THE STUDY OF AVAILABLE SOLAR ENERGY POTENTIAL FOR URBAN COMPLEX IN THE CITY OF DNIPRO
This paper presents a study of the solar energy potential for buildings of an urban complex in the city of Dnipro during the year. For this purpose, an approach where mathematical simulation and physical models are combined to estimate the shading of facades by surrounding buildings and structures....
Saved in:
| Date: | 2026 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2026
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/632 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Vidnovluvana energetika |
| Download file: |  |
Institution
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1870287575556554752 |
|---|---|
| author | Reshetnyak , I. Kovalyov , S. Kozlov , Y. Shkrabets , F. |
| author_facet | Reshetnyak , I. Kovalyov , S. Kozlov , Y. Shkrabets , F. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "I. Reshetnyak ",
"institution": "Український державний університет науки і технологій, ННІ «Український державний хіміко-технологічний університет», м. Дніпро, Україна"
},
{
"author": "S. Kovalyov ",
"institution": "Український державний університет науки і технологій, ННІ «Український державний хіміко-технологічний університет», м. Дніпро, Україна"
},
{
"author": "Y. Kozlov ",
"institution": "Український державний університет науки і технологій, ННІ «Український державний хіміко-технологічний університет», м. Дніпро, Україна"
},
{
"author": "F. Shkrabets ",
"institution": "Український державний університет науки і технологій, ННІ «Український державний хіміко-технологічний університет», м. Дніпро, Україна"
}
] |
| author_sort | Reshetnyak , I. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-09T12:14:07Z |
| description | This paper presents a study of the solar energy potential for buildings of an urban complex in the city of Dnipro during the year. For this purpose, an approach where mathematical simulation and physical models are combined to estimate the shading of facades by surrounding buildings and structures. To assess the solar potential of a residential complex, at first, the model calculates the maximum solar potential for certain structures, provided there are no obstacles, in the second stage, the potential is determined taking into account the complex geometry of buildings and their mutual shading, and in the third stage, the effect of cloudiness of the sky is taken into account. The obtained results are important for improving an existing system or for choosing the most efficient solar technologies (solar thermal and photovoltaic).  |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2026.2(85).252-265 |
| first_indexed | 2026-07-10T01:00:25Z |
| format | Article |
| fulltext |
252
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Сонячна енергетика
УДК 620.92 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2026.2(85).252-265
ДОСЛІДЖЕННЯ ДОСТУПНОГО ПОТЕНЦІАЛУ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГІЇ ДЛЯ ЖИТЛОВОГО КОМПЛЕКСУ
В УМОВАХ МІСТА ДНІПРА
Отримано 21 квіт. 2026 р.; рекомендовано до публікації 26 чер. 2026 р.
Доступно онлайн 30 чер. 2026 р.
Решетняк І. Л.1, Ковальов С. В.2,
Козлов Я. М.3, Шкрабець Ф. П.4
Автор для кореспонденції: Решетняк Ірина,
e-mail: iresh390@gmail.com
Анотація. У цій роботі представлено дослідження потенці-
алу сонячної енергії для житлового комплексу міста Дніпра
протягом року. Для цього впроваджено підхід, заснований на
спільному використанні математичного та фізичного мо-
делювання із застосуванням експериментальної установки,
що дає змогу оцінювати затінення фасадів навколишніми
будинками та спорудами. Для оцінки сонячного потенціалу
житлового комплексу в моделі розраховується на першому
етапі максимальний сонячний потенціал для визначених спо-
руд за умови відсутності перешкод, на другому етапі визна-
чається потенціал з урахуванням складної геометрії будівель та їх взаємного затінення, і на тре-
тьому етапі враховується вплив хмарності неба. Отримані результаті важливі для покращення
вже існуючої системи або для вибору найефективніших сонячних технологій (сонячної теплової та
фотоелектричної).
Ключові слова: cонячний потенціал, енергоефективність, математичне моделювання, геліодон, жи-
тловий комплекс.
Перелік використаних позначень та скорочень
I – потік повного сонячного випромінювання, що падає на довільну поверхню
Qm – cередній потенціал сонячного випромінювання на довільну поверхню за день
Вступ. Наразі більшість населення України зосереджена в
містах, на які припадає переважна більшість споживання
енергії. І прогнози говорять про те, що відсоток насе-
лення в містах зростатиме. Складна геополітична ситуа-
ція в країні, застарілі ЛЕП, нестабільність електропоста-
чання, відключення світла та підвищення тарифів на
електроенергію – усе це спонукає до впровадження в мі-
ське середовище систем виробництва енергії, які викори-
стовують місцеві ресурси, зменшуючи залежність від ви-
копного палива і, як наслідок, зменшують викиди
парникових газів та запобігають шкідливим викидам у
довкілля. Дедалі частіше почали з’являтися індивідуальні
сонячні системи (сонячні колектори або фотоелементи)
невеликої потужності, які розташовують на фасадах буди-
нку. Україна перебуває в географічній зоні, яка має доста-
тній потенціал для використання енергії сонячного ви-
промінювання як в промислових, так і в побутових цілях.
Середньорічна кількість сумарної сонячної радіації, що
потрапляє на 1 м2 поверхні на території України, –
1070 кВт·год/м2 на півночі та 1400 кВт·год/м2 і більше на
півдні [1–-3]. Це вище ніж, наприклад, у Німеччині –
1000 кВт·год/м2, або навіть у Польщі – 1080 кВт·год/м2
[4]. Отже, потенціал сонячної енергії в Україні є достатньо
високим для широкого впровадження як теплоенергети-
чного, так і фотоенергетичного обладнання, тож в умовах
нашого клімату сонячні системи можуть працювати цілий
рік, але з перемінною ефективністю.
Майбутні вимоги до будівель у ЄС передбачатимуть як
високий рівень енергоефективності, так і значний ступінь
місцевого виробництва відновлюваної енергії; очіку-
ється, що сонячні енергетичні системи на будівлях ста-
нуть поширенішими [5]. Використання сонячної енергії в
містах через установку сонячних колекторів та панелей
(фотоелектричних систем) підвищує енергетичну стій-
кість і потенційно зменшує забруднення міст. Також ці си-
стеми з погляду архітектури естетично й функціонально
інтегруються в будівельні конструкції фасадів та дахів бу-
дівель [6–9]. Визначення доступного до використання со-
нячного потенціалу в містах дає змогу теоретично оці-
нити здатність міст або окремих міських комплексів до
можливого енергетичного самозабезпечення. Для прак-
тичного визначення потенціалу сонячного випроміню-
вання сучасних міст застосовують методи математичного
моделювання [10–12]. В умовах міської забудови
1 канд. техн. наук
https://orcid.org/0000-0001-6900-7428
2 канд. хім. наук
https://orcid.org/0000-0001-8839-2392
3 канд. техн. наук
https://orcid.org/0000-0002-6987-3753
4 д-р. техн. наук
https://orcid.org/0000-0003-1650-6017
1, 2, 3, 4, 5 Український державний
університет науки і технологій,
ННІ «Український державний хіміко-
технологічний університет»,
м. Дніпро, Україна
253
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Сонячна енергетика
виникає проблема затінення фасадів сусідніми будин-
ками чи іншими спорудами. Для сучасних житлових ком-
плексів характерне складне геометричне розташування
будинків, які мають багато поверхів. Тому для врахування
впливу складної геометрії міської забудови розробляють
спеціальні складні комп’ютерні моделі [6, 7, 10–13], які
поновлюються та удосконалюються.
