25/01/2012 - Shamo. Neue Software, die den Energieverbrauch der Städte optimiert

Menéame

Forscher an der Fakultät für Informatik an der Polytechnischen Universität Madrid (UPM) haben "Schattenmodelle" und eine Software, um die Menge der Sonnenstrahlung, die in die Straßen und Gebäude gelangt, mit großer Auflösung zu berechnen. Die Ergebnisse können dazu beitragen, den Energieverbrauch in den Städten zu optimieren, wie sie im Research Journal of Chemistry and Environment veröffentlicht werden.

"Die Sonnenstrahlung, die einen Punkt in der Stadt betrifft, ändert sich je nach Tageszeit, Wetterbedingungen, Schadstoffkonzentrationen und anderen Variablen," erklärt Roberto San Jose, Professor an der Fakultät, "und wir haben sie berechnet, indem wir mit Supercomputern die enorme Menge an Daten simuliert haben, die im gesamten atmosphärischen Prozess beteiligt sind."

Die Berechnungen sind so komplex, dass 72 Stunden Arbeit in den leistungsstarken Maschinen des Madrider Supercomputer- und Visualisierungszentrums (CEsViMa-UPM) und des Supercomputers Mare Nostrum im Barcelona Supercomputing Center verwendet wurden, um nur 6 Sekunden der Entwicklung von Licht und Schatten in einem Gebiet von Madrid zu erhalten.

Forscher haben zwei mathematische Modelle "Schatten" entwickelt, wo die erste liefert Daten für die zweite. Eine zeigt in 3D und mit großer Detailheit das Verhalten der Strahlung, und die andere zeigt den Energieaustausch, der im ausgewählten Bereich stattfindet. Die städtische Morphologie spielt eine wesentliche Rolle in der Energiebilanz.

"Nach der städtischen Verteilung wird es Lichtstrahlen geben, die zu einer bestimmten Zeit gegen Asphalt, andere gegen den Bürgersteig und andere gegen Gebäude kollidieren, in denen sie nacheinander bis zur Schaffung unterschiedlicher Schattengrade auf Oberflächenebene reflektiert werden," erklärt San José.

Das Team hat seine beiden Modelle in einem Computer-Tool namens implementiert SHAMO (SHADow MOdel), eine Software, die Quantifizierung von Schatten und Sonneneinstrahlung in jeder Stadt. Insbesondere werden 1 km x 1 km Base und 400 m Höhe mit 4 m Auflösung analysiert.

Energieoptimierung in Städten

"Die Ergebnisse können als Instrument für Nachhaltigkeit und Energieoptimierung in den Städten dienen," sagt San Jose, "sowohl aus architektonischer Sicht (ein schattiges Gebäude erfordert mehr interne Wärme als ein anderes sonniges Gebäude) als auch in der Stadtplanung, um eine Harmonie zwischen dem menschlichen und dem natürlichen Energieverbrauch zu erreichen."

Der Forscher sagt: "Die Heizung wird oft Tag und Nacht angeschaltet, aber in einigen Fällen könnte sie umgekehrt sein: Wenn die Menge der Sonnenstrahlung, die das Gebäude erreicht, ausreicht, um die Wärme zu erhalten, die durch das Anzünden der Nachtheizung angesammelt wurde."

Für die Studie wurden die globalen Wetterdaten des US-amerikanischen Nationalen Atmosphärischen Forschungszentrums (NCAR) herangezogen. Mit diesen Informationen wurde auf europäischer und nationaler Ebene bis zur Skala der Universitätsstadt Madrid eine weitere Information eingeholt. Ausgangspunkt des gesamten Prozesses war ein offener geophysikalischer Forschungscode namens EULAG.

Diese Forschung ist Teil des europäischen Projekts BRIDGE über den städtischen Stoffwechsel, ein Konzept, das die Stadt als eine lebendige Einrichtung versteht, die eine nachhaltige Energiebilanz anstrebt. Die Stadtplanungsabteilung der Stadt Madrid hat bereits Interesse an dem neuen Instrument gezeigt.
 

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