EP3837648A1 - Method for determining the energy potential of a roof of a building - Google Patents

Method for determining the energy potential of a roof of a building

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Publication number
EP3837648A1
EP3837648A1 EP19773885.9A EP19773885A EP3837648A1 EP 3837648 A1 EP3837648 A1 EP 3837648A1 EP 19773885 A EP19773885 A EP 19773885A EP 3837648 A1 EP3837648 A1 EP 3837648A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
building
roof
energy potential
determining
areas
Prior art date
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Pending
Application number
EP19773885.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Richard Bru
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Noveltis SAS
Original Assignee
Noveltis SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of EP3837648A1 publication Critical patent/EP3837648A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
    • G06Q10/043—Optimisation of two dimensional placement, e.g. cutting of clothes or wood
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining the energy potential of a roof of a building which makes it possible to locate the zones most favorable to the installation of panels. photovoltaic or thermal.
  • the purpose of the energy potential determination process is to assess the positioning on any territory of the energy potential of solar roofs and to provide users with economic and financial estimates for their photovoltaic or thermal installation project (s), as well as an assessment of their environmental impacts (reduction of CO2, etc.).
  • the energy potential determination process meets the needs of several types of users:
  • the energy profile determination process and its application encourage the development of renewable energies in the regions. It becomes an essential part to meet the objectives of the energy transition of communities.
  • the energy profile determination process and its application allow companies to automatically access requests for photovoltaic projects. They thus benefit from new market opportunities by minimizing installation costs.
  • the energy profile determination process and its application provide an automated system for exchanging with users, simulating quotes and validating projects.
  • the method of determining the energy potential of a roof of a building making it possible to locate the areas most favorable to the installation of photovoltaic or thermal panels, according to the present invention consists:
  • the method for determining the energy potential of a roof of a building according to the present invention further comprises: • calculate the surface of the roof areas of the previously located building receiving the highest energy potential;
  • the method for determining the energy potential of a roof of a building according to the present invention also consists of:
  • the method for determining the energy potential of a roof of a building according to the present invention consists:
  • the process of determining the energy potential of a building roof making it possible to locate the areas most favorable to the installation of photovoltaic or thermal panels comprises a first step which consists in preparing the digital terrain model (DTM).
  • DTM digital terrain model
  • the digital terrain model is a high-resolution description of the variations in vertical level over the area studied. This includes terrain relief and buildings, up to trees and public benches if the resolution is sufficient. This knowledge of obstacles is important for predicting the shadows cast on solar panels, thereby impacting energy production.
  • the digital terrain model (DTM) must be stored in an appropriate format
  • the process of determining the energy potential of a building roof making it possible to locate the areas most favorable to the installation of photovoltaic or thermal panels comprises a second step which consists in calculating the footprint on the ground of the building.
  • the simplified calculation of the solar cadastre is based on the knowledge of the delimitation on the ground of buildings in the area.
  • This digital cadastre is provided either by the customer, or previously established and retrieved from a database that allows the reprojection and cutting of the information transmitted.
  • the process of determining the energy potential of a building roof making it possible to locate the areas most favorable to the installation of photovoltaic or thermal panels comprises a third step which consists in measuring the slopes and orientations of the building roofs
  • DTM digital terrain model
  • the orientation (angle to the south) and the inclination of the roof pan are present in the database: “slope” for the inclination and “aspect” for the orientation.
  • the orientation (angle to the south) and the inclination of the roof pan are determined from the information present in a database. These are precalculated using the digital terrain model DTM.
  • the algorithm used to determine the slope and the aspect uses a 3x3 neighborhood around each cell of the altitude file.
  • the process for determining the energy potential of a building roof making it possible to locate the areas most favorable to the installation of photovoltaic or thermal panels comprises a fourth step which consists in determining the solar irradiation and the shadows close to the roofs. of the building
  • the solar irradiation map is generated at high resolution, taking into account the slope and orientation of the roofs as well as the shadows cast by the surrounding obstacles (hills, buildings, chimneys, trees, etc.). can be between the sun and the roof.
  • the near shade mask that can affect the profitability of a roof is generated from digital elevation data from the digital terrain model (DTM) at 20 cm resolution over a radius of 500 m around the center of the roof pan .
  • DTM digital terrain model
  • the approach of this calculation is to detect all obstacles (buildings, trees, urban furniture, etc.) present around the selected area which generate a potential shadow cast on the roof during the daily trajectory of the sun.
  • the method for calculating shadows is performed for each degree of azimuth (between 0 and 359 °).
  • the algorithm scans the line of sight and calculates the angle that allows the line of sight to pass just above the highest obstacle.
  • This service provides time series of global, direct and diffuse irradiations on a horizontal surface, as well as direct irradiation on a normal plane (DNI) for real weather conditions but also in the case of clear cloudless sky conditions.
  • the geographic coverage comes from the Meteosat satellite and covers Europe, Africa, the Atlantic Ocean and the Middle East.
