Un cadastre solar

GeògrafEl Sol genera una quantitat ingent d’energia capaç d’alimentar el 99,8% dels processos naturals que tenen lloc a la Terra. Aquesta energia ens arriba en forma d’ones electromagnètiques que, un cop penetren l’atmosfera, són absorbides o transformades. Les plantes són un perfecte exemple de transformació de la radiació solar amb el procés de fotosíntesi, produint els nutrients que els serviran d’aliment gràcies a l’energia lluminosa que els arriba del Sol.

D’altra banda, els humans també tenim capacitat per transformar la radiació que ens arriba del Sol en un tipus d’energia que fàcilment pugui produir treball. Aquest és el cas de l’energia elèctrica, que, a causa d’aquesta característica anomenada exergia, és una de les formes d’energia més utilitzades en el dia a dia. Per dur a terme aquesta transformació precisam de panells fotovoltaics, així com esbrinar on serà més efectiu instal·lar-los.

Calcular la quantitat de radiació que rep un punt concret de la superfície de la Terra depèn de tres tipus de factors: astronòmics, atmosfèrics i topogràfics. Els factors astronòmics estan relacionats amb l’angle d’inclinació de l’eix imaginari de la Terra que uneix el pol Nord amb el pol Sud, juntament amb els moviments de rotació i translació terrestres. Aquests factors marcaran el pas de les estacions, al mateix temps que influiran sobre les hores d’insolació i sobre l’angle d’incidència dels raigs solars sobre la superfície de la Terra. Com més hores d’insolació tinguem i més perpendiculars siguin aquests raigs respecte de la superfície de la Terra, més quantitat de radiació per unitat de superfície ens arribarà.

En segon lloc, els factors atmosfèrics, en què el vapor d’aigua i l’ozó de l’atmosfera absorbiran part de l’energia.

Finalment tenim els factors topogràfics, en què la teledetecció resulta d’especial utilitat. La figura 1 representa un mapa amb la radiació solar per m2 que rep en un any l’illa de Mallorca. Els valors oscil·len entre els 0.8 Mwh i els 1.6 Mwh. Una primera aproximació al mapa ens descobreix que el factor determinant en la variació de la quantitat de radiació solar rebuda és el relleu. Les dues principals serralades: la serra de Tramuntana i la de Llevant combinen tot el rang de valors de radiació, amb àrees de vermell intens, amb un màxim de radiació i d’altres de color blau amb un mínim.

Si ens fixam en el petit requadre superior de la figura 1, hi veim representada la vall de Sóller, on la variació de radiació solar és important. Una mirada al requadre inferior, en el qual tenim un model digital d’elevacions, ens mostra el relleu de l’àrea i permet observar una correlació entre la radiació solar i els diferents vessants de les muntanyes. Tal com és d’esperar, les solanes reben més radiació que les obagues.

En canvi, el pla de Mallorca sembla tenir un valor constant de radiació. Això és correcte a l’escala a la qual hem modelat el relleu i hem representat el mapa de Mallorca, però, què ocorrerà si augmentam l’escala i ens hi apropam?

La figura 2 executa aquest apropament i ens mostra la radiació solar que reben les cobertes dels edificis del polígon industrial de Can Valero, a Palma. Mentre que a la figura 1, els valors d’aquesta zona de Palma semblen constants, la figura 2 dibuixa una variació important de la radiació. Això és gràcies a la utilització d’un model digital del terreny que ha permès representar la topografia d’una manera molt precisa, fins al punt que –com es pot observar a la figura 3– podrem dibuixar amb detall la inclinació i orientació de les cobertes dels edificis.

La figura 3 mostra una tall topogràfic que agafa una de les illetes del polígon de Can Valero – indicada per una fletxa. El mapa base és una fotografia aèria que ens ajudarà a situar-nos i a la part inferior podem veure el perfil de les diferents cobertes, diguem-ne el seu ‘skyline’, que hem aconseguit a partir de processar les dades d’un lidar.

De qualque manera, si ho comparam amb el mapa de la figura 1, el que hem fet ha estat transformar les naus del polígon en petites muntanyes, on les seves cobertes rebran una quantitat diferent de radiació en funció de la seva orientació i inclinació. Per dur a terme aquest model tan precís, hem utilitzat dades d’un lidar, que consisteix a mesurar distàncies a partir de feixos de llum làser llançats des d’un avió.

Sobre aquest model, amb una geometria precisa, simularem la posició del Sol durant tot l’any. Així, durant la simulació, el Sol anirà il·luminant les cobertes en funció de la seva altura i del seu azimut, a la vegada que calcularà quines àrees són sotmeses a ombra, bé per la seva orientació i inclinació o a causa de la provocada per altres edificis veïns o en estructures com per exemple cartells o torres de refrigeració que puguin tenir a la coberta.

Al final de la simulació, tindrem el mapa de la figura 2, amb valors de radiació per cada m2 i haurà arribat el moment d’establir un llindar en els valors de radiació per classificar quines cobertes i a quina part de la seva superfície resulta efectiu instal·lar-hi panells fotovoltaics.

El concepte de cadastre solar va sorgir fa un any, en descobrir que l’Ajuntament de París havia desenvolupat un mapa de la ciutat amb el potencial fotovoltaic de totes les teulades. Havia anomenat el mapa 'Cadastre solaire de Paris' i l’havia posat a la disposició dels ciutadans a la web http://bit.ly/2dnS7TC

La idea em va fascinar, la cartografia em semblava una eina de comunicació poderosa, que posava a l’abast dels ciutadans de París una informació que els ajudava i animava a instal·lar panells solars a les teulades. La disponibilitat recent de dades lidar per a les Illes Balears em va engrescar a desenvolupar una cartografia semblant, utilitzant com àrea d’estudi el polígon industrial de Santa Maria.

Segons el DCVB, un cadastre és un registre estadístic de les finques urbanes i rústiques, fet per l’Estat per tal de determinar-ne els imposts. En el cadastre solar, el paradigma és diferent –desitgem que no canviï–, atès que implica un estalvi a la ciutadania en la factura energètica.

Per poder calcular les dades d’estalvi, inversió i amortització calia ampliar les dades del model de cadastre solar de París, calculant una sèrie de variables energètiques i financeres a partir dels valors de radiació obtinguts. Un procés que va ser possible gràcies a la col·laboració amb l’enginyer Javier Vela, del grup Tesla, i a ASIMA, que va confiar en la idea per als seus polígons industrials de Can Valero i de Son Castelló.

A tall d’exemple, les noves dades energètiques i financeres aplicades al polígon de Can Valero, amb una superfície d’unes 50 ha, indiquen que es podria convertir en un parc solar amb una potència pic de 4,5 MW. Pel que fa a dades financeres, es plantegen tres escenaris: utilitzar l’energia de la nostra coberta per a l’autoconsum, vendre’n una part o vendre-la en la seva totalitat. En termes generals, atès que hi ha un factor d’escala –els costos fixos són proporcionalment menors com major sigui la instal·lació–, el temps de retorn d’una inversió en la modalitat d’autoconsum és de 7 anys, i de 10 en la modalitat de venda a la xarxa.

Com a darrera reflexió, la fortalesa de la teledetecció en aquesta anàlisi ve de la seva capacitat d’analitzar grans superfícies del territori. Proporciona una primera fotografia del conjunt, sigui un polígon industrial o un nucli urbà. Els mapes ajuden a fer visible l’invisible. Veure el potencial energètic de les nostres teulades ens pot esperonar a fer una transició cap a les energies renovables.