Cadastre solaire de la Savoie

Evaluation du potentiel solaire de chacun des bâtiments et parkings du Département de la Savoie. Il contient notamment l’histogramme de répartition de l’irradiation incidente sur chaque toiture et parking (gisement brut), ainsi qu’une évaluation de la rentabilité économique d’une installation photovoltaïque en toiture. Le gisement solaire des toitures est calculé en corrigeant les données météorologiques mesurées sur le territoire pour prendre en compte les masques (ombrages), l’orientation et l’inclinaison des toitures. Le calcul est d’abord effectué au niveau de chaque mètre carré de toiture de chaque bâtiment, avant d’être agrégé au niveau de la toiture dans son entièreté pour permettre une meilleure exploitation des résultats. Les paragraphes ci-dessous détaillent les étapes successives du calcul. Pour les parkings: Les emprises au sol des parkings sont extraites de la base de données OpenStreetMap. Le Modèle Numérique de Surface (MNS) est arrasé au niveau des parkings avant le calcul des ombrages. Cela permet de simuler le cas où les arbres sont retirés des parkings avant la pose des ombrières, dans le but d’augmenter l’énergie solaire incidente. Le calcul d’irradiation est effectué à une hauteur de 3,5 m et une inclinaison de 5° plein Sud. Cette configuration permet d’estimer au mieux l’irradiation incidente sur des modules photovoltaïques posés en ombrières. Il est à noter que les ombrières sont simulées avec une orientation plein Sud à défaut de connaître l’orientation exacte des places de parc. Données météorologiques locales L’estimation du gisement solaire se base sur les données météorologiques de la base de données MeteoNorm. Cette dernière est reconnue comme l’une des plus fiables par les professionnels de l’énergie solaire et de l’énergétique du bâtiment. Elle combine des observations au sol et satellitaires, ce qui permet à la fois de refléter fidèlement le microclimat local (grâce aux stations au sol) et d’offrir une couverture spatiale complète sur le territoire (grâce aux données satellitaires). Les données MeteoNorm offrent l’avantage de distinguer les deux composantes du rayonnement solaire : Le rayonnement direct, qui correspond aux rayons solaires atteignant directement le sol Le rayonnement diffus, qui correspond aux radiations émises par l’atmosphère. Ces deux types de rayonnement sont pris en compte lors du calcul des ombres portées (cf. Prise en compte des masques ci-dessous). Afin de fournir des résultats représentatifs de la météorologie caractéristique du territoire, les données MeteoNorm sont moyennées sur 20 ans en préalable aux calculs d’irradiation. Cette méthodologie garantit que les résultats fournis ne sont pas significativement impactés par une année extrême ou singulière. Identification des points de calcul Les points de calcul sont déterminés à partir des emprises au sol de tous les bâtiments du territoire, extraites du thème « bâti » de la couche BD TOPO de l’IGN. Une opération dite de « rasterization » permet d’extraire tous les carrés de 1 m x 1 m situés au niveau de chaque toiture. Prise en compte des masques Les masques (ombrages) sont pris en compte en calculant la ligne d’horizon de chacun des pixels de 1 m² identifiés au point précédent. La géométrie du territoire est obtenue à partir du Modèle Numérique de Surface (MNS) de l’IGN, qui permet de connaître l’altitude du sursol (faîte des toitures, cimes des arbres) en tout point du territoire avec une résolution de 25 cm. Ce MNS est obtenu par photogrammétrie, c’est-à-dire qu’il est issu de la corrélation automatique entre plusieurs clichés aériens d’une même zone pris sous différents angles de vue. Le fait que les bâtiments et la végétation soient inclus dans le MNS garantit que tous les ombrages potentiels sont pris en compte. Le calcul de la ligne d’horizon à proprement parler se base sur une approche par lancer de rayon. Pour chacun des 360 degrés composant le tour d’horizon au point considéré, nous identifions le point le plus haut du MNS dans la direction donnée. Par simple trigonométrie, ce point permet ensuite de déterminer l’angle d’élévation de la ligne d’horizon dans la direction en question. Contrairement à plusieurs autres solutions de cadastres solaires, Archelios MAP prend en compte l’effet du masque sur le rayonnement diffus en plus de calculer son impact sur le rayonnement direct. En effet, les obstacles peuvent masquer le soleil mais aussi cacher une partie de la voûte céleste d’où émane le rayonnement diffus. Ainsi, même un obstacle situé au Nord d’une installation photovoltaïque peut avoir un impact important sur la production. Prise en compte de l’inclinaison et de l’orientation des toitures Les valeurs d’irradiation extraites de la base de données MeteoNorm sont mesurées à l’horizontale. Elles sont donc ici corrigées pour prendre en compte l’inclinaison et l’orientation de chacun des points de calcul. L’inclinaison et l’orientation de chaque carré de 1 m² sont déterminées sur la base des valeurs d’élévation issues du MNS de l’IGN en calculant le plan moyen passant au travers du pixel de 1 m² considéré et de ses 8 voisins. Pour le calcul des valeurs d’irradiation sur un plan incliné à 15° plein Sud, l’inclinaison et l’orientation des points de calcul sont respectivement fixées à 15° et 180° quel que soit l’emplacement des points. De même, pour le calcul des valeurs d’irradiation sur un plan incliné à 60° plein Sud, l’inclinaison et l’orientation sont fixées à 60° et 180°. Calcul de l’irradiation incidente Une fois le masque, l’inclinaison et l’orientation déterminés, l’irradiation solaire incidente est calculée au niveau de chaque point de calcul heure par heure sur une année complète (cf. illustration au paragraphe Prise en compte des masques ci-dessus). Les résultats horaires sont ensuite sommés pour fournir l’énergie totale incidente sur une année. Agrégation au niveau de chaque toiture Les valeurs calculées au niveau de chaque m² de toiture sont agrégées par bâtiment afin de fournir des indicateurs globaux permettant de classifier les toitures entre elles. Pour ce faire, les emprises au sol de tous les bâtiments du territoire sont extraites du thème « bâti » de la couche BD TOPO de l’IGN. Ces emprises sont utilisées pour identifier l’ensemble des pixels de 1 m² situés à l’intérieur de chaque bâtiment, qui permettent de remonter aux valeurs d’irradiation correspondantes. Les valeurs d’irradiation extraites au niveau de chaque bâtiment sont ensuite utilisées pour calculer un ensemble d’indicateurs pour chaque toiture (cf. Table des champs pour un descriptif complet).