  • the determination method according to the present invention uses meteorological measurements from the observation networks of the WMO (World Meteorological Organization) network and the NCEP ADP Global Surface Observational Weather Data and complies with the WMO standards concerning the validation of atmospheric models.
  • WMO World Meteorological Organization
  • the position of the sun relative to the center of the roof pan is calculated.
  • Two angles are extracted: the zenith (the vertical angle giving the height of the sun) and the azimuth (the horizontal angle relative to the North) as in Figure 1.
  • the method according to the present invention measures the total irradiation accumulated over a day from a treatment carried out over several days (eg March 21, June 21, September 21 and December 21) to take into account the seasonal differences in the height of the sun to obtain an annual value in kWh / m 2 per year.
  • the method of determining the energy potential of a roof of a building making it possible to locate the zones most favorable to the installation of photovoltaic or thermal panels comprises a fifth step which consists in locating the zones of the roofs of the building receiving the energy potential the highest.
  • This location of the roof areas of the building receiving the highest energy potential is obtained by calculating the most suitable useful or exploitable surface area of the roof.
  • This area is calculated by taking the number of pixels and multiplying by the size of the pixel (0.8 x 0.8 square 2 ).
  • the method of determining the energy potential of a building roof making it possible to locate the areas most favorable to the installation of photovoltaic or thermal panels also makes it possible to establish and give technical information to the user on an interface. online or on a mobile app such as:
  • Usable power (kW) Usable area (m 2 ) x Average installed power (Wc / m 2 ) / 1000, with the assumption of an Average installed power per square meter equal to 145 Wp / m 2 .
  • the cost of the installation is estimated by applying the formula:
  • Installation costs ( €) Power (kW) x Average cost of a photovoltaic watt ( € / W) with the assumption of an average cost of a photovoltaic watt equal to 2.5 € / W
  • the number of panels is calculated by counting the number of pixels present inside each of the polygons drawn. This number of pixels is then multiplied by their size in m 2 in order to determine the surface and the number of photovoltaic or thermal panels to be placed in the most favorable areas.
  • Calculations of the solar potential of a roof model the simulation of the response of a panel to solar radiation for each hour over a full year taking into account the solar angles, direct and diffuse irradiation, temperature, speed of wind and shading effects.
  • the DC power is calculated by panel by the module, it is then converted to AC using the properties of an inverter.
  • the technical characteristics of the panel and the inverter will be updated every year to follow the technological developments of the systems.
  • the calculations are performed at each hourly time step taking into account the solar irradiation and the outside temperature as in Figure 2.
  • the calculations take into account the technical characteristics of the thermal sensors which make it possible to determine the performance of the panel according to the weather conditions.
  • the CO2 factor (expressed in kg per kWh produced) indicates the quantity of C0 2 equivalent emitted by the greenhouse gases produced for each kilowatt hour of electricity.
  • the factor C0 2 varies according to the technology used and the performance of the installations.
  • the quantity of C0 2 produced is estimated by applying the formula:
  • Electricity produced in kWh x factor C0 2 in kg / kWh quantity of C0 2 produced in kg
  • the emission factor for photovoltaic electricity for France is 56 g of C0 2 per kWh.
  • ADEME and RTE carry out a mix of the various power plants in proportion to their contribution.
  • the C0 2 equivalent avoided is therefore the difference between these two quantities of C0 2 produced.
  • the calculation is carried out over a period of 10 years.
  • the method according to the present invention makes it possible to carry out simulations outside the boundaries of the buildings, thus enabling communities, social landlords and businesses to carry out projects grouping together several buildings.

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
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Abstract

The invention relates to a method for determining the energy potential of a roof of a building for locating the areas most favourable to the installation of photovoltaic or thermal panels, characterised in that it consists of: - preparing the digital terrain model (DTM); - calculating the footprint of the building; - measuring the slopes and orientations of the roofs of the building; - determining the solar irradiation and the shadows close to the roofs of the building; - locating the areas of the roofs of the building which receive the highest energy potential.

Description

Procédé de détermination du potentiel énergétique d’une toiture d’un bâtiment La présente invention est relative à un procédé de détermination du potentiel énergétique d’une toiture d’un bâtiment qui permet de localiser les zones les plus favorables à l’installation de panneaux photovoltaïques ou thermiques.  The present invention relates to a method for determining the energy potential of a roof of a building which makes it possible to locate the zones most favorable to the installation of panels. photovoltaic or thermal.
Le procédé de détermination du potentiel énergétique a pour objet d’évaluer le positionnement sur tout territoire le potentiel énergétique des toits solaires et de fournir aux utilisateurs des estimations économiques et financières pour leur(s) projet(s) d’installation photovoltaïque ou thermique, ainsi qu’une évaluation de leurs impacts environnemental (réduction de CO2...).  The purpose of the energy potential determination process is to assess the positioning on any territory of the energy potential of solar roofs and to provide users with economic and financial estimates for their photovoltaic or thermal installation project (s), as well as an assessment of their environmental impacts (reduction of CO2, etc.).