В Україні використання сонячної енергії зростає, хоча кі-
лькість сонячних установок все ще невелика, порівняно
із сусідніми країнами. Значну частку потреб в енергії для
житлового будинку становить опалення, тому важли-
вим є активне та пасивне використання сонячної енергії.
Найбільше сонячна радіація доступна в літні місяці та
лише обмежена кількість – узимку. Шлях Сонця також
значно змінюється протягом року. Висота Сонця над го-
ризонтом в місті Дніпрі влітку становить близько 65°,
тоді як узимку вона – близько 20°. Низький кут падіння
сонячних променів означає, що фасадні установки мо-
жуть бути гарним варіантом, особливо для енергії, що
використовується для опалення. Це також означає, що
затінення від навколишніх будівель може бути пробле-
мою. Сучасні міста – це складне міське середовище, що
характеризується високою щільністю забудови через
поступове збільшення населення, тому динамічний та
складний ефект затінення поверхонь будівель також є
актуальною проблемою. Щоб оцінити доступ до соняч-
ного світла й запобігти зменшенню його доступності на
фасади будівель, необхідно провести попередній аналіз
Мета роботи. Визначити доступний для використання
потенціал сонячної енергії для окремого житлового
комплексу в умовах міста Дніпра, зважаючи на розподіл
сонячної енергії протягом року, місцеві кліматичні
умови та затінення від навколишніх будівель.
Характеристика міського житлового комплексу міста
Дніпра. У роботі для оцінки потенціалу сонячної енергії
вибрали типовий житловий масив Соборного району мі-
ста Дніпра, що складається з п’яти будівель. Супутни-
кове фото цього комплексу (рис. 1, а) було отримано за
допомогою безкоштовного картографічного сервісу
компанії Google [14]. Схема будинків цього комплексу з
орієнтацією відносно сторін світу показана на рис. 1, б,
а в табл. 1 наведені геометричні характеристики для цих
будинків. Кут нормалі кожного фасаду визначався від-
носно південного напрямку, відсоток вільної поверхні
на фасадах визначали з урахуванням площі вікон та
конструктивних елементів будівель. Також розглядали
встановлення колекторів на дахах будівель під кутом
45° до горизонталі з орієнтацією на південь.
Рис. 1. Житловий комплекс у Соборному районі міста Дніпра: I, II, III, IV, V ° номери будинків; 1, 2, 3, 4 – номери
фасадів; а –супутникове фото; б – схема будинків
Таблиця 1. Характеристика будинків житлового комплексу
Будинок Фасад Кут нормалі від півдня, ° Висота, м Ширина, м Частка вільної поверхні, %
I
1 30
45
46 50
2 -60 16 100
3 -150 46 50
4 120 16 100
II
1 30
45
46 50
2 -60 16 100
254
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Сонячна енергетика
Будинок Фасад Кут нормалі від півдня, ° Висота, м Ширина, м Частка вільної поверхні, %
3 -150 46 50
4 120 16 100
III
1 30
30
15 40
2 -60 66 50
3 -150 15 40
4 120 66 50
IV
1 30
30
15 100
2 -60 46 50
3 -150 15 100
4 120 46 50
V
1 30
30
46 100
2 -60 16 50
3 -150 46 100
4 120 16 50
Як видно на рис. 1, будинки вибраного житлового ком-
плексу розташовані так, що можуть створювати затіню-
вання на фасади від навколишніх будівель залежно від
розташування Сонця на небосхилі і, відповідно, змен-
шувати доступне сонячне випромінювання.
Дослідження затінювання фасадів будинків житло-
вого комплексу. Для дослідження затінювання фасадів
будинків залежно від їх геометричного розташування та
руху Сонця по небосхилу в цій роботі вибрано метод фі-
зичного моделювання з використанням геліодона –
пристрою, що відтворює сонячне освітлення на повер-
хню, на якій розташовують моделі будівель та споруд.
Було побудовано настільний геліодон з фіксованим
джерелом світла та рухомою плоскою поверхнею, яку
можна обертати для зміни орієнтації досліджуваної
конструкції; його схема показана на рис. 2.
Рис. 2. Схема експериментальної установки з настільним геліодоном: 1 – джерело світла, 2 – нерухома основа
установки, 3 – плоска робоча поверхня, 4 – плоска опорна поверхня, 5 – вісь для обертання опорної поверхні
Нерухому основу пристрою було виготовлено з плити
типу ДСП товщиною 20 мм, а опорна та робоча поверхні
мали розміри 500*600 мм і були виготовлені з 10 мм фа-
нери. Робоча поверхня з’єднувалася з опорною поверх-
нею двома металевими петлями, що дало можливість
змінювати кут нахилу. Необхідний кут нахилу робочої
поверхні фіксували завдяки металевому поворотному
фіксатору. Обертання робочої поверхні в горизонталь-
ній площині здійснювалось навколо осі, яка була зафік-
сована в нерухомій основі. На горизонтальній нерухо-
мій основі було нанесено кругову шкалу градусів
повороту робочої поверхні навколо осі. Як джерело ви-
промінювання для моделювання сонячного світла, що
падає на робочу поверхню геліодона, застосовували сві-
тловий проєктор типу VIVIBRIGHT’S GP90, який дає змогу
мати пучок достатньо яскравого світла з малим кутом
розходження.
На робочій поверхні геліодона розміщували геометри-
чну модель житлового комплексу в масштабі 1 : 500.
Макети окремих будівель виготовляли з листового піно-
пласту і фіксували їх на робочій поверхні відповідно до
схеми рис. 1 у вибраному масштабі.
Досліджували затінювання фасадів будівель помісячно,
для цього вибрали п’ятнадцятий день кожного місяця.
Для визначених днів за допомогою математичної мо-
делі [10], було розраховано для кожної години дня кути
нахилу та , що визначають кут нахилу робочої повер-
хні геліодона відносно базової поверхні та кут повороту
на джерело світла. На рис. 3 наведені окремі фотографії
255
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Сонячна енергетика
результатів фізичного моделювання затінювання фаса-
дів будинків досліджуваного житлового комплексу.
Рис. 3. Модель затінювання будинків житлового ком-
плексу станом на: а – 8:00 15 квітня;
б – 10:00 15 травня
За допомогою отриманих результатів фізичного моде-
лювання було визначено погодинно частку освітлення
для кожного фасаду для кожного місяця. У такий спосіб
були отримані результати для кожного місяця для ви-
значених фасадів будівель.
Аналізуючи отримані результати, можливо зробити ви-
сновок, що взаємозатінення сусідніх будинків житло-
вого комплексу може бути значним, а отже, це може
впливати на кількість сонячного випромінювання для
кожної окремої будівлі. Так, аналізуючи орієнтацію бу-
дівель комплексу, бачимо, що фасади 3 та 4 всіх будин-
ків практично весь час перебувають у тіні і їх сонячний
потенціал незначний, тому можемо його не врахову-
вати. Водночас умови сонячного випромінювання на
фасади 1 та 2 різні для всіх будинків, залежно від часу
доби і місяця, тому треба розглядати окремо кожен та-
кий фасад.
Дослідження сонячного потенціалу фасадів будинків
житлового комплексу. За допомогою математичної мо-
делі [10] розраховуємо потоки сонячного випроміню-
вання I, що падають на фасади будівель житлового ком-
плексу, зважаючи на орієнтацію визначених фасадів для
умов чистого неба і відсутності тіней для 25 квітня, ре-
зультати представлені на рис. 4.
Рис. 4. Зміна сонячної іррадіації фасадів і даху будівлі 1
для ясного неба протягом 25 квітня
Аналогічно, для кожного місяця визначаємо середній
потенціал сонячного випромінювання протягом дня для
фасадів і даху будівлі 1. Отримані значення зводимо в
табл. 2.
Таблиця 2. Середній потенціал сонячного випромінювання за день Qm для фасадів і даху будівлі 1 для ясного
неба, кВтгод/м2день
Місяць Фасад 1 Фасад 2 Фасад 3 Фасад 4 Дах
Березень 4,46 3,60 0,60 1,40 6,06
Квітень 4,15 3,95 1,10 2,19 6,74
Травень 3,60 3,94 1,68 2,86 6,83
Червень 3,20 3,85 2,0 3,14 6,76
Липень 3,35 3,88 1,86 3,01 6,77
Серпень 3,90 3,93 1,32 2,44 6,76
Вересень 4,35 3,74 0,76 1,67 6,36
Жовтень 4,30 3,17 0,37 0,97 5,33
Використовуючи експериментальні дані, отримані за до-
помогою фізичного моделювання взаємного затінення
фасадів будівель, із застосуванням математичної моделі
розраховуємо потоки інсоляції протягом дня в різні пері-
оди року. На рис. 5 наведені потоки інсоляції на фасад 2
будівлі 1 для ясного неба та з урахуванням затінення.
256
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Сонячна енергетика
Рис. 5. Зміна сонячної іррадіації протягом дня на фасад 2 будівлі 1 без затінення і з урахуванням тіней: а – 15
квітня; б – 15 червня; в –15 вересня
Як видно на наведених рисунках, потоки досліджува-
ного сонячного випромінювання на фасад суттєво змі-
нюються протягом року (весна, літо, осінь). Найбільше
значення сонячного випромінювання на фасад 2 припа-
дає на весну (квітень), восени (вересень) воно трохи
менше. Влітку (червень) сонячне випромінювання на за-
значений фасад зменшується, це можна пояснити тим,
що влітку середній кут нахилу сонячних променів до ве-
ртикальної поверхні фасаду менше.
Також зазначимо, що в окремі періоди дня тіні від сусі-
дніх будинків суттєво зменшують доступне сонячне ви-
промінювання на фасад. Наприклад, після 14-ї години
дня доступне випромінювання на фасад 2 падає з 627 до
63 Вт/м2 через затінення від інших будинків.
Аналогічно визначаємо сонячне випромінювання на фа
сад 1, у розрахунках використовуємо частки освітленості
фасадів d, отримані з фізичного моделювання затінення
будинку сусідніми спорудами. Фасади 3 і 4 орієнтовані
у просторі так, що переважно перебувають в тіні, тому їх
сонячний потенціал не має практичного значення. У ре-
зультаті повний потенціал всієї будівлі 1 розраховуємо,
підсумовуючи потенціали двох фасадів та даху. Отри-
мані результати значень середнього потенціалу соняч-
ного випромінювання за день для фасадів 1 і 2 та даху
будівлі 1 помісячно зводимо в табл. 3. Як видно, сонячні
потенціали фасаду без урахування тіней якісно відрізня-
ються від потенціалів з урахуванням тіней від сусідніх
будинків. Найбільше затінювання фасаду спостерігаємо
для квітня і травня, коли сонячне випромінювання на
фасад зменшується майже втричі.
Таблиця 3. Середній денний потенціал сонячного випромінювання для будинку 1 без затінення і з затіненням
помісячно, кВтгод/(м2день)
Місяць
Фасад 1 Фасад 2
Дах
Без тіней З тінями Без тіней З тінями
Березень 4,46 4,42 3,60 2,26 6,06
Квітень 4,16 4,14 3,95 1,59 6,73
Травень 3,59 3,58 3,94 1,78 6,83
Червень 3,20 3,23 3,85 2,73 6,76
Липень 3,35 3,39 3,88 2,75 6,77
Серпень 3,89 3,91 3,93 2,79 6,76
Вересень 4,35 4,33 3,74 2,36 6,36
Жовтень 4,31 4,25 3,17 2,0 5,33
Далі визначаємо потенціал сонячної енергії EM для кож-
ної поверхні будинків житлового комплексу за місяць за
формулою:
M
QNF
M
E = , кВтгод
де F – доступна площа поверхні; м2;
N – кількість днів на місяць;
QМ – потенціал сонячного випромінювання, кВтгод.
Підсумовуючи значення потенціалів за місяць, можливо
визначити сонячні потенціали кожного з будинків та
всього житлового комплексу за рік, EР (кВтгод). Отри-
мані дані зводимо в табл. 4. Як видно з представлених
даних, сонячні потенціали окремих будинків житлового
комплексу мають достатньо різні значення. Так, буди-
нки 1, 2, 3 за рік можуть отримувати приблизно
257
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Сонячна енергетика
однакову енергію сонячного випромінювання, а буди-
нки 4 та 5 отримують сонячної енергії приблизно на 20
та 40 % менше, бо інакше розташовані.
Таблиця 4. Річні сонячні потенціали будинків житло-
вого комплексу
№ будинку Річний потенціал EР, МВтгод
1 2477,7
2 2698,9
3 2594,3
4 2113,0
5 1672,8
Дослідження впливу хмарності на сонячний потенціал
фасадів будинків житлового комплексу. Додатковим
фактором, що може суттєво впливати на потенціал со-
нячного випромінювання, є наявність хмарності. Дані
про ступінь хмарності неба (%) у місті Дніпрі за 2023 рік
брали з архіву Українського гідрометеорологічного цен-
тру [15, 16]. За допомогою математичної моделі з вико-
ристанням даних про ступінь хмарності за період з кві-
тня по жовтень 2023 року було визначено середній
сонячний потенціал за місяць для фасадів будівлі 1. Ре-
зультати розрахунків представлені в табл. 5. На рис. 6
показано сонячний потенціал на день для фасаду 1 бу-
динку 1 для вибраних місяців 2023 р.
Таблиця 5. Результати розрахунків сонячного середнього потенціалу за день (кВтгод/м2день) для ясного неба і
з урахуванням хмарності для фасадів будівлі 1 для вибраних місяців 2023 р.
Місяць
Хмар-
ність,
%
Фасад
1 2 3 4
Ясно Хмарно Ясно Хмарно Ясно Хмарно Ясно Хмарно
Березень 42,8 4,42 2,53 3,60 2,06 0,60 0,34 1,41 0,81
Квітень 31,6 4,14 2,83 3,95 2,70 1,10 0,75 2,19 1,50
Травень 39,2 3,58 2,18 3,94 2,40 1,69 1,03 2,85 1,73
Червень 34,2 3,23 2,12 3,85 2,53 2,00 1,32 3,14 2,07
Липень 21,6 3,39 2,66 3,88 3,04 1,85 1,45 3,01 2,36
Серпень 19,7 3,91 3,14 3,93 3,16 1,31 1,05 2,43 1,95
Вересень 28,3 4,33 3,10 3,74 2,68 0,76 0,54 1,66 1,19
Жовтень 42,7 4,25 2,43 3,17 1,82 0,44 2,52 0,96 0,55
Рис. 6. Діаграма сонячного потенціалу за день для фасаду 1 будинку 1 для вибраних місяців 2023 р.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
Б
е
р
е
з
е
н
ь
К
в
іт
е
н
ь
Т
р
а
в
е
н
ь
Ч
е
р
в
е
н
ь
Л
и
п
е
н
ь
С
е
р
п
е
н
ь
В
е
р
е
с
е
н
ь
Ж
о
в
те
н
ь
Q
,
к
В
т*
го
д
/м
2
*д
е
н
ь
Ясно
Хмарно
258
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Сонячна енергетика
Аналогічно розраховуємо середні потенціали сонячного
випромінювання з урахуванням хмарності для фасадів
будинків 2–5 та знаходимо потенціали для цих будинків
у цілому за рік (табл. 6).
Таблиця 6. Річні сонячні потенціали будинків житло-
вого комплексу з урахуванням хмарності
№ будинку
Річний потенціал, МВтгод
Без урахування
хмарності
З урахуванням
хмарності
1 2477,74 1982,19
2 2698,93 2159,14
3 2594,38 2075,50
4 2113,05 1690,44
5 1672,82 1338,26
Як видно з наведених даних, хмарність зменшує соняч-
ний потенціал кожного будинку житлового комплексу
приблизно на 20 %. Слід зазначити, що ця цифра не є
сталою і залежить від кліматичних умов, які можуть сут-
тєво змінюватися щороку. З погляду доступного соняч-
ного потенціалу 2023 рік був сприятливим, бо в період з
березня по жовтень хмарність була незначною.
Для практичного використання сонячного потенціалу
будинки житлового комплексу повинні бути обладнані
сонячними колекторами або сонячними панелями. Со-
нячні колектори залежно від типу мають середній кое-
фіцієнт корисної дії 0, –0,8. Тому всі п’ять будинків разом
можуть отримати теплову енергію приблизно 9245,53 *
0,75 = 6934,15 МВт*год.
ВИСНОВКИ
Досліджено потенціал сонячної енергії для житлового
комплексу міста Дніпра протягом року. Була побудо-
вана експериментальна установка (геліодон) для дослі-
дження затінення фасадів будинків житлового компле-
ксу. За допомогою фізичного моделювання визначено
частку освітлення для кожного фасаду будинків для ок-
ремих місяців. Також було оцінено вплив взаємозаті-
нення фасадів будинків житлового комплексу та розра-
ховано потоки сонячного випромінювання, що падають
на фасади будівель житлового комплексу протягом дня
в різні періоди року. За допомогою математичної мо-
делі розраховано середні потенціали сонячного випро-
мінювання за день для будинків житлового комплексу з
урахуванням затінення від сусідніх будівель та хмарно-
сті неба. Також оцінено річні сонячні потенціали будин-
ків. Результати моделювання показують, що досліджу-
ваний житловий комплекс за рік може отримати
приблизно 6934,15 МВтгод енергії. Такий аналіз можна
використовувати для визначення найпридатніших зон
на будівлі для оптимального використання сонячного
потенціалу в умовах міської забудови.
ПОСИЛАННЯ
1. Відновлювані джерела енергії: видання друге, до-
повнене / За заг. ред. С. О. Кудрі. Київ: Інститут від-
новлюваної енергетики НАНУ, 2024. 492 с.
2. Державне агентство з енергоефективності та енерго-
збереження України. Інтернет-ресурс:
https://saee.gov.ua/diialnist/vidnovliuvalna-enerhetyka.
3. Атлас енергетичного потенціалу відновлюваних дже-
рел енергії України: Видання третє, оновлене / За заг.
ред. С. О. Кудрі. Київ: Інститут відновлюваної енерге-
тики НАН України, 2024. 56 с.
4. Возняк О. Т. Енергетичний потенціал сонячної енер-
гетики та перспективи його використання в Україні /
О. Т. Возняк, М. Є. Янів. Вісн. Нац. унту "Львів. політе-
хніка". Теорія і практика буд-ва. 2010. N 664. С. 7–10.
5. European Parliament, Directive 2010/31/EU of the
European Parliament and of the Council of 19 May 2010
on the energy performance of buildings, The European
Parliament and the Council of the European Union (Ed.)
Directive 2010/31/EU, Brussels, 2010.
6. Gooda C. S., Lobaccaroa G., Hårklaub S. Optimization of
solar energy potential for buildings in urban areas – a
Norwegian case study. Energy Procedia, 58, 2014. Pp.
166–171.
7. Mohajer N., Gudmundsson A., Kunckler T.,
Upadhyay G., Assouline D.,. Kämpf J. H, Scartezzini J. L.
A solar-based sustainable urban design: the effects of
city-scale street-canyon geometry on solar access in
Geneva, Switzerland. Applied Energy, vol. 240, April
2019, pp. 173–190.
8. Matuska T. and Zmrhal V. Shading analysis of facade
collectors in urban environment. Proceedings 1st
International Conference on Solar Heating, Cooling and
Buildings (EUROSUN 2008) Lisbon, Portugal, 7–10
October 2008, vol. 1, pp. 568–574.
9. Solar energy in the city: Data-driven review on urban
photovoltaics J. McCarty a,b,∗, C. Waibel a,b , S.W. Leow
c, A. Schlueter Renewable and Sustainable Energy
Reviews Volume 211, April 2025, 115326
10. Reshetnyak, I., Kovalyov, S., Kozlov, Y., Pavlus, S., &
Shkrabets, F. (2026). A MATHEMATICAL MODEL FOR
ESTIMATION OF SOLAR ENERGY POTENTIAL IN MODERN
URBAN DEVELOPMENT. Vidnovluvana Energetika ,
(1(84), 187-200. https://doi.org/10.36296/1819-
8058.2026.1(84).187-200
11. Mghouchi Y. El, Bouardi A. El, Choulli Z., Ajzoul T. New
model to estimate and evaluate the solar radiation. Int.
Journal of Sustainable Built Environment, 2014, vol. 3,
issue 2, pp. 225–234.
12. Романько Я. В., Решетняк И. Л. Моделирование пере-
носа солнечного излучения в узких каньонах, образо-
ванных зданиями и сооружениями. Теплотехніка,
енергетика та екологія в металургії: колективна мо-
нографія. У двох книгах. Книга перша / Під загальною
редакцією д.т.н., проф. Ю. С. Пройдака. Дніпро: Нова
ідеологія, 2017. С. 250–255.
13. Global Horizontal Irradiance Clear Sky Models:
Implementation and Analysis. Sandia National
Laboratories. Report 2012–2389, 2012. 67 p.
14. Картографічний сервіс від компанії Google. Інтернет-
ресурс https://www.google.com.ua/maps/place/
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261919303046#!
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261919303046#!
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261919303046#!
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261919303046#!
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261919303046#!
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261919303046#!
https://www.sciencedirect.com/journal/renewable-and-sustainable-energy-reviews
https://www.sciencedirect.com/journal/renewable-and-sustainable-energy-reviews
https://www.sciencedirect.com/journal/renewable-and-sustainable-energy-reviews/vol/211/suppl/C
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2026.1(84).187-200
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2026.1(84).187-200
https://www.google.com.ua/maps/place/
259
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Сонячна енергетика
УДК 620.92 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2026.2(85).252-265
THE STUDY OF AVAILABLE SOLAR ENERGY POTENTIAL FOR URBAN COMPLEX
IN THE CITY OF DNIPRO
Received Apr. 21, 2026; accepted Jun. 26, 2026
Available online June. 30, 2026
Reshetnyak I.1, Kovalyov S.2,
Kozlov Y.3, Shkrabets F.4
Author for correspondence: Reshetnyak Iryna,
e-mail: iresh390@gmail.com
Abstract. This paper presents a study of the solar energy poten-
tial for buildings of an urban complex in the city of Dnipro dur-
ing the year. For this purpose, an approach where mathemati-
cal simulation and physical models are combined to estimate
the shading of facades by surrounding buildings and structures.
To assess the solar potential of a residential complex, at first,
the model calculates the maximum solar potential for certain
structures, provided there are no obstacles, in the second stage,
the potential is determined taking into account the complex geometry of buildings and their mutual shading,
and in the third stage, the effect of cloudiness of the sky is taken into account. The obtained results are
important for improving an existing system or for choosing the most efficient solar technologies (solar ther-
mal and photovoltaic).
Keywords: solar potential, energy efficiency, mathematical model, heliodon, residential complex.
List of symbols and abbreviations
I total solar radiation on the surface
Qm – average solar radiation on the surface during the day
Introduction. Today, the majority of Ukraine's population
is concentrated in cities. These urban centers consume the
vast majority of energy. And forecasts suggest that the per-
centage of the urban population will grow. The power sup-
ply situation across Ukraine is difficult; we have outdated
power lines, unstable power supply, power outages and in-
creased electricity tariffs. All these drive the adoption of ur-
ban energy production systems that use local resources, re-
ducing dependence on fossil fuels and, as a result, reducing
greenhouse gas emissions and preventing harmful emis-
sions into the environment. Individual small=capacity solar
systems (solar collectors or photovoltaic cells), which are
placed on the facades of houses, have become increasingly
widespread. Ukraine's geographical location provides suffi-
cient potential for using solar energy in both industrial and
domestic applications. The average annual total solar radi-
ation falling on 1 m2 of surface in Ukraine ranges from
1,070 kWh/m2 in the north to 1,400 kWh/m2 and higher in
the south of Ukraine. [1-3]. For example, this is higher than
that of Germany – 1,000 kWh/m2, or even of Poland –
1,080 kWh/m2 [4]. Therefore, the potential of solar energy
in Ukraine is high enough for the widespread implementa-
tion of both thermal and photovoltaic equipment. So, in our
climate, solar systems can operate all year round, but with
variable efficiency.
EU future building requirements mandate both high energy
efficiency and a significant degree of local renewable en-
ergy production, and building integration of solar energy
systems are expected to become more widespread [5]. The
use of solar energy in cities through the installation of solar
collectors and panels (photovoltaic systems) increases en-
ergy sustainability and potentially minimizes urban pollu-
tion. And from an architectural design point of view, these
systems can be aesthetically and functionally integrated
into building structures of facades and roofs [6-9]. Accu-
rately determining a city's solar potential allows to estimate
theoretically the level of energy self-sufficiency in urban ar-
eas. Mathematical modeling methods are used to practi-
cally determine the solar radiation potential of modern cit-
ies [10-12]. In urban development, the problem arises from
the shading of facades by neighboring buildings or other
structures. The complex geometric arrangement of multi-
story buildings is more characteristic for modern residential
complexes. Therefore, specialized complex computer mod-
els are developed to take into account the influence of the
complex urban geometry [6,7,10-13], these models are up-
dated and improved. In Ukraine, the use of solar energy is
increasing, although the number of solar installations is still
small compared to neighboring countries. Space and water
heating is a significant share of the energy needs for a
1 Cand. of Tech. Sciences
https://orcid.org/0000-0001-6900-7428
2 Cand. of Chem. Sciences
https://orcid.org/0000-0001-8839-2392
3 Cand. of Tech. Sciences
https://orcid.org/0000-0002-6987-3753
4 Dr. of Tech. Sciences
https://orcid.org/0000-0003-1650-6017
1, 2, 3, 4 Ukrainian State University of Science
and Technologies, SEI “Ukrainian State
University of Chemical Technology”.
Dnipro, Ukraine
260
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Сонячна енергетика
residential building, so active and passive use of solar en-
ergy is important. The highest solar radiation is available
during the summer months and it is far less in winter. The
path of the sun through the sky also changes significantly
throughout the year. In the city of Dnipro the height of the
sun above the horizon in summer reaching about 65°, while
in winter it is about 20°. The low angle of incidence of the
sun's rays means the facade installations can be a good op-
tion, especially for energy used for heating. This also means
that shading from surrounding buildings can be a problem.
Modern cities are complex urban environments character-
ized by high building densities due to a gradual increase in
population, so the dynamic and complex shading of build-
ing surfaces is also an actual problem. A preliminary analy-
sis is necessary to estimate access to sunlight and prevent
facade over shadowing its.
The purpose of the work is to determine the available solar
energy potential for a separate residential complex in the
city of Dnipro, taking into account the solar energy distribu-
tion throughout the year, local climatic conditions and
shading from surrounding buildings.
Characteristics of the urban residential complex of the city
of Dnipro. In this work a typical residential complex of five
buildings in the Sobornyi district of Dnipro was chosen to
assess the potential of solar energy. A satellite photo of this
complex (Fig. 1, a) was obtained using the free mapping
service of Google [14]. The scheme of the buildings of this
complex with orientation to the cardinal points is shown in
Fig. 1, b, and Table 1 outlines the geometric characteristics
of these buildings. The angle of each facade's normal rela-
tive to the south direction was determined taking into ac-
count the area of windows and structural elements of the
buildings. Solar collectors installation on the buildings roofs
at a 45 degree tilt with a south orientation was also studied.
Fig. 1. The urban complex in the Sobornyi district in the city of Dnipro:
I, II, III, IV, V - buildings number, 1, 2, 3, 4 – facades number; а) satellite photo; b) buildings plan
Table 1. Characteristics of the buildings of the urban complex
Building Facade
Angle of normal from south,
degrees
Height, m Width, m
Free surface area,
%
I
1 30
45
46 50
2 -60 16 100
3 -150 46 50
4 120 16 100
II
1 30
45
46 50
2 -60 16 100
3 -150 46 50
4 120 16 100
III
1 30
30
15 40
2 -60 66 50
3 -150 15 40
4 120 66 50
261
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Сонячна енергетика
Building Facade
Angle of normal from south,
degrees
Height, m Width, m
Free surface area,
%
IV
1 30
30
15 100
2 -60 46 50
3 -150 15 100
4 120 46 50
V
1 30
30
46 100
2 -60 16 50
3 -150 46 100
4 120 16 50
As shown in Fig. 1, the buildings of the selected residential
complex are located in such a way that they can create
shading on the surrounding buildings facades depending on
sun's position in the sky reducing available solar radiation.
The study of buildings facade shading for a residential
complex. To study the building facade shading depending
on their geometric location and sun's position in the sky,
we chose the method of physical modeling using a heliodon
- a device that simulate sunlight on the surface where mod-
els of buildings and structures are placed. A desktop helio-
don with a fixed light source and a movable flat surface that
can be rotated to change the orientation of the studied
structure was built, this scheme is shown in Fig. 2.
Fig. 2. Scheme of the experimental installation with a desktop heliodon^1 – light source, 2 – fixed base of the installation,
3 – flat working surface, 4 – flat support surface, 5 – rotation axis of the support surface
The stationary base of the device was made of a 20 mm thick
chipboard, and the supporting and working surfaces with di-
mensions of 500 x 600 mm were made of 10 mm plywood.
The working surface was connected to the supporting sur-
face with two metal hinges, which made it possible to change
the angle of inclination. The required inclination angle of the
working surface was fixed using a metal rotary clamp. The
working surface is rotated in the horizontal plane around an
axis fixed to the stationary base. A circular scale of rotation
degrees for the working surface around the axis was applied
to the installation base. Multimedia projector like the
VIVIBRIGHT GP90 was used as a radiation source for model-
ing sunlight falling on the working surface of heliodon, it al-
lows having a bright beam with small divergence.
A 1:500 scale geometric model of studied residential com-
plex was placed on the working surface of the heliodon. The
scale models of individual buildings were made of sheet
foam and fixed on the working surface according to the
scheme in Fig. 1.
The monthly shading facades of buildings was studied, for
this purpose the fifteenth day of each month was chosen.
The inclination angles and hourly for specified days
were calculated using a mathematical model [10], these
values determine the inclination angle of the heliodon
working surface relative to the base surface and the rota-
tion angle to the light source. Photo of Fig. 3 illustrates the
results of physical modeling of the building facades shading
for the studied residential complex.
Fig. 3. Model of buildings shading for the urban complex
as of: a) 8:00 on April 15; b) 10:00 on May 15
262
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Сонячна енергетика
Using the obtained results of physical modeling, the hourly
share of lighting for each facade per month was deter-
mined. Thus, the results for the specified building facades
were obtained per month.
Analyzing the obtained results, it is possible to conclude
that mutual shading of neighboring buildings of a residen-
tial complex can be significant, and therefore it can affect
the amount of solar radiation for each individual building.
Thus, analyzing the buildings orientation of the studied
complex, we see that facades 3 and 4 of all buildings are
almost always in the shade and their solar potential is insig-
nificant, so we can ignore it. At the same time, the condi-
tions of solar radiation on facades 1 and 2 are different for
all buildings, depending on the time of day and month, so
each such facade should be studied separately.
The study of solar potential of buildings facades in the res-
idential complex. Using the mathematical model [10], we
calculated solar irradiation I on buildings facades of the res-
idential complex, taking into account the orientation of the
specified facades for clear sky conditions and absence of
shadows for April 25, the results are presented in Fig. 4.
Fig. 4. The solar irradiation for facades and roof of building
1 for clear sky during April 25
Similarly, for each month we determine the average poten-
tial of solar irradiation during the day for the facades and
roof of building 1. The data obtained is represented in Ta-
ble 2.
Table 2. Average solar potential per day Qm for facades and roof of building 1 for clear sky, kWhhour/m2day
Month Facade 1 Facade 2 Facade 3 Facade 4 Roof
March 4,46 3,60 0,60 1,40 6,06
April 4,15 3,95 1,10 2,19 6,74
May 3,60 3,94 1,68 2,86 6,83
June 3,20 3,85 2,0 3,14 6,76
July 3,35 3,88 1,86 3,01 6,77
August 3,90 3,93 1,32 2,44 6,76
September 4,35 3,74 0,76 1,67 6,36
October 4,30 3,17 0,37 0,97 5,33
Using experimental data obtained through physical model-
ing of mutual shading between building facades, we calcu-
late solar irradiation during the day at different periods of
the year using a mathematical model. Fig. 5 shows solar ir-
radiation on facade 2 of building 1 for clear skies and taking
into account shading.
Fig. 5. The solar irradiation during the day on facade 2 of building 1 without shading and taking into account shadows: a)
April 15; b) June 15; c) September 15
263
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Сонячна енергетика
As can be seen from the figures above, solar irradiation on
the studied facade change significantly during the year
(spring, summer, autumn). The greatest value of solar radi-
ation on facade 2 falls on spring (April), in autumn (Septem-
ber) the radiation is less, but not significantly. In summer
(June) the solar irradiation on the specified facade is less,
this can be explained by the fact that in summer the aver-
age angle of inclination of the sun's rays to the vertical sur-
face of the facade is less.
It should also be noted that at certain times of the day,
shadows from neighboring buildings significantly reduce
the available solar radiation on the facade. For example, af-
ter 2 p.m., the available radiation on facade 2 drops from
627 to 63 W/m2 due to shading from other buildings.
Similarly, we determine the solar radiation on facade 1, in the
calculations we use the share of facade lighting d, obtained
from physical modeling shading by neighboring buildings. Fa-
cades 3 and 4 are oriented in space so that they are in the
shade most of the time, so their solar potential has no practical
significance. As a result, we calculate the full potential for
building 1 by summing the potentials of the two facades and
the roof. The obtained results of the average solar potential
per day for the 1st, 2nd facades and the roof of building 1 are
summarized monthly in Table 3. As can be seen, the solar po-
tentials of a building facade not accounting for shadows are
qualitatively different from the potentials taking into account
for shadows from neighboring buildings. The greatest facade
shading is observed in April and May, when the solar radiation
on the facade decreases by almost 3 times.
Table 3. Average daily solar radiation potential for building 1 without shading and with shading per month,
kWh/(m2day)
Month
Facade 1 Facade 2
Roof
without shading with shading without shading with shading
March 4,46 4,42 3,60 2,26 6,06
April 4,16 4,14 3,95 1,59 6,73
May 3,59 3,58 3,94 1,78 6,83
June 3,20 3,23 3,85 2,73 6,76
July 3,35 3,39 3,88 2,75 6,77
August 3,89 3,91 3,93 2,79 6,76
September 4,35 4,33 3,74 2,36 6,36
October 4,31 4,25 3,17 2,0 5,33
The next step involes determining the potential of solar en-
ergy EM or each building surface of the residential complex
during the month using the formula:
M
QNF
M
E = , kWh
where F – available surface area; m2;
N – number of days per month;
QМ - solar radiation, kWh.
Summing up the potential values for the month, it is possi-
ble to determine the solar potentials of each of the build-
ings and the entire residential complex during the year, EР
(kWh). The obtained data are summarized in Table 4. As
can be seen from the presented data, the solar potentials
of individual buildings of the residential complex have quite
different values. Thus, buildings 1, 2, 3 can receive approx-
imately the same energy of solar radiation per year, and
buildings 4 and 5 receive approximately 20 and 40% less so-
lar energy, due to differences in orientation.
Table 4. Annual solar potentials of buildings in the urban
complex
Building number Annual potential EР, MWh
1 2477,7
2 2698,9
3 2594,3
4 2113,0
5 1672,8
The study of cloudiness effect on solar potential of the
buildings facades of a residential complex. An additional
factor that can significantly affect the potential of solar ra-
diation is the presence of cloudiness. Data on the cloudi-
ness degree of the sky (%) in the city of Dnipro for 2023
were taken from the archive of the Ukrainian Hydromete-
orological Center [15,16]. Using a mathematical model and
data of the cloudiness degree for the period from April to
October 2023, the average solar potential per month for
264
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Сонячна енергетика
the facades of building 1 was determined. The calculation
results are presented in Table 5. Fig. 6 shows the solar
potential per day for facade 1 of building 1 for the selected
months of 2023.
Table 5. The results of calculations of the average solar potential per day (kWh/m2day) for clear skies and taking into
account cloudiness for the facades of building 1 for selected months of 2023
Month
cloudiness,
%
Facade
1 2 3 4
Clear Cloudy Clear Cloudy Clear Cloudy Clear Cloudy
March 42,8 4,42 2,53 3,60 2,06 0,60 0,34 1,41 0,81
April 31,6 4,14 2,83 3,95 2,70 1,10 0,75 2,19 1,50
May 39,2 3,58 2,18 3,94 2,40 1,69 1,03 2,85 1,73
June 34,2 3,23 2,12 3,85 2,53 2,00 1,32 3,14 2,07
July 21,6 3,39 2,66 3,88 3,04 1,85 1,45 3,01 2,36
August 19,7 3,91 3,14 3,93 3,16 1,31 1,05 2,43 1,95
September 28,3 4,33 3,10 3,74 2,68 0,76 0,54 1,66 1,19
October 42,7 4,25 2,43 3,17 1,82 0,44 2,52 0,96 0,55
Fig. 6. Solar potential diagram per day for facade 1 of house 1 for selected months of 2023
Similarly, we calculate the average solar potentials taking
into account cloudiness for the facades of buildings 2 – 5
and the annual potentials for these buildings (Table 6).
Table 6. Annual solar potentials for buildings of urban
complex taking into account cloudiness
Building number
Annual potential, MWh
without
cloudiness
with cloudiness
1 2477,74 1982,19
2 2698,93 2159,14
3 2594,38 2075,50
4 2113,05 1690,44
5 1672,82 1338,26
As can be seen from the above data, cloudiness reduces the
solar potential of each house in the residential complex by
approximately 20%. It should be noted that this value is not
constant and depends on climatic conditions, which can
change significantly each year. From the point of view of
available solar potential, 2023 was favorable, because in
the period from March to October there was little cloudi-
ness.
For practical use of solar potential, the houses in the resi-
dential complex must be equipped with solar collectors or
solar panels. Solar collectors, depending on the type, have
an average efficiency coefficient of 0.7 - 0.8. Therefore, the
total thermal energy for all five buildings can receive ap-
proximately 9245.53 0.75 = 6934.15 MWh.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
M
a
rc
h
A
p
ri
l
M
a
y
J
u
n
e
J
u
ly
A
u
g
u
s
t
S
e
p
te
m
b
e
r
O
c
to
b
e
r
Q
,k
W
*h
/m
2
*d
a
y
Clear
Cloudy
265
Відновлювана енергетика. № 2/2026 | Сонячна енергетика
CONCLUSIONS
The potential of solar energy for a residential complex in
the city of Dnipro was studied during the year. An experi-
mental device (heliodon) was built to study the shading of
the building facades of a residential complex. Using physi-
cal modeling, the share of facade lighting for studied build-
ings was determined for individual months. The mutual
shading between neighboring buildings of the residential
complex was also assessed and solar irradiation on the
building facades of the residential complex during the day
at different periods of the year were calculated. Using a
mathematical model, the average solar potentials per day
for the buildings of residential complex were calculated,
taking into account shading from neighboring buildings and
cloudiness of the sky. The annual solar potentials for the
buildings were also estimated. The modeling results show
that the studied residential complex can receive approxi-
mately 6934.15 MWh of energy per year. Such an analysis
can be used to determine the most suitable areas of the
building for optimal use of solar pot ential in urban devel-
opment conditions
REFERENCES
1. Vidnovlyuvani dzherela enerhiyi: vydannya druhe,
dopovnene / Za zah. red. S.O. Kudri. Kyyiv: Instytut
vidnovlyuvanoyi enerhetyky NANU, 2024. 492 с. (ukr.)
2. Derzhavne ahentstvo z enerhoefektyvnosti ta
enerhozberezhennya Ukrayiny. Internet-resurs:
https://saee.gov.ua/diialnist/vidnovliuvalna-
enerhetyka. (ukr.)
3. Atlas enerhetychnoho potentsialu vidnovlyuvanykh
dzherel enerhiyi Ukrayiny: Vydannya tretye,
onovlene/za zah. red. S.O. Kudri. – Kyiv: Instytut
vidnovlyuvanoyi enerhetyky NAN Ukrayiny, 2024. –
56 с. (ukr.)
4. Voznyak O. T. Enerhetychnyy potentsial sonyachnoyi
enerhetyky ta perspektyvy yoho vykorystannya v
Ukrayini / O.T. Voznyak, M.Ye. Yaniv // Visn. Nats. untu
"Lviv. politekhnika". Teoriya i praktyka bud-va. - 2010. -
N 664. - С. 7-10. (ukr.)
5. European Parliament, Directive 2010/31/EU of the
European Parliament and of the Council of 19 May
2010 on the energy performance of buildings, The
European Parliament and the Council of the European
Union (Ed.) Directive 2010/31/EU, Brussels, 2010.
6. C. S. Gooda, G. Lobaccaroa, S. Hårklaub. Optimization
of solar energy potential for buildings in urban areas –
a Norwegian case study. Energy Procedia, 58, 2014. –
pp. 166 – 171.
7. N. Mohajer, A. Gudmundsson, T. Kunckler, G.
Upadhyay, D. Assouline, J.H. Kämpf, J.L. Scartezzini A
solar-based sustainable urban design: the effects of
city-scale street-canyon geometry on solar access in
Geneva, Switzerland. Applied Energy, vol. 240, April
2019, pp. 173–190.
8. Matuska T. and Zmrhal V. Shading analysis of facade
collectors in urban environment. Proceedings 1st
International Conference on Solar Heating, Cooling and
Buildings (EUROSUN 2008) Lisbon, Portugal, 7 – 10
October 2008, vol. 1, pp. 568–574.
9. Solar energy in the city: Data-driven review on urban
photovoltaics J. McCarty a,b,∗ , C. Waibel a,b , S.W.
Leow c , A. Schlueter Renewable and Sustainable
Energy Reviews Volume 211, April 2025, 115326
10. Reshetnyak, I., Kovalyov , S., Kozlov , Y., Pavlus, S., &
Shkrabets , F. (2026). A MATHEMATICAL MODEL FOR
ESTIMATION OF SOLAR ENERGY POTENTIAL IN
MODERN URBAN DEVELOPMENT. Vidnovluvana
Energetika , (1(84), 187-
200. https://doi.org/10.36296/1819-
8058.2026.1(84).187-200
11. Y. El Mghouchi, A. El Bouardi, Z. Choulli, T. Ajzoul. New
model to estimate and evaluate the solar radiation.
Int. Journal of Sustainable Built Environment, 2014,
vol. 3, issue 2. – pp. 225–234.
12. Romanko Ya.V., Reshetnyak Y.L. Modelyrovanye
perenosa solnechnoho yzluchenyya v uzkykh
kanonakh, obrazovannыkh zdanyyamy y
sooruzhenyyamy. Teplotekhnika, enerhetyka ta
ekolohiya v metalurhiyi: kolektyvna monohrafiya. U
dvokh knyhakh. – Knyha persha / Pid zahalnoyu
redaktsiyeyu d.t.n., prof. Yu.S. Proydaka. – Dnipro:
Nova ideolohiya, 2017. – S. 250–255. (ukr.)
13. Global Horizontal Irradiance Clear Sky Models:
Implementation and Analysis. Sandia National
Laboratories. Report 2012–2389, 2012. – 67 p.
14. Kartohrafichnyy servis vid kompaniyi Google. Internet-
resurs: https://www.google.com.ua/maps/place/
15. Dani Ukrayinskoho hidrometeorolohichnoho tsentru.
Internet-resurs: https://meteo.ua/archive/164/dnepr-
dnepropetrovsk/.
16. https://www.meteoblue.com/en/weather/historyclim
ate/weatherarchive/dnipro_ukraine_709930
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261919303046#!
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261919303046#!
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261919303046#!
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261919303046#!
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261919303046#!
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261919303046#!
https://www.sciencedirect.com/journal/renewable-and-sustainable-energy-reviews
https://www.sciencedirect.com/journal/renewable-and-sustainable-energy-reviews
https://www.sciencedirect.com/journal/renewable-and-sustainable-energy-reviews/vol/211/suppl/C
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2026.1(84).187-200
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2026.1(84).187-200
https://www.google.com.ua/maps/place/
https://meteo.ua/archive/164/dnepr-dnepropetrovsk/
https://meteo.ua/archive/164/dnepr-dnepropetrovsk/
https://www.meteoblue.com/en/weather/historyclimate/weatherarchive/dnipro_ukraine_709930
https://www.meteoblue.com/en/weather/historyclimate/weatherarchive/dnipro_ukraine_709930
|
| id | veorgua-article-632 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-10T01:00:25Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/8e/27d42fa448688c11c171bf6ae50c778e.pdf |
| spelling | veorgua-article-6322026-07-09T12:14:07Z THE STUDY OF AVAILABLE SOLAR ENERGY POTENTIAL FOR URBAN COMPLEX IN THE CITY OF DNIPRO ДОСЛІДЖЕННЯ ДОСТУПНОГО ПОТЕНЦІАЛУ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГІЇ ДЛЯ ЖИТЛОВОГО КОМПЛЕКСУ В УМОВАХ МІСТА ДНІПРА Reshetnyak , I. Kovalyov , S. