Construcción de modelos de bajo costo para la determinación del potencial solar intraurbano en ciudades intermedias

Abstract

Actualmente, las ciudades crecen por medio de procesos de dispersión y de concentración, los cuales representan diferentes problemáticas asociadas a la búsqueda de la sustentabilidad urbana. Uno de estos aspectos es la disponibilidad de incorporar sistemas de energías renovables en distintos sectores urbanos, que es diferente para cada caso de estudio. En efecto, cualquier ciudad que persiga objetivos de desarrollo sustentable demandará metodologías para evaluar la relación entre sus morfologías urbanas y el asoleamiento. No obstante, aquellas ubicadas en países en vías de desarrollo no tienen la disponibilidad económica y/o técnica para acceder a metodologías de alta resolución como LiDAR o modelos urbanos computarizados de gran extensión para la simulación solar, o el acceso a Google Project SunRoof. Este trabajo desarrolla una metodología de bajo costo para la construcción de modelos explicativos/predictivos orientados a la identificación del potencial solar intraurbano en ciudades intermedias de países en vías de desarrollo. Para ello, se selecciona una muestra representativa de manzanas urbanas y se simula la radiación solar incidente sobre sus superficies con el software DesignBuilder. Se calculan diversos indicadores de asoleamiento y se los asocia con variables censales que caracterizan su morfología urbana. Posteriormente, se construyen modelos estadísticos mediante regresiones múltiples, que permiten describir dos de estos indicadores (kWh/año*vivienda y kWh/año*m2), a partir de las variables censales, las cuales están disponibles para todos los radios censales que conforman la ciudad. Los modelos construidos cuentan con un R2 de 0,87 y 0,70, respectivamente, y para cada uno de ellos se obtienen dos productos clave: un mapa del potencial solar intraurbano; y una expresión matemática para calcular el potencial solar futuro de un determinado sector urbano.

Currently, cities grow through dispersion and concentration processes, representing different problems associated with achieving urban sustainability goals. One of these aspects is the availability of incorporating renewable energy systems in other urban sectors, which is different for each case study. Indeed, any city pursuing sustainable development objectives must have methodologies to evaluate the relationship between its urban morphologies and sunlight. However, cities in developing countries do not have the economic and/or technical availability to access high-resolution methodologies such as LiDAR or large urban computer models for solar simulation or access to Google Project SunRoof. This work develops a low-cost methodology for constructing explanatory/predictive models oriented to identifying intra-urban solar potential in intermediate cities of developing countries. For this purpose, a representative sample of urban blocks is selected, and the incident solar radiation on their surfaces is simulated with DesignBuilder. For each one, we calculate several sunshine indicators and associate them with census variables that characterize their urban morphology. Subsequently, statistical models are built to describe two indicators (kWh/year*dwelling y kWh/year*m2) from census variables, which are available for all the census units that conform the city. The built models have an R2 of 0.87 and 0.70, respectively, and for each of them, two key products are obtained: a map of intra-urban solar potential; and a mathematical expression to calculate the future solar potential of a given urban sector