Le procédé de détermination du potentiel énergétique répond aux besoins de plusieurs types d’utilisateurs : The energy potential determination process meets the needs of several types of users:
Les citoyens  The citizens
En estimant le potentiel énergétique solaire de tous types d’habitations, le procédé de détermination et son l’application donne la possibilité à tous les citoyens de concevoir un projet photovoltaïque responsable et écologique. Ce procédé de détermination du profil énergétique démocratise l’accès à l’information sur l’énergie solaire et favorise également les démarches entre les utilisateurs et les professionnels agréés d’installation de panneau.  By estimating the solar energy potential of all types of homes, the determination process and its application gives all citizens the possibility of designing a responsible and ecological photovoltaic project. This energy profile determination process democratizes access to information on solar energy and also promotes procedures between users and licensed panel installation professionals.
Les collectivités  The communities
Le procédé de détermination du profil énergétique et son application encouragent le développement des énergies renouvelables sur les territoires. Il devient une pièce indispensable pour répondre aux objectifs de la transition énergétique des collectivités. The energy profile determination process and its application encourage the development of renewable energies in the regions. It becomes an essential part to meet the objectives of the energy transition of communities.
Les entreprises Businesses
Le procédé de détermination du profil énergétique et son application permettent aux entreprises d’accéder automatiquement à des demandes de projets photovoltaïques. Elles bénéficient ainsi de nouvelles opportunités de marchés en minimisant les coûts d’installations. Le procédé de détermination du profil énergétique et son application proposent un système automatisé d’échange avec les utilisateurs, de simulation de devis et de validation de projet.  The energy profile determination process and its application allow companies to automatically access requests for photovoltaic projects. They thus benefit from new market opportunities by minimizing installation costs. The energy profile determination process and its application provide an automated system for exchanging with users, simulating quotes and validating projects.
A cet effet le procédé de détermination du potentiel énergétique d'une toiture d’un bâtiment permettant de localiser les zones les plus favorables à l’installation de panneaux photovoltaïques ou thermiques, suivant la présente invention consiste :  To this end, the method of determining the energy potential of a roof of a building making it possible to locate the areas most favorable to the installation of photovoltaic or thermal panels, according to the present invention consists:
• à préparer le modèle numérique de terrain ;  • prepare the digital terrain model;
• à calculer l’empreinte au sol du bâtiment ;  • calculate the building's footprint;
• à mesurer les pentes et orientations des toitures du bâtiment ;  • measure the slopes and orientations of the building's roofs;
• à déterminer l’irradiation solaire et les ombres proches des toitures du bâtiment ;  • determine the solar irradiation and the shadows close to the roofs of the building;
• à localiser les zones des toitures du bâtiment recevant le potentiel énergétique le plus élevé.  • locate the roof areas of the building receiving the highest energy potential.
Le procédé de détermination du potentiel énergétique d’une toiture d’un bâtiment suivant la présente invention consiste en outre : • à calculer la surface des zones des toitures du bâtiment préalablement localisée recevant le potentiel énergétique le plus élevé ; The method for determining the energy potential of a roof of a building according to the present invention further comprises: • calculate the surface of the roof areas of the previously located building receiving the highest energy potential;
• à mesurer les pentes et orientations de chaque zone des toitures du bâtiment préalablement localisée ;  • measure the slopes and orientations of each area of the building's roofs previously located;
« à déterminer le nombre de panneaux photovoltaïques ou thermiques pouvant être disposé sur la surface des zones préalablement localisée.  “To determine the number of photovoltaic or thermal panels that can be placed on the surface of previously located areas.
Le procédé de détermination du potentiel énergétique d’une toiture d’un bâtiment suivant la présente invention consiste de plus :  The method for determining the energy potential of a roof of a building according to the present invention also consists of:
• à déterminer l’irradiation solaire et les ombres proches pour chaque zone des toitures du bâtiment préalablement localisée à partir d’une série de données d’irradiation solaires horaires sur un an ;  • determine the solar irradiation and close shadows for each area of the building's roofs previously localized from a series of hourly solar irradiation data over one year;
• à calculer l'énergie électrique produite sur un an par les panneaux photovoltaïques installés sur les zones des toitures du bâtiment préalablement localisée.  • calculate the electrical energy produced over a year by the photovoltaic panels installed on the roof areas of the previously located building.