对萨瓦省所有建筑和停车场的太阳能潜力进行评估。数据集包括每座建筑和停车场上每个屋顶和停车场的入射辐射分布直方图（总辐射量），以及屋顶光伏发电系统的经济可行性评估。屋顶的太阳能资源是通过校正领土上测量的气象数据来计算的，以考虑遮挡（阴影）、屋顶的朝向和倾斜角度。计算首先在每个建筑物的每个平方米的屋顶上进行，然后在整个屋顶上进行汇总，以便更好地利用结果。以下段落详细介绍了计算步骤。对于停车场：通过从OpenStreetMap数据库中提取地面面积来获得停车场的地面面积。在计算阴影之前，对停车场的数字地面模型（MNS）进行平滑处理。这允许模拟在安装遮阳板之前从停车场上移除树木的情况，目的是增加入射的太阳能。入射辐射的计算在3.5米的高度和5°正南的倾斜角度下进行。这种配置可以最好地估计安装在遮阳板上的光伏模块的入射辐射。需要注意的是，在不知道停车位确切方向的情况下，遮阳板以正南方向模拟。关于当地气象数据：太阳能资源的估计基于MeteoNorm数据库的气象数据。该数据库被能源太阳能和建筑能源的专业人士公认为最可靠的之一。它结合了地面和卫星观测，既能忠实地反映局部微气候（通过地面站），又能提供整个领土的空间覆盖（通过卫星数据）。MeteoNorm数据具有区分太阳能辐射两个组成部分的优势：直接辐射，即直接到达地面的太阳射线；散射辐射，即大气发出的辐射。这两种类型的辐射在计算阴影（见下文“考虑遮挡”）时均被考虑。为了提供反映领土典型气象特征的代表性结果，MeteoNorm数据在计算入射辐射之前先对20年的数据进行平均。这种方法确保了结果不会受到极端或特殊年份的显著影响。计算点的识别：计算点是根据领土上所有建筑物的地面面积确定的，这些地面面积是从IGN BD TOPO层“建筑”主题中提取的。通过所谓的“栅格化”操作，提取每个屋顶上所有1平方米的方块。考虑遮挡：通过计算每个已识别的1平方米像素的视野线来考虑遮挡（阴影）。从IGN的数字地面模型（MNS）中获得领土的几何形状，该模型在领土的每个点都能以25厘米的分辨率知道地表高度（屋顶的顶部，树木的顶峰）。该MNS是通过摄影测量获得的，即它是通过在同一区域从不同角度拍摄的多个航空照片之间的自动相关性产生的。由于建筑物和植被包含在MNS中，因此确保考虑了所有潜在的阴影。视野线的计算本身基于射线投射方法。对于考虑点周围360度的每个方向，我们识别MNS在该方向上的最高点。通过简单的三角学，然后可以确定在该方向上视野线的提升角度。与许多其他土地登记解决方案不同，Archelios MAP不仅计算遮挡对直接辐射的影响，还计算其对散射辐射的影响。事实上，障碍物可以遮挡阳光，也可以遮挡来自天空的散射辐射。因此，即使位于光伏装置北部的障碍物也可能对发电量产生重大影响。考虑屋顶的倾斜和朝向：从MeteoNorm数据库中提取的辐射值是在水平面上测量的。因此，在这里对每个计算点的倾斜和朝向进行了校正，以考虑每个1平方米方块的高度。基于IGN的MNS中得出的高度值，确定每个1平方米方块的平均高度，然后计算通过该1平方米方块及其8个相邻方块的平均平面。对于在15°正南倾斜的平面上计算辐射值，计算点的倾斜和朝向分别设置为15°和180°，无论点的位置如何。同样，对于在60°正南倾斜的平面上计算辐射值，倾斜和朝向被设置为60°和180°。入射辐射的计算：一旦确定了遮挡、倾斜和朝向，就在每个计算点每小时计算一年的太阳能入射辐射（见上文“考虑遮挡”中的插图）。然后对每小时的结果进行求和，以提供一年的总入射能量。在每座建筑物的层面上汇总：将计算出的每平方米屋顶的值汇总，以便为建筑物提供全局指标，从而对屋顶进行分类。为此，从IGN BD TOPO层的“建筑”主题中提取所有建筑物的地面面积。这些地面面积用于识别每个建筑物内部的所有1平方米像素，这些像素允许回溯到相应的辐射值。然后，每个建筑物的辐射值用于计算每个屋顶的一系列指标（参见字段表以获取完整描述）。