Solar access and right-to-light assessment in outdoor spaces in Løkkeveien and Midtbyen neighborhoods in Norway: towards solar neighborhood planning and positive energy districts

The transition to sustainable energy solutions is crucial due to the increasing urban population and energy supply. However, the literature reveals wide gaps in exploring solar potential in open spaces at the neighborhood scale. filling the identified gaps, this research aims at the assessment of solar access and energy potential in the outdoor spaces, PED feasibility, and outdoor thermal comfort in two Norwegian neighborhoods: Løkkeveien in Stavanger and Midtbyen in Trondheim. These goals are achieved through a multi-faceted methodological approach, aided by advanced software tools in processing geographical data within ArcGIS Pro and Rhino/Grasshopper with Ladybug for environmental and solar analyses. The study conducted detailed seasonal and annual analyses to evaluate solar access. Energy potential analyses were also further carried out, including incident radiation mapping, optimization of PV for tilt and orientation, and practical energy yield simulations. Finally, outdoor comfort was examined using thermal comfort indices. Results show high seasonal variability in solar access, influenced mainly by urban form. Løkkeveien has higher solar exposure due to its open layout, while Midtbyen, with a more compact urban fabric, shows relatively more consistent shading. However, practical energy yield indicated that outdoor PV systems occupying only 1-1.5% of the entire open spaces could supply 21.1% of Løkkeveien's energy demands and 74.5% of Midtbyen's, since Midtbyen has a larger available PV area and lower energy demand. Hence, while outdoor PV systems are valuable, they cannot attain all PED status alone but can contribute complementarily to the energy mix in the future, giving also more holistic recommendations for urban planners to improve access to solar and livability of residents through integrated urban design strategies. This research elevates solar neighborhood planning and emphasizes the role of outdoor PV systems in energy resilience and advancing integrated urban strategies. Future studies should focus on data limitations, such as vegetation or high-resolution energy consumption patterns, to further ensure effective urban energy planning.

La transizione verso soluzioni energetiche sostenibili è fondamentale a causa della crescente popolazione urbana e della domanda di energia. Tuttavia, la letteratura rivela ampie lacune nell'esplorazione del potenziale solare negli spazi aperti urbani a livello di quartiere. Colmando le lacune identificate, questa ricerca mira alla valutazione dell'accesso solare e del potenziale di generazione di energia negli spazi esterni, all'analisi di fattibilità PED a livello di quartiere e al comfort termico esterno in due quartieri norvegesi: Løkkeveien a Stavanger e Midtbyen a Trondheim. Questi obiettivi vengono raggiunti attraverso un approccio metodologico multiforme, supportato da strumenti software avanzati nell'elaborazione di dati geografici all'interno di ArcGIS Pro e Rhino/Grasshopper con Ladybug per analisi ambientali e solari. Lo studio ha condotto analisi stagionali e annuali dettagliate per valutare l'accesso solare. Sono state inoltre condotte ulteriori analisi del potenziale energetico, tra cui la mappatura della radiazione incidente, l'ottimizzazione del fotovoltaico per inclinazione e orientamento e simulazioni di resa energetica. Infine, il comfort esterno è stato esaminato utilizzando indici di comfort termico. I risultati mostrano un'elevata variabilità stagionale nell'accesso solare, influenzata principalmente dalla forma urbana. Løkkeveien ha una maggiore esposizione solare grazie al suo layout aperto, mentre Midtbyen, con un tessuto urbano più compatto, mostra un'ombreggiatura relativamente più uniforme. Tuttavia, la resa energetica pratica ha indicato che i sistemi fotovoltaici esterni che occupano solo l'1-1,5% dell'intero spazio aperto potrebbero soddisfare il 21,1% del fabbisogno energetico di Løkkeveien e il 74,5% di quello di Midtbyen, poiché Midtbyen ha un'area fotovoltaica disponibile più ampia e un fabbisogno energetico inferiore. Quindi, sebbene i sistemi fotovoltaici esterni siano preziosi, non possono raggiungere da soli lo stato PED, ma possono contribuire in modo complementare al mix energetico in futuro, fornendo anche raccomandazioni più olistiche per gli urbanisti per migliorare l'accesso all'energia solare e la vivibilità dei residenti attraverso strategie di progettazione urbana integrate. Questa ricerca eleva la pianificazione del quartiere solare e sottolinea il ruolo dei sistemi fotovoltaici esterni nella resilienza energetica e nel progresso di strategie urbane integrate. Studi futuri dovrebbero concentrarsi sulle limitazioni dei dati, come la vegetazione o modelli di consumo energetico ad alta risoluzione, per garantire ulteriormente un'efficace pianificazione energetica urbana.