Le procédé de détermination du potentiel énergétique d’une toiture d’un bâtiment suivant la présente invention consiste :  The method for determining the energy potential of a roof of a building according to the present invention consists:
• à déterminer l’irradiation solaire et les ombres proches pour chaque zone des toitures du bâtiment préalablement localisée à partir d'une série de données d’irradiation solaires horaires sur un an ;  • determine the solar irradiation and close shadows for each area of the building's roofs previously localized from a series of hourly solar irradiation data over one year;
• à calculer l’énergie électrique produite sur un an par les panneaux photovoltaïques installés sur les zones des toitures du bâtiment préalablement localisée ;  • calculate the electrical energy produced over a year by the photovoltaic panels installed on the roof areas of the previously located building;
• à estimer un indicateur d’équivalent CO2 évité par l’installation des panneaux photovoltaïques installés sur les zones des toitures du bâtiment préalablement localisée.  • to estimate a CO2 equivalent indicator avoided by the installation of photovoltaic panels installed on the roof areas of the building previously located.
Le procédé de détermination du potentiel énergétique d’une toiture d’un bâtiment suivant la présente invention consiste :  The method for determining the energy potential of a roof of a building according to the present invention consists:
• à afficher les résultats des différents calculs sur une interface en ligne ou sur une application mobile permettant à l’utilisateur d’estimer le coût d’une installation et les revenus annuels.  • to display the results of the various calculations on an online interface or on a mobile application allowing the user to estimate the cost of an installation and the annual revenues.
DESCRIPTION DE L’INVENTION DESCRIPTION OF THE INVENTION
Le procédé de détermination du potentiel énergétique d’une toiture d’un bâtiment permettant de localiser les zones les plus favorables à l’installation de panneaux photovoltaïques ou thermiques comporte une première étape qui consiste à préparer le modèle numérique de terrain (MNT).  The process of determining the energy potential of a building roof making it possible to locate the areas most favorable to the installation of photovoltaic or thermal panels comprises a first step which consists in preparing the digital terrain model (DTM).
Le modèle numérique de terrain (MNT) est une description à haute résolution des variations de niveau vertical sur la zone étudiée. Cela comprend le relief du terrain et les bâtiments, jusqu’aux arbres et bancs publics si la résolution est suffisante. Cette connaissance des obstacles est importante pour prévoir les ombres portées sur les panneaux solaires, impactant de fait la production d'énergie.  The digital terrain model (DTM) is a high-resolution description of the variations in vertical level over the area studied. This includes terrain relief and buildings, up to trees and public benches if the resolution is sufficient. This knowledge of obstacles is important for predicting the shadows cast on solar panels, thereby impacting energy production.
Pour les calculs « on-line » du cadastre solaire, le modèle numérique de terrain (MNT) doit être stocké dans un format approprié Le procédé de détermination du potentiel énergétique d’une toiture d'un bâtiment permettant de localiser les zones les plus favorables à l’installation de panneaux photovoltaïques ou thermiques comporte une seconde étape qui consiste à calculer l’empreinte au sol du bâtiment. For on-line calculations of the solar cadastre, the digital terrain model (DTM) must be stored in an appropriate format The process of determining the energy potential of a building roof making it possible to locate the areas most favorable to the installation of photovoltaic or thermal panels comprises a second step which consists in calculating the footprint on the ground of the building.
Le calcul simplifié du cadastre solaire repose sur la connaissance de la délimitation au sol des bâtiments sur la zone.  The simplified calculation of the solar cadastre is based on the knowledge of the delimitation on the ground of buildings in the area.
Ce cadastre numérique est fourni soit par le client, soit préalablement établi et récupéré d’une base de données qui permet la reprojection et le découpage des informations transmises.  This digital cadastre is provided either by the customer, or previously established and retrieved from a database that allows the reprojection and cutting of the information transmitted.
Le procédé de détermination du potentiel énergétique d’une toiture d’un bâtiment permettant de localiser les zones les plus favorables à l’installation de panneaux photovoltaïques ou thermiques comporte une troisième étape qui consiste à mesurer les pentes et orientations des toitures du bâtiment  The process of determining the energy potential of a building roof making it possible to locate the areas most favorable to the installation of photovoltaic or thermal panels comprises a third step which consists in measuring the slopes and orientations of the building roofs
Pour estimer la quantité d’irradiation solaire reçue sur une toiture, il faut connaître la pente (inclinaison du toit en degrés ou“slope”) et l’orientation (en degrés depuis le Nord ou « aspect ») de chaque pan de toiture.  To estimate the amount of solar irradiation received on a roof, you need to know the slope (inclination of the roof in degrees or "slope") and the orientation (in degrees from the North or "aspect") of each section of roof.
Ces deux paramètres sont déduits du modèle numérique de terrain (MNT).  These two parameters are deduced from the digital terrain model (DTM).
Extraction de l’orientation et de l’inclinaison  Orientation and tilt extraction
L'orientation (angle par rapport au sud) et l’inclinaison du pan de toiture sont présentes dans la base de données : « slope » pour l’inclinaison et « aspect » pour l'orientation. The orientation (angle to the south) and the inclination of the roof pan are present in the database: "slope" for the inclination and "aspect" for the orientation.
L'orientation (angle par rapport au sud) et l’inclinaison du pan de toiture sont déterminées à partir des informations présentes dans une base de données. Celles-ci sont précalculées grâce au modèle numérique de terrain MNT. The orientation (angle to the south) and the inclination of the roof pan are determined from the information present in a database. These are precalculated using the digital terrain model DTM.
L'algorithme utilisé pour déterminer la pente et l'aspect utilise un voisinage 3x3 autour de chaque cellule du fichier d’altitude.  The algorithm used to determine the slope and the aspect uses a 3x3 neighborhood around each cell of the altitude file.
Le procédé de détermination du potentiel énergétique d’une toiture d’un bâtiment permettant de localiser les zones les plus favorables à l’installation de panneaux photovoltaïques ou thermiques comporte une quatrième étape qui consiste à déterminer l’irradiation solaire et les ombres proches des toitures du bâtiment  The process for determining the energy potential of a building roof making it possible to locate the areas most favorable to the installation of photovoltaic or thermal panels comprises a fourth step which consists in determining the solar irradiation and the shadows close to the roofs. of the building
A cette étape, la carte des irradiations solaires est générée à haute résolution en prenant en compte la pente et l’orientation des toits ainsi que les ombres portées par les obstacles (collines, bâtiments, cheminées, arbres, etc...) environnant qui peuvent se trouver entre le soleil et la toiture.  At this stage, the solar irradiation map is generated at high resolution, taking into account the slope and orientation of the roofs as well as the shadows cast by the surrounding obstacles (hills, buildings, chimneys, trees, etc.). can be between the sun and the roof.
Calcul du masque d’ombrage  Calculation of the shading mask
Le masque d’ombrage proche pouvant altérer la rentabilité d’une toiture est généré à partir des données numériques d’élévation du modèle numérique de terrain (MNT) à 20 cm de résolution sur un rayon de 500 m autour du centre du pan de toiture.  The near shade mask that can affect the profitability of a roof is generated from digital elevation data from the digital terrain model (DTM) at 20 cm resolution over a radius of 500 m around the center of the roof pan .
La démarche de ce calcul est de détecter tous les obstacles (bâtiments, arbres, mobiliers urbains,..) présents autour de la zone sélectionnée qui génèrent une potentielle ombre portée sur la toiture lors de la trajectoire quotidienne du soleil. La méthode de calcul des ombres est effectuée pour chaque degré d’azimut (entre 0 et 359°). L’algorithme scrute la ligne de mire et calcule l’angle qui permet à la ligne de vue de passer juste au-dessus de l'obstacle le plus haut. The approach of this calculation is to detect all obstacles (buildings, trees, urban furniture, etc.) present around the selected area which generate a potential shadow cast on the roof during the daily trajectory of the sun. The method for calculating shadows is performed for each degree of azimuth (between 0 and 359 °). The algorithm scans the line of sight and calculates the angle that allows the line of sight to pass just above the highest obstacle.
La méthode prend en compte la courbure de la Terre.  The method takes into account the curvature of the Earth.
Extraction de l’irradiation  Radiation extraction
Les données d’irradiation sont issues d’un an complet de données fournies par le service européen « Copernicus Atmospheric Service » (CAMS).  The irradiation data comes from a full year of data provided by the European service "Copernicus Atmospheric Service" (CAMS).
Ce service fournit des séries temporelles d'irradiations globales, directes et diffuses sur une surface horizontale, ainsi qu’une irradiation directe sur un plan normal (DNI) pour des conditions météorologiques réelles mais également dans le cas de conditions de ciel clair sans nuages. La couverture géographique provient du satellite Météosat et couvre l'Europe, l'Afrique, l'océan Atlantique et le Moyen-Orient.  This service provides time series of global, direct and diffuse irradiations on a horizontal surface, as well as direct irradiation on a normal plane (DNI) for real weather conditions but also in the case of clear cloudless sky conditions. The geographic coverage comes from the Meteosat satellite and covers Europe, Africa, the Atlantic Ocean and the Middle East.
Extraction de la météo  Weather Extraction
Le procédé de détermination suivant la présente invention utilise des mesures météorologiques issues des réseaux d’observations du WMO (World Meteorological Organisation) network et du NCEP ADP Global Surface Observational Weather Data et se conforme avec les normes du WMO concernant la validation des modèles atmosphériques.  The determination method according to the present invention uses meteorological measurements from the observation networks of the WMO (World Meteorological Organization) network and the NCEP ADP Global Surface Observational Weather Data and complies with the WMO standards concerning the validation of atmospheric models.
Calcul des angles solaires  Calculation of solar angles
Pour chaque pas de temps horaire, la position du soleil par rapport au centre du pan de toiture est calculée. Deux angles sont extraits : le zénith (l’angle vertical donnant la hauteur du soleil) et l’azimut (l’angle horizontal par rapport au Nord) comme sur la figure 1.  For each hourly time step, the position of the sun relative to the center of the roof pan is calculated. Two angles are extracted: the zenith (the vertical angle giving the height of the sun) and the azimuth (the horizontal angle relative to the North) as in Figure 1.
