Description générale

En 2024, le Département de l’Isère a établi un partenariat avec le Centre Régional Auvergne-Rhône-Alpes de l’Information Géographique (CRAIG) pour modéliser les toitures d’une sélection de bâtiments de son territoire, dans le but d’évaluer leur potentiel photovoltaïque.

À la suite de ce travail, le CRAIG a souhaité développer une extension QGIS permettant de reproduire automatiquement la chaîne de traitement mise en place dans le cadre du partenariat.

Le plugin QSunPotential a ainsi été conçu pour estimer le potentiel solaire des toitures en s’appuyant au service de calcul proposé par l’outil européen PVGIS. Cet outil met à disposition une API sur laquelle QSunPotential va envoyer des requêtes pour récupérer le potentiel photovoltaïque sur un point de chaque toiture. L’API PVGIS renvoie alors des résultats au niveau mensuel et annuel.

Interface utilisateur

Paramètres d’entrée

Le plugin QSunPotentiel prend en entrée une couche vecteur de toitures, qui doit présenter les attributs suivants:

• L’identifiant de la toiture ;

• L’inclinaison de la toiture, en degrés ;

• La surface 3D de la toiture, correspondant à la surface réelle de la toiture, en mètres carrés ;

• L’orientation des toitures, en degrés, comprise entre 0 et 360° par rapport au Nord. Le plugin convertira cette orientation par rapport au Sud, selon la norme utilisée par PVGIS.

Traitements opérés

La chaîne de traitement suivante est appliquée sur chaque toiture de la couche :

• Tester si la géométrie est valide (une toiture à géométrie invalide est ignorée) ;

• Sélectionner un point situé à l’intérieur de la géométrie de la toiture ;

• Envoyer une requête à PVGIS ;

• Stocker les résultats dans des tables.

Construction de la requête pour PVGIS

PVGIS renvoie des informations sur le potentiel solaire sur un point de la terre en tenant compte des paramètres suivants:

Paramètre angle

Il correspond à l’inclinaison en degrés de la toiture. L’installation de panneaux sur des toitures totalement planes ayant toujours une inclinaison comprise entre 5 et 10°, il est possible de fixer un angle d’inclinaison minimal ainsi qu’un angle d’inclinaison de forçage dans les paramètres avancés du plugin.

Important

Par défaut, l’inclinaison minimale d’une toiture est fixée à 5° : pour les toitures présentant une inclinaison inférieure, on forcera leur inclinaison à une valeur de 10°.

Paramètre peakpower (puissance crête)

La puissance crête d’une toiture est définie par la formule suivante:

\[ S_{toiture} \times T_{occupation} \times coeff \]

où :

• \(S_{toiture}\) est la surface de la toiture

• \(T_{occupation}\) est le taux d’occupation de la toiture

• \(coeff\) est un coefficient multiplicateur

Important

Par défaut, les valeurs suivantes ont été définies dans le plugin :

• \(T_{occupation}\) = 70%

• \(coeff\) = 0.215 kW/m²

Elles sont modifiables dans les paramètres avancés de l’interface utilisateur.

Paramètre aspect

Ce paramètre correspond à l’orientation (azimuth) du système photovoltaïque. Cette orientation prend une valeur entre -180 et 180 degrés.

Important

Etant donné que l’azimuth des toitures est classiquement exprimé entre 0 et 360 degrés, le plugin va convertir systématiquement la valeur de l’azimuth d’une toiture en appliquant une soustraction de 180° par rapport à sa valeur initiale.

Paramètre loss

Le paramètre loss correspond au taux de perte du système photovoltaïque, il est défini à 14% dans chaque requête, et n’est pas modifiable dans le plugin QSunPotential.

Résultats en sortie

A la fin du traitement, le plugin sort 3 résultats:

• une table PVGIS_PVcalc_totals

• une table PVGIS_PVCalc_monthly

• une couche des toitures classifiée

PVGIS_PVcalc_totals

Cette table contient la production photovoltaïque moyenne annualisée.

Nom du champ (alias[1])	Description	Unité
gml_surf_id	identifiant de toiture (champs de jointure avec la table géométrique)	-
e_d (E_d)	production d’énergie moyenne journalière	kWh/jour
e_m (E_m)	production d’énergie moyenne mensuelle	kWh/mois
e_y (E_y)	production d’énergie moyenne annuelle	kW/an
h_i_d (H(i)_d)	moyenne d’irradiation journalière par mètre carré reçue par les modules	kWh/m2/jour
h_i_m (H(i)_m)	moyenne d’irradiation mensuelle par mètre carré reçue par les modules	kWh/m2/mois
h_i_y (H(i)_y)	moyenne d’irradiation annuelle par mètre carré reçue par les modules	kWh/m2/an
sd_m (SD_m)	écart-type de production mensuelle dû aux variations interannuelles	-
sd_y (SD_y)	écart-type de production annuelle dû aux variations interannuelles	-
l_aoi (l_aoi)	pertes dues à l’angle d’incidence	%
l_spec (l_spec)	pertes spectrales	%
l_tg (l_tg)	pertes dues à la température et perte d’irradiation	%
l_total (l_total)	pertes totales	%
p50 (p50)	rapport de productible	?

PVGIS_PVCalc_monthly

Cette table contient la production photovoltaïque pour chaque mois.

Nom du champ (alias)	Description	Unité
gml_surf_id	identifiant de toiture (champs de jointure avec la table géométrique)	-
month	numéro du mois	-
e_d (E_d)	production d’énergie moyenne journalière	kWh/jour
e_m (E_m)	production d’énergie moyenne mensuelle	kWh/mois
h_i_d (H(i)_d)	moyenne d’irradiation journalière par mètre carré reçue par les modules	kWh/m2/jour
h_i_m (H(i)_m)	moyenne d’irradiation mensuelle par mètre carré reçue par les modules	kWh/m2/mois
sd_m (SD_m)	écart-type de production mensuelle dû aux variations interannuelles	-

Une couche de toitures classifiées

La couche de toitures en sortie contient les toitures sélectionnées en entrée du calcul, avec une jointure des résultats annuels (i.e. contenus dans la table PVGIS_PVcalc_totals).

Classification selon e_y (par défaut)

Par défaut, la couche de toitures est classifiée selon la production d’énergie moyenne annuelle e_y. Les toitures sont rangées dans les 6 classes suivantes :

Classification selon la production d’énergie moyenne annuelle e_y

Classification selon P50

L’indicateur P50 est le rapport de reproductible. Il est calculé selon la formule:

\[ P50 = e_y/peakpower \]

L’utilisateur a la possibilité de classifier les toitures selon P50. Dans ce cas, les toitures sont rangées dans les 7 classes suivantes :

Classification selon le rapport de reproductible P50

Performances de calcul

Le temps de calcul est conditionné par l’API PVGIS, dont les appels sont limités à 30 appels/seconde. Par ailleurs, le traitement d’un trop grand nombre d’entités (de toitures) peut également entraîner le plantage de QGIS. A ce stade, les tests d’utilisation ont montré que le traitement parvenait à se terminer en succès pour des jeux de données inférieurs à 20000 entités.

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[1]

Un alias est appliqué sur les champs joints à la couche de toiture classifiée