăn cho việc xác định giá trị phù hợp cho tỷ lệ chiếm dụng trong các khu vực chung. Tuy nhiên, và xem xét một kịch bản thận trọng, nó đã được quyết định khấu trừ 10% cũng như các khu vực thu được cho công nghệ gió trong quy trình trước đó. Công suất tái tạo sau đó được định lượng cho từng công nghệ. Tiềm năng chung sau đó được tính toán dựa trên tổng các kết quả thu được cho mỗi công nghệ. Tổng tỷ lệ chiếm dụng của hai công nghệ liên quan đến việc áp dụng các phương trình sau cho từng điểm của

lưới tài nguyên, P i, wind trong trường hợp bản đồ tài nguyên gió và P i, solar trong trường hợp bản đồ tài nguyên gió mặt trời:

Trong đó {W} và {S} đại diện cho các tập hợp bao gồm các tham số được xác định là tối thiểu để lắp đặt hệ thống gió và PV, tương ứng, và P i, PV+W đại diện cho lưới

cuối cùng cho các khu vực phù hợp bao gồm cả ba tình huống: gió, điện mặt trời và

điện gió + điện mặt trời.

Sau đó, các khu vực được xác định tương ứng với vị trí của từng bộ. Điểm chung

là cả hai công nghệ này có thể cùng tồn tại. Giả sử một quan điểm thận trọng và có kế hoạch sử dụng không gian, có thể chồng chéo các công nghệ. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, trong kịch bản áp dụng hai công nghệ, có sự can thiệp liên quan đến việc tạo bóng cho tuabin gió trong các tấm pin quang điện (tấm PV không gây nhiễu cho hoạt động của tuabin gió). Do đó, diện tích bóng gây ra bởi tuabin gió trong các tấm pin quang điện được ước tính, xem xét trường hợp xấu nhất, tức là bóng tạo ra vào ngày

21 tháng 12 (đông chí), thông qua Phương trình (14) đến (16), xem xét rằng tháp hỗ trợ của tuabin gió tham chiếu có chiều cao 10m.

mặt trời được cho bởi:

δ S là độ lệch mặt trời được đưa ra bởi Phương trình (16), L là vĩ độ và h S là góc mặt trời thời gian (bằng 0˚ vào buổi trưa mặt trời).

N g là ngày trong tháng theo lịch Gregorian Trong trường hợp hiện tại, độ dài tối

đa của bóng thu được đối với khu vực trung tâm phía tây của Bồ Đào Nha, đại diện cho mức trung bình của quốc gia là 22,4m. Bóng của khu vực phụ thuộc vào đường kính của tuabin gió tham chiếu, do đó, bóng do nó tạo ra phải, trong trường hợp xấu nhất, bằng diện tích của một hình chữ nhật có chiều dài bằng chiều rộng tối đa của bóng do bóng tạo ra tháp đỡ cộng với mặt phẳng cánh quạt của tuabin gió Sau đó, công suất trên một đơn vị diện tích liên quan đến mô hình tuabin gió “n” có sẵn trên thị trường được xác định bằng cách sử dụng giá trị trung bình của công suất trên một khu vực bị che khuất (Phương trình (17)).