Le procédé suivant la présente invention mesure l’irradiation totale accumulée sur une journée à partir d’un traitement réalisé sur plusieurs journées (e.g. 21 mars, 21 juin, 21 septembre et 21 décembre) pour prendre en compte les différences saisonnières de la hauteur du soleil afin d’obtenir une valeur annuelle en kWh/m2 par an. The method according to the present invention measures the total irradiation accumulated over a day from a treatment carried out over several days (eg March 21, June 21, September 21 and December 21) to take into account the seasonal differences in the height of the sun to obtain an annual value in kWh / m 2 per year.
Le procédé de détermination du potentiel énergétique d’une toiture d'un bâtiment permettant de localiser les zones les plus favorable à l’installation de panneaux photovoltaïques ou thermiques comporte une cinquième étape qui consiste à localiser les zones des toitures du bâtiment recevant le potentiel énergétique le plus élevée.  The method of determining the energy potential of a roof of a building making it possible to locate the zones most favorable to the installation of photovoltaic or thermal panels comprises a fifth step which consists in locating the zones of the roofs of the building receiving the energy potential the highest.
Cette localisation des zones de toiture du bâtiment recevant le potentiel énergétique le plus élevé est obtenue par le calcul de la surface utile ou exploitable la plus propice de la toiture.  This location of the roof areas of the building receiving the highest energy potential is obtained by calculating the most suitable useful or exploitable surface area of the roof.
Pour cela, il est nécessaire d’extraire le polygone décrivant l’empreinte au sol du bâtiment aux coordonnées souhaitées.  For this, it is necessary to extract the polygon describing the footprint of the building at the desired coordinates.
Puis, on récupère chaque pixel du polygone dont l’irradiation est supérieure à un seuil, fixé à 1500 kWh/m2/an, afin d’éliminer les surfaces non propices à l’installation de panneaux photovoltaïque ou thermique. Then, each pixel of the polygon whose irradiation is greater than a threshold, fixed at 1500 kWh / m 2 / year, is recovered in order to eliminate the surfaces not conducive to the installation of photovoltaic or thermal panels.
Cette surface est calculée en prenant le nombre de pixel et en multipliant par la taille du pixel (0,8 x 0,8 métrés2). Le procédé de détermination du potentiel énergétique d’une toiture d’un bâtiment permettant de localiser les zones les plus favorable à l’installation de panneaux photovoltaïques ou thermiques permet également d’établir et de donner des informations techniques à l’utilisateur sur un interface en ligne ou sur une application mobile à telles que : This area is calculated by taking the number of pixels and multiplying by the size of the pixel (0.8 x 0.8 square 2 ). The method of determining the energy potential of a building roof making it possible to locate the areas most favorable to the installation of photovoltaic or thermal panels also makes it possible to establish and give technical information to the user on an interface. online or on a mobile app such as:
> Calcul de la puissance exploitable  > Calculation of the usable power
La puissance est calculée par la formule :  The power is calculated by the formula:
Puissance exploitable (kW) = Surface exploitable (m2) x Puissance moyenne installées (Wc/m2) /1000, avec l’hypothèse d’une Puissance moyenne installés par mètre carré égale à 145 Wc/m2. Usable power (kW) = Usable area (m 2 ) x Average installed power (Wc / m 2 ) / 1000, with the assumption of an Average installed power per square meter equal to 145 Wp / m 2 .
> Calcul de la production électrique annuelle  > Calculation of annual electricity production
La production annuelle est déterminée par :  Annual production is determined by:
Production annuelle (kWh) = Irradiation moyenne de la surface exploitable (kWh/m2/an) x Surface exploitable (m2) x Rendement moyen d’un panneau photovoltaïque, avec l’hypothèse d’un Rendement moyen d’un panneau photovoltaïque égale à 18%. Annual production (kWh) = Average irradiation of the usable area (kWh / m 2 / year) x Usable area (m 2 ) x Average yield of a photovoltaic panel, assuming an Average yield of a photovoltaic panel equal to 18%.
Coût de l’installation  Installation cost
Le coût de l'installation est estimé en appliquant la formule : The cost of the installation is estimated by applying the formula:
Coûts de l’installation (€) = Puissance (kW) x Coût moyen d'un watt photovoltaïque (€/W) avec l’hypothèse d’un Coût moyen d'un watt photovoltaïque égale 2.5€/W  Installation costs (€) = Power (kW) x Average cost of a photovoltaic watt (€ / W) with the assumption of an average cost of a photovoltaic watt equal to 2.5 € / W
Revenus annuels  Annual income
Les revenus sont estimés en appliquant la formule :  Revenues are estimated using the formula:
Revenus annuels (€) = Production annuelle (kWh) x Tarif de rachat EDF (€/kWh) avec l’hypothèse d’unTarif de rachat actuel d'un kWh par le gestionnaire de réseau français (EDF)  Annual revenues (€) = Annual production (kWh) x EDF feed-in tariff (€ / kWh) with the assumption of a current buyout price of one kWh by the French network operator (EDF)
> Calcul du nombre de panneaux solaires par surface dessinée  > Calculation of the number of solar panels per surface drawn
Le calcul du nombre de panneaux est réalisé en comptant le nombre de pixels présents à l’intérieur de chacun des polygones dessinés. Ce nombre de pixels est ensuite multiplié par leur taille en m2 afin de déterminer la surface et le nombre de panneaux photovoltaïques ou thermiques à disposer dans les zones les plus favorables. The number of panels is calculated by counting the number of pixels present inside each of the polygons drawn. This number of pixels is then multiplied by their size in m 2 in order to determine the surface and the number of photovoltaic or thermal panels to be placed in the most favorable areas.
