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Definición y edición de elementos / Potencial fotovoltáico campus

Keywords: photovoltaic solar-panel

Bases de datos y su manejo en SIG. Creación y edición de tablas relacionales. Generación de entidades geográficas.

Caso de estudio: cálculo de energía fotovoltáica que puede ser producida instalando paneles solares en las cubiertas de los diferentes edificios de la Universidad Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito.

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Objetivos

Al finalizar esta actividad, el estudiante:

  • Comprende el uso de las bases de datos en SIG.
  • Realiza ejercicios prácticos en los que define y edita elementos de un SIG.
  • Crea y edita tablas relacionales.

Requerimientos

Archivos, actividades previas, lecturas y herramientas requeridas para el desarrollo de esta actividad:

Requerimiento Descripción
🧰Herramienta QGIS 3.44 o superior.
📍qgis_basemaps.py Script en Python para inclusión de mapas base XYZ en QGIS por opengeos.
📅TSIG_CubiertaNodoUECIJG.csv Tabla con geo-localizadores de nodos para generación de áreas útiles por cubierta.

1. Creación de nodos de cubiertas

A partir del archivo TSIG_CubiertaNodoUECIJG.csv y utilizando el CRS 9377, cree la capa geográfica de puntos.

  1. En QGIS, cree un proyecto nuevo en blanco con el nombre /map/SolarPanel.qgz, asigne el CRS 9377 y desde el menú Layer / Add Layer / Add Delimited Text Layer..., cree la capa temporal de localización geográfica de puntos de cubierta.
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  1. Agregue el mapa base XYZ de Google Satellite desde la dirección: https://mt1.google.com/vt/lyrs=s&x={x}&y={y}&z={z}
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  1. Desde la tabla de contenido, exporte la capa temporal a un archivo shapefile como /shp/TSIG_CubiertaNodoUECIJG.shp. Luego remueva la capa temporal.
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  1. Simbolice por categorías a partir del código de la cubierta CubiertaID y rotule con la expresión "CubiertaID" || '- ' || "PuntoNum". Abra la tabla de atributos de la capa, observará que existen 24 grupos o zonas de cubierta y 259 nodos.
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  1. Para los puntos de cubierta, calcule la localización expresada en latitud y longitud en grados decimales a partir del sistema de proyección de coordenadas 4326.
  • Los campos LatDD y LonDD se crean con tipo Real y se deben calcular para todos los nodos.
  • Calcular usando 10 dígitos decimales y rotular con 6 decimales, usar la expresión
  • LonDD: x(transform($geometry, layer_property(@layer, 'crs'),'EPSG:4326'))
  • LatDD: y(transform($geometry, layer_property(@layer, 'crs'),'EPSG:4326'))
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  1. Cree un campo de texto de 255 caracteres que le permita localizar cada punto de cubierta en Google Maps. Detenga la edición de la tabla y con la tecla CTRL, de clic en cualquier link de la tabla para verificar su funcionamiento.
  • GoogleMaps: 'http://maps.google.com/maps?q=' || "LatDD" || ',' || "LonDD"
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2. Creación de líneas perimetrales de cubiertas

A partir de los nodos de cubierta, cree las líneas perimetrales de cada cubierta.

  1. Utilizando la herramienta Processing Toolbox / Vector creation / Point to path, cree la capa de líneas y guarde como /shp/TSIG_CubiertaLineaUECIJG.shp.
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  1. Simbolice por categorías a partir del código de la cubierta CubiertaID y rotule con la expresión 'Cubierta: ' || "CubiertaID". Abra la tabla de atributos de la capa, observará que existen 24 líneas perimetrales.
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  1. En un campo de atributos numérico real de precisión 10, calcule la longitud planar de las líneas perimetrales, nombre el campo como LPm. Expresión: length(@geometry).
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En el rótulo incluya en un nuevo renglón, la longitud redondeada a dos decimales con la expresión 'Cubierta: ' || "CubiertaID" || '\nP(m): ' || round( "LPm" , 2).

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3. Polígonos de cubiertas

A partir de las líneas perimetrales, cree los polígonos de las cubiertas.

  1. Utilizando la herramienta Processing Toolbox / Vector creation / Polygonize, cree la capa de polígonos y guarde como /shp/TSIG_CubiertaPoligonoUECIJG.shp.
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  1. Ubique la cubierta del Bloque C y elimine el polígono que delimita el patio interno. Abra la tabla de atributos, podrá observar que el proceso de conversión de líneas a polígonos no incluye los atributos correspondientes al código de cada cubierta.
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  1. Utilizando la herramienta Processing Toolbox / Vector general / Join attributes by nearest, una los atributos de las líneas a la capa de cubiertas, nombre como /shp/TSIG_CubiertaPoligono1UECIJG.shp. Remueva del mapa la capa previa de polígonos.
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  1. Desde el calculador de campo y con la expresión area(@geometry), calcule en área planar APm2 de cada polígono, calcule también el perímetro planar PPm y las coordenadas planas en metros del centroide CX y CY, rotule con la expresión 'Cubierta: ' || "CubiertaID" || '\nP(m): ' || round( "LPm" , 2) || '\nA(m²): ' || round( "APm2" , 2) || '\nCX(m): ' || round( "CX" , 2) || '\nCY(m): ' || round( "CY" , 2).

Expresiones:

  • LPm = length(@geometry)
  • APm2 = area(@geometry)
  • CX = x(@geometry)
  • CY = y(@geometry)
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4. Área usable, número de paneles, potencial fotovoltáico y costos

En la tabla de atributos de la capa TSIG_CubiertaPoligono1UECIJG.shp, crear y calcular los siguientes campos de atributos:

Campo Tipo Descripción
A Real (10) Área usable: utilizar el 90% del área disponible en cada polígono de cubierta A = APm2 * 0.9.
B Long Integer Número de páneles: B = Entero(AreaUsable / ((AnchoPanelenmilimetros * AltoPanelenmilimetros) / (1000 * 1000))). Tamaño de cada panel: 1950 x 992 milímetros. QGIS: floor("A"/((1950*992)/(1000*1000))). ✏️ Investigar y justificar el tamaño de cada panel, incluir referencias.
C Real (10) Potencial de Kilovatios producidos por hora (Kwh): C = B * Potencia Panel / 1000. Potencia por panel: 330 watts-hora. ✏️ Investigar y justificar la potencia por panel, incluir referencias.
D Real (10) Real de Kilovatios producidos por hora (Kwh): D = C / Factor Pérdida. Factor de Perdida: 1.43. ✏️ Investigar y justificar el factor de pérdida, incluir referencias.
E Real (10) Costo instalación completa en millones de pesos: E = D * CostoInstKwatt / 1000000. Costo por kilowatt instalado: $27,500,000 (no incluye instalación de pasarelas o líneas de vida, pararrayos y obras civiles).
F Real (10) Potencial de Kilovatios producidos por dia para las horas de sol efectivas (Kwh - dia): F = C * HorasEfectivasSolDia. Horas efectivas de sol al día: 5 hr/día. ✏️ Investigar y justificar el número de horas efectivas de sol en Bogotá D.C., incluir referencias
G Real (10) Real Kilovatios producidos por dia (Kwh - dia): G = F / Factor Pérdida.

Referencias

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