25/01/2012 - Shamo. Nouveau logiciel qui optimise la consommation énergétique des villes

Menéame

Des chercheurs de la Faculté d’Informatique de l’Université Polytechnique de Madrid (UPM) ont créé "modèles d’ombres" et un logiciel pour calculer avec une grande résolution la quantité de rayonnement solaire qui atteint les rues et les bâtiments. Les résultats peuvent aider à optimiser la consommation d’énergie dans les villes, comme ils sont publiés dans le Research Journal of Chemistry and Environment.

"Le rayonnement solaire qui affecte un point de la ville change selon l’heure de la journée, les conditions météorologiques, les concentrations de polluants et d’autres variables," explique Roberto San José, professeur de la Faculté, "et ce que nous avons fait c’est de la calculer en simulant avec superélectronique l’énorme quantité de données impliquées dans tout le processus atmosphérique."

Les calculs sont si complexes que 72 heures de travail ont été utilisées sur les puissantes machines du Centre de Supercomputation et Visualisation de Madrid (CEsViMa-UPM) et du superordinateur Mare Nostrum du Barcelona Supercomputing Center pour obtenir seulement 6 secondes de l’évolution des lumières et des ombres dans une zone de Madrid.

Les chercheurs ont conçu deux modèles mathématiques " d’ombre ," où le premier fournit des données à la seconde. L’un montre en 3D et en détail le comportement des radiations, l’autre indique l’échange d’énergie qui se produit dans la zone sélectionnée. La morphologie urbaine joue un rôle essentiel dans le bilan énergétique.

"Selon la distribution urbaine, il y aura des rayons de lumière qui, à une heure donnée, s’écrasent sur l’asphalte, d’autres sur le trottoir et d’autres contre les bâtiments, où ils se refléteront successivement jusqu'à créer des degrés d’ombres différents au niveau de la surface," explique San José.

L’équipe a implémenté ses deux modèles dans un outil informatique appelé SHAMO (SHAdow MODEL), un logiciel permettant quantifier les ombres et le rayonnement solaire dans n’importe quelle ville. Plus précisément, des cubes de 1 km x 1 km de base et 400 m de hauteur avec 4 m de résolution sont analysés.

Optimisation de l’énergie urbaine

"Les résultats peuvent servir d’outil de durabilité et d’optimisation énergétique dans les villes," explique San José, "à la fois d’un point de vue architectural (un bâtiment ombragé nécessitera plus d’énergie thermique interne qu’un autre ensoleillé), et d’aménagement urbain, pour rechercher une harmonie entre la consommation énergétique humaine et la consommation naturelle."

Le chercheur donne un exemple: "Le chauffage s’allume souvent de jour et s’éteint de nuit, mais dans certains cas on pourrait le faire à l’envers: lorsque la quantité de rayonnement solaire qui arrive dans le bâtiment est suffisante pour maintenir la chaleur accumulée par le chauffage nocturne."

Les données météorologiques mondiales fournies par le Centre national de recherche atmosphérique (NCAR) des États-Unis ont été prises en compte pour la réalisation de l’étude. Cette information a permis d’en obtenir une autre aux niveaux européen et national, jusqu'à l’échelle de la ville universitaire de Madrid. Le point de départ de l’ensemble du processus a été un logiciel ouvert de recherche géophysique appelé EULAG.

Cette recherche fait partie du projet européen BRIDGE sur le métabolisme urbain, un concept que la ville considère comme un organisme vivant qui recherche un bilan énergétique durable. Le département de planification urbaine de la mairie de Madrid a déjà manifesté un intérêt pour le nouvel outil.
 

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