> Calculs techniques (puissance et production)  > Technical calculations (power and production)
Pour les panneaux photovoltaïaues For photovoltaic panels
Les calculs du potentiel solaire d’une toiture modélisent la simulation de la réponse d’un panneau au rayonnement solaire pour chaque heure sur une année complète en prenant en compte les angles solaires, l’irradiation directe et diffuse, la température, la vitesse du vent et les effets d'ombrage. La puissance DC est calculée par panneau par le module, elle est ensuite convertie en AC en utilisant les propriétés d'un onduleur. Les caractéristiques techniques du panneau et de l’onduleur feront l’objet d'une mise à jour tous les ans pour suivre les évolutions technologiques des systèmes. Calculations of the solar potential of a roof model the simulation of the response of a panel to solar radiation for each hour over a full year taking into account the solar angles, direct and diffuse irradiation, temperature, speed of wind and shading effects. The DC power is calculated by panel by the module, it is then converted to AC using the properties of an inverter. The technical characteristics of the panel and the inverter will be updated every year to follow the technological developments of the systems.
Pour les panneaux thermiques  For thermal panels
Comme pour le photovoltaïque les calculs sont effectués à chaque pas de temps horaire en prenant en compte l’irradiation solaire et de la température extérieure comme sur la Figure 2.  As for photovoltaics, the calculations are performed at each hourly time step taking into account the solar irradiation and the outside temperature as in Figure 2.
Outre la surface, l'orientation, l'inclinaison et le masque d’ombrage, les calculs prennent en compte les caractéristiques techniques des capteurs thermiques qui permettent de déterminer le rendement du panneau en fonction des conditions météorologiques.  In addition to the surface, the orientation, the inclination and the shade mask, the calculations take into account the technical characteristics of the thermal sensors which make it possible to determine the performance of the panel according to the weather conditions.
· aO ou B: rendement optique (sans unité) = 0,816  AO or B: optical efficiency (without unit) = 0.816
• a1 ou K: Coefficient pertes thermiques (en W/K/m2 ou W/m2.°C) = 4,24 W/m2.°C• a1 or K: Heat loss coefficient (in W / K / m 2 or W / m 2. ° C) = 4.24 W / m 2. ° C
Les calculs sont effectués pour un capteur standard dont les caractéristiques seront remises à jour une fois par an pour suivre les évolutions technologiques des systèmes. > Calculs CO2 The calculations are made for a standard sensor, the characteristics of which will be updated once a year to follow technological developments in the systems. > CO2 calculations
Le facteur CO2 (exprimé en kg par kWh produit) indique la quantité d’équivalent en C02 émise par les gaz à effet de serre produit pour chaque kilowattheure d'électricité. The CO2 factor (expressed in kg per kWh produced) indicates the quantity of C0 2 equivalent emitted by the greenhouse gases produced for each kilowatt hour of electricity.
Le facteur C02 varie selon la technologie utilisée et le rendement des installations. The factor C0 2 varies according to the technology used and the performance of the installations.
La quantité de C02 produite est estimée en appliquant la formule : The quantity of C0 2 produced is estimated by applying the formula:
Électricité produite en kWh x facteur C02 en kg/kWh = quantité de C02 produite en kg Le facteur d’émission relatif à l’électricité photovoltaïque pour la France est de 56 g de C02 par kWh. Electricity produced in kWh x factor C0 2 in kg / kWh = quantity of C0 2 produced in kg The emission factor for photovoltaic electricity for France is 56 g of C0 2 per kWh.
Cette valeur a été calculée à partir de données de marché international de 2011 des matériaux et composants photovoltaïques (lieu et capacité de fabrication des composants PV).  This value was calculated from 2011 international market data for photovoltaic materials and components (location and capacity of manufacturing PV components).
Pour le calcul du facteur d’émission moyen de la France, l’ADEME et RTE réalisent un mix des diverses centrales de production d'électricité au prorata de leur contribution. For the calculation of the average emission factor of France, ADEME and RTE carry out a mix of the various power plants in proportion to their contribution.
Chaque année un facteur d’émission pour le mix est établi. Les valeurs de 90 g C02 par kWh (pour la France) et de 460 g C02 par kWh (pour la France) ont été prises par valeur par défaut. Each year an emission factor for the mix is established. The values of 90 g C0 2 per kWh (for France) and 460 g C0 2 per kWh (for France) have been taken by default.
