Η συγκεκριμένη διατριβή συνθέτει δύο κρίσιμες ενότητες που αποτελούν τον πυρήνα μιας εκτενούς μελέτης με επίκεντρο την ενσωμάτωση φωτοβολταϊκών (PV) συστημάτων στα αστικά περιβάλλοντα, επικεντρώνοντας στην μητροπολιτική περιοχή της Αθήνας. Λόγω της κλιματικής αλλαγής και της ενεργειακής κρίσης, διερευνάται το δυναμικό της ηλιακής ενέργειας, ως μια βιώσιμη εναλλακτική στα PV. Τονίζεται ο ρόλος των ηλιακών συστημάτων στην υποβοήθηση της διεθνούς κοινότητας στη μετάβαση προς εναλλακτικές πηγές ενέργειας μέχρι το 2025. Η εισαγωγή ψηφιακών διδύμων, υφιστάμενων υπολογιστικών τεχνολογιών και του Διαδικτύου των Πραγμάτων (IoT) υπογραμμίζονται ως καίρια στην βελτιστοποίηση της διανομής και διαχείρισης της ηλιακής ενέργειας στα αστικά περιβάλλοντα, ειδικά εντός της έννοιας των έξυπνων πόλεων.
Η διατριβή αυτή στοχεύει στην ανάπτυξη ενός υψηλής πιστότητας ψηφιακού διδύμου της Αθήνας για τη βελτίωση της ακρίβειας των εκτιμήσεων ηλιακής ακτινοβολίας στις αστικές στέγες, εκμεταλλευόμενη προηγμένες τεχνολογίες όπως τα GPU RTX tracing και το NVIDIA Omniverse USD. Δημιουργώντας και βαθμονομώντας συνθετικά δεδομένα έναντι πραγματικών μετρήσεων ηλιακής ακτινοβολίας, η μελέτη αυτή επιδιώκει να ξεπεράσει τις προκλήσεις που σχετίζονται με τις παροχημένες μεθόδους εκτίμησης του ηλιακού δυναμικού, προσφέροντας μια νέα προσέγγιση που θα μπορούσε να έχει σημαντικό αντίκτυπο στον αστικό ενεργειακό σχεδιασμό και τη βιωσιμότητα.
Επιπρόσθετα, επιχειρείται να επικυρωθεί μια απόδειξη εννοιολογικής εφαρμογής (PoC) για τη χρήση ψηφιακών διδύμων στην εκτίμηση της ηλιακής ακτινοβολίας, καινοτομώντας για τον αστικό σχεδιασμό και την ένταξη των συστημάτων PV στο δίκτυο ενέργειας. Τα αποτελέσματα περιλαμβάνουν ένα πιο αποτελεσματικό και ακριβές εργαλείο για τη διαχείριση της ηλιακής ενέργειας στα αστικά περιβάλλοντα, συμβάλλοντας στον ευρύτερο στόχο της βιώσιμης ανάπτυξης και της κλιματικής ουδετερότητας.
(EL)
This thesis synthesizes two pivotal sections that form the core of a comprehensive study focused on the integration of photovoltaic (PV) systems within urban environments, specifically targeting the metropolitan area of Athens. Recognizing the urgent necessity to address climate change and energy crises, this research explores the potential of solar energy, particularly through PV panels, as a sustainable alternative. It emphasizes the role of solar systems in aiding regions internationally in transitioning to low-carbon energy technologies by 2025. The introduction of digital twins, advanced computational technologies, and the Internet of Things (IoT) is highlighted as crucial in optimizing the distribution and management of solar energy within urban settings, particularly within the concept of smart cities.
This thesis aims to develop a high-fidelity digital twin of Athens to enhance the precision of solar irradiation estimations on urban rooftops, leveraging cutting-edge technologies such as RTX tracing GPUs and NVIDIA Omniverse USD. By generating and calibrating synthetic imagery against actual measurements, the study seeks to overcome the challenges associated with traditional solar potential estimation methods, offering a novel approach that could significantly impact urban energy planning and sustainability.
Ultimately, this research endeavors to validate a proof of concept (PoC) for using digital twin technology in solar irradiance estimation, promising to revolutionize urban planning and the integration of PV systems into the energy grid. The anticipated outcomes include a more efficient and accurate tool for solar energy management in urban areas, contributing to the broader goal of sustainable development and climate neutrality.
(EN)
/aggregator-openarchives/portal/institutions/uoa
