Avec SOLEMIO, le CSTB évalue le potentiel solaire des territoires

Rédigé par

Julien Hans

Direction Energie Environnement - Directeur adjoint en charge de la recherche

3197 Dernière modification le 05/10/2015 - 15:55
Avec SOLEMIO, le CSTB évalue le potentiel solaire des territoires

Dans le cadre de ses activités de recherche dédiées au bâtiment durable, le CSTB présente aujourd’hui son outil de calcul du potentiel photovoltaïque à échelle urbaine : SOLEMIO. Cet outil, qui exploite les technologies de la maquette numérique urbaine, répond aux objectifs suivants :

  • Accompagner, sur une base rationnelle, les collectivités territoriales dans leur démarche de déploiement d’EnR
  • Sensibiliser les propriétaires de bâtiments
  • Appuyer la prospection des installateurs

Le CSTB  est engagé, depuis son origine, sur l’enjeu du bâtiment durable, confortable, sain sobre en énergie et en consommation de ressources et respectueux de l’environnement. Cet enjeu est décliné à toutes les échelles, du composant de bâtiment jusqu’aux territoires. Et  le CSTB met en œuvre sur ces sujets un programme de recherche en collaboration avec le monde de la recherche académique et les professionnels du bâtiment. L’objectif est d’apporter les réponses attendues par le secteur, notamment à travers des guides méthodologiques, ainsi que des outils de calcul innovants, commercialisés ou opérés en propre, en support à nos activités de recherche partenariales pour le compte des acteurs engagés sur ces thématiques.

Sur les échelles urbaines, le CSTB a élaboré l'outil de calcul du potentiel photovoltaïque, SOLEMIO. Fondé sur l’expertise scientifique construite  dans nos projets de recherche, celui-ci s’intègre dans la démarche de transition numérique en exploitant les technologies de la maquette numérique urbaine.

Le CSTB propose avec SOLEMIO un outil « science based », qui permet un accompagnement en confiance dans une démarche de déploiement des ENR sur un territoire, un quartier ou un bâtiment. Celui-ci s'appuie de plus sur un cadre cohérent et unifié de modélisation et de représentation du territoire à travers la maquette urbaine numérique.

Un processus d'analyse progressif et réaliste

L’outil SOLEMIO est un module métier connecté à la maquette numérique urbaine. Il permet d’estimer de façon réaliste le potentiel de déploiement de la technologie photovoltaïque. Cet outil est aujourd’hui exploité en propre par le CSTB et n’est donc pas commercialisé. 

SOLEMIO déroule une chaine automatisée pour analyser de façon systématique  un grand nombre de bâtiments. Le processus d’analyse est ainsi organisé:

  • partant d’une représentation 3D, géo localisée  et sémantisée (tel élément géométrique représente une toiture, un arbre une  route etc… ) d’un tissu urbain, du terrain et de sa météo,
  • désignant les entités sur laquelle on souhaite estimer le potentiel (les toitures de tous les bâtiments, les parkings…)
  • intégrant les contraintes urbanistique (PLU bâtiment historique ….) et les contraintes triviales d’exposition excessivement défavorable

L’outil calcule ensuite, point par point et date par date, le gisement solaire incident sur ces surfaces, corrigé des effets de physique propre aux modules photovoltaïques. Le calcul prend en compte tous les obstacles environnent décrits dans la maquette 3D et prend en compte un modèle de ciel réaliste (ciel non isotrope et à composition spectrale variable) et cohérente avec les données météo.

On dispose alors d’un gisement solaire incident sur chaque partie de toit et pour chaque bâtiment calculé.

Dans un deuxième temps, l’outil :

  • Détecte automatiquement les sites libres d’ombrage sévère
  • Applique sur ces zones un modèle physique de module PV et d’onduleur
  • Génère un plan de calepinage.

On dispose alors d’un gisement en sortie de la  technologie photovoltaïque, décrit en termes de  production d’électricité et de localisation des modules

Ces données fondamentales sont ensuite compilées en indicateurs agrégés (surface exploitable production annuelle puissance crête indice de performance etc…), rattachés au toit et au territoire.

Les résultats sont exportés sous forme d’attributs enrichissant la maquette numérique urbaine (format neutre CityGML) et à la demande sous d’autres formes (SIG, tableurs). Ils peuvent être croisés ensuite avec d’autres attributs (cartographie  infrarouge  toiture végétalisée etc…) dans un système de géoréférencement commun.

 La maquette numérique urbaine peut être soit pré-existante suivant un format arbitraire (idéalement CityGML), soit à élaborer. Le CSTB avec son réseau de partenaire est alors en mesure soit d’assister à l’élaboration de la maquette numérique soit de la produire directement à l’aide, par exemple d’images aériennes (photogrammétrie 3D).

L’ensemble des éléments calculés peuvent être appréciés sur une représentation  2D ou 3D (figure ci-dessus),ou bien suivant des représentations non géographiques,  qui permettent d’appréhender la vue d’ensemble et/ou de définir des feuilles de route, des stratégies, des éléments de planification, (ci-dessous).

 

Ouverture aux autres modules métiers

D’autres  modules métiers connectés à la maquette numérique urbaine sont prêts ou en cours d’élaboration pour:

  • la rénovation du parc,
  • les réseaux de chaleur, les réseaux électriques,(planification et ou opération)
  • les toitures végétalisées
  • l’acoustique urbaine,
  • l’exposition au rayonnement électromagnétique,
  • l’éclairage urbain,
  • l’accès à la lumière du jour
  • la réponse des bâtiments ou éclairage public à une demande d’effacement….

L’ensemble de ces modules s’appuient sur un cadre cohérent et unifié de représentation du territoire à travers la maquette urbaine numérique.

Le CSTB prépare ainsi des outils tiers de confiance, « science based » qui viennent en appui au déploiement local de la transition énergétique.

Pour plus d’information, contacter Thierry Guiot (04.93.95.64.09 / thierry.guiot (at) cstb.fr)

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