Hi-Tech Новости. Ученые спроектировали город-подсолнух для увеличения солнечной энергии

Ученые спроектировали город-подсолнух для увеличения солнечной энергии в странах с относительно низким уровнем солнечного света.

Вдохновленная распространением семян подсолнечника, группа ученых заявила, что разработала новую структуру городов, которая обеспечивает лучшее распределение использования солнечной энергии «в странах с низким уровнем солнечной радиации».

«Наш новый план города очень похож на распределение семян подсолнечника. Такое распределение обеспечивает наилучшее использование солнечной энергии », — говорит доктор Аммар А.Т. Алхалиди, доцент кафедры устойчивой и возобновляемой энергетики Университета Шарджи.

Доктор Алхалиди является ведущим автором нового исследования под названием «Городская модель города, вдохновленная подсолнечником, для улучшения использования солнечной энергии в странах с низким уровнем солнечной радиации». Исследование опубликовано в журнале Renewable Energy Focus .

«Попеременное распределение подсолнечника позволяет солнцу одинаково проникать в каждое здание в этом узоре. Результаты показали, что предлагаемый узор подсолнечника превосходит сетку и радиальные узоры на 4% для крыш и на 12% для фасадов», — добавляет доктор. Альхалиди.

Исследование, в котором приняли участие ученые из Ирака, Иордании и Объединенных Арабских Эмиратов, «исследует максимально доступные солнечные площади для поверхностей зданий (крыш и фасадов), образующихся в условиях низкой солнечной радиации с длинными тенями. было сделано путем изучения ориентации и распределения жилых участков в различных схемах городского планирования».

«В исследовательских целях модель города планируется в соответствии с наиболее распространенными моделями городского планирования, а именно сеткой и радиальными моделями, в дополнение к недавно предложенному и новому шаблону городского планирования подсолнечника, который имитирует Мать-Природу», — пишут авторы.

Ученые выбирают разные города мира для моделирования солнечной энергии по образцу городов-подсолнухов. Для городов с ограниченной солнечной энергией они выбирают Варшаву как пример «города с низкой солнечной радиацией и длинной тенью».

Поскольку их модель позволяет солнцу одинаково достигать каждого здания в новом плане города, авторы обнаружили, что предложенный ими рисунок подсолнуха превосходит сетку и радиальные узоры на 4% для доступных солнечных площадей на крышах и на 12% для доступных солнечных площадей на крыше. имеющиеся солнечные площади фасада.

По словам доктора Алхалиди, существующие в настоящее время конструкции городов в основном основаны на двух основных моделях застройки: круговом радиальном узоре и сетчатом узоре. В первом случае город окружен кольцевыми дорогами, как и в крупных исламских городах, таких как Багдад, построенный в восьмом веке. Последний представляет собой европейский план жилых кварталов, в котором улицы идут под прямым углом друг к другу, примером чего является Барселона.

«Изучая первичные результаты процесса моделирования, было обнаружено, что критерий выбора для расчета доступных солнечных площадей для поверхностей зданий, что является основной целью данного исследования, должен определяться на основе длины тени, а не на основе по климатической зоне», — пишут авторы.

Солнечная площадь в узоре подсолнухов рассчитывается по незатененной площади крыши, которую можно использовать для различных солнечных установок. «Целью исследования было представить новую теоретическую модель города, модель подсолнуха, и выяснить, может ли она обеспечить максимальное количество доступных солнечных площадей по сравнению с другими городскими моделями, сеткой и радиальной», — отмечают авторы.

Авторы используют то, что они называют «простыми параметрами и характеристиками» при строительстве предлагаемого ими нового города, для которого они предлагают три различных шаблона дизайна подсолнуха. «Геометрия зданий не менялась, чтобы гарантировать, что на результаты не влияли никакие факторы. Была изменена только ориентация зданий и распределение участков, которые являются основными параметрами этого исследования», — утверждают авторы.

Затем авторы разрабатывают 3D-модель предполагаемого города, в которой землепользование определяет высоту каждого здания. Количество и расположение лестничных клеток тщательно определяется в зависимости от их удаленности от любой точки здания, их количества и географического полушария здания.

Лестница играет центральную роль в авторском дизайне города-подсолнуха. Располагают его там, где он не должен влиять на оттенок крыши. Крыши и фасады в авторском проекте нового города являются основным источником генерации солнечной энергии. Таким образом, выделяют оптимальное положение лестницы, чтобы крыша оставалась незатененной, насколько это возможно.

Например, «в зданиях, где требовалась одна лестница, в городах, расположенных в северном полушарии, ее оптимально располагать у северного фасада по направлению к западу. Тогда как для городов, расположенных в южном полушарии, лестницу оптимально располагать у южного фасада». на восток, чтобы свести к минимуму влияние тени лестницы на поверхности крыши», — отмечают авторы.

Авторы оценивают потенциальное годовое производство фотоэлектрических систем путем измерения доступных площадей на крышах и фасадах для использования солнечной энергии. PV или фотоэлектрические приложения — это устройства, которые преобразуют солнечный свет в электрическую энергию.

«В региональных городских районах выбранная фотоэлектрическая система для потенциального производства энергии должна быть простой и с разумной эффективностью. Кроме того, необходимо собирать данные о солнечном излучении и годовом потреблении энергии на душу населения в выбранных городах», — рекомендуют авторы.

Авторы называют свою новую теоретическую модель города «моделью подсолнуха». Они реализуют свою теорию, чтобы увидеть, сможет ли их городской план «обеспечить максимальное количество доступных солнечных площадей по сравнению с другими городскими моделями», по проекту которых построено большинство наших современных городов.

Результаты впечатляют, поскольку они показывают, что узор подсолнечника обеспечивает максимальную солнечную энергию с крыш зданий, когда короткий край участка параллелен улице.

«В результате предложенный генеральный план подсолнечника позволил обеспечить максимальное количество доступных солнечных площадей для крыш и фасадов в условиях низкой солнечной радиации и длинных теней в городах. Потенциальное производство фотоэлектрической солнечной энергии в Варшаве из доступных площадей на крышах может достичь 337 902 304 кВтч».

Авторы предвидят многообещающее будущее для своего проекта города подсолнечника. Доктор Алхалиди считает, что «это возвещает новую культуру в сообществе городского планирования, позволяющую применять методы энергетики и энергоэффективности на первом этапе городского проектирования и строить города на основе возобновляемых источников энергии».

Говоря о практических последствиях исследования, д-р Алхалиди говорит, что образец подсолнечника может решить проблемы городского планирования, с которыми в настоящее время сталкивается. «Он создан, чтобы подражать матери-природе и сохранять конфиденциальность традиционных сообществ, таких как арабы, без увеличения размера участка. Используя альтернативные места расположения участков, наш узор подсолнечника позволяет генерировать больше солнечной энергии с крыш и фасадов зданий».

Источник: Hi-Tech Новости