L'équivalent C02 évité est donc la différence entre ces deux quantités de C02 produites. Le calcul est réalisé sur une période de 10 ans. The C0 2 equivalent avoided is therefore the difference between these two quantities of C0 2 produced. The calculation is carried out over a period of 10 years.
On note également que le procédé suivant la présente invention permet de réaliser des simulations en dehors des délimitations des bâtiments, permettant ainsi aux collectivités, bailleurs sociaux et entreprises d’effectuer des projets regroupant plusieurs bâtiments.  It should also be noted that the method according to the present invention makes it possible to carry out simulations outside the boundaries of the buildings, thus enabling communities, social landlords and businesses to carry out projects grouping together several buildings.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détermination du potentiel énergétique d’une toiture d’un bâtiment permettant de localiser les zones les plus favorables à l’installation de panneaux photovoltaïques ou thermiques, caractérisé en ce qu’il consiste : 1. Method for determining the energy potential of a building roof making it possible to locate the areas most favorable to the installation of photovoltaic or thermal panels, characterized in that it consists:
• à préparer le modèle numérique de terrain (MNT) ;  • prepare the digital terrain model (DTM);
• à calculer l’empreinte au sol du bâtiment ;  • calculate the building's footprint;
• à mesurer les pentes et orientations des toitures du bâtiment ; • measure the slopes and orientations of the building's roofs;
• à déterminer l’irradiation solaire et les ombres proches des toitures du bâtiment ; • determine the solar irradiation and the shadows close to the roofs of the building;
• à localiser les zones des toitures du bâtiment recevant le potentiel énergétique le plus élevé.  • locate the roof areas of the building receiving the highest energy potential.
2. Procédé de détermination du potentiel énergétique d’une toiture d’un bâtiment suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu’il consiste :  2. Method for determining the energy potential of a roof of a building according to claim 1, characterized in that it consists:
• à calculer la surface des zones des toitures du bâtiment préalablement localisée recevant le potentiel énergétique le plus élevé ; • calculate the area of the roof areas of the previously localized building receiving the highest energy potential;
• à mesurer les pentes et orientations de chaque zone des toitures du bâtiment préalablement localisée ; • measure the slopes and orientations of each area of the building's roofs previously located;
• à déterminer le nombre de panneaux photovoltaïques ou thermiques pouvant être disposé sur la surface des zones préalablement localisée.  • determine the number of photovoltaic or thermal panels that can be placed on the surface of previously located areas.
3. Procédé de détermination du potentiel énergétique d’une toiture d’un bâtiment suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu’il consiste :  3. Method for determining the energy potential of a roof of a building according to claim 2, characterized in that it consists:
• à déterminer l’irradiation solaire et les ombres proches pour chaque zone des toitures du bâtiment préalablement localisée à partir d’une série de données d’irradiation solaires horaires sur un an ; • determine the solar irradiation and close shadows for each area of the building's roofs previously localized from a series of hourly solar irradiation data over one year;
• à calculer l’énergie électrique produite sur un an par les panneaux photovoltaïques installés sur les zones des toitures du bâtiment préalablement localisée. • calculate the electrical energy produced over a year by the photovoltaic panels installed on the roof areas of the previously located building.
4. Procédé de détermination du potentiel énergétique d’une toiture d’un bâtiment suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu’il consiste :  4. Method for determining the energy potential of a roof of a building according to claim 2, characterized in that it consists:
• à déterminer l’irradiation solaire et les ombres proches pour chaque zone des toitures du bâtiment préalablement localisée à partir d’une série de données d’irradiation solaires horaires sur un an ; • determine the solar irradiation and close shadows for each area of the building's roofs previously localized from a series of hourly solar irradiation data over one year;
• à calculer l’énergie électrique produite sur un an par les panneaux photovoltaïques installés sur les zones des toitures du bâtiment préalablement localisée ; • calculate the electrical energy produced over a year by the photovoltaic panels installed on the roof areas of the previously located building;
• à estimer un indicateur d’équivalent C02 évité par l’installation des panneaux photovoltaïques installés sur les zones des toitures du bâtiment préalablement localisée. • to estimate a C0 2 equivalent indicator avoided by the installation of photovoltaic panels installed on the roof areas of the previously located building.
5. Procédé de détermination du potentiel énergétique d’une toiture d’un bâtiment suivant l’une quelconque des revendications, caractérisé en ce qu’il consiste : 5. Method for determining the energy potential of a roof of a building according to any one of the claims, characterized in that it consists:
• à afficher les résultats des différents calculs sur une interface en ligne ou sur une application mobile permettant à l’utilisateur d’estimer le coût d’une installation et les revenus annuels. • to display the results of the various calculations on an online interface or on a mobile application allowing the user to estimate the cost of an installation and the annual revenues.
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