Circular statistics applied to the study of the solar radiation potential of rooftops in a medium-sized city

Abstract

La energía solar constituye una de las fuentes de energía alternativa más eficaces para combatir el cambio climático. Sin embargo, el potencial solar de una ciudad puede variar dependiendo de la morfología urbana. El propósito de este trabajo es realizar un análisis estadístico direccional de la distribución del potencial solar mensual de los tejados de la ciudad de Cáceres, España, en relación con las orientaciones e inclinaciones de los tejados. Se han evaluado dos zonas residenciales, una en el centro de la ciudad y otra en las afueras de la misma, y una zona industrial, todas ellas con diferentes morfologías urbanas. Se han evaluado las estadísticas teniendo en cuenta los valores de orientación y pendiente de las azoteas como datos circulares, y los valores de radiación como datos lineales. Las tres morfologías urbanas disímiles dan como resultado diferentes valores de potencial solar, y la desagregación mensual de los datos permite detectar las diferencias existentes en el potencial solar entre cada zona, durante cada mes. El análisis propuesto también podría extrapolarse a la planificación urbana para el diseño de ciudades más sostenibles para hacer frente a los desafíos asociados al cambio climático.

Solar energy constitutes one of the most effective alternative energy sources for combating climate change. However, the solar potential in a city can vary depending on the urban morphology. The purpose of this paper is to perform a directional statistical analysis of the distribution of the monthly solar potential of rooftops in the city of Cáceres, Spain, in relation to the orientations and slopes of the rooftops. Two residential areas, one in the city center and one on the outskirts of the city, and an industrial zone, all of which exhibit different urban morphologies, have been evaluated. Statistics have been assessed in consideration of the orientation and slope values of the rooftopsas circular data, and the radiation values as linear data. The three dissimilar urban morphologies result in different solar potential values, and the monthly disaggregation of the data enables theability to detect the differences existing in the solar potential between each zone, during each month. The proposed analysis could also be extrapolated to urban planning for the design of more sustainable cities to face the challenges associated with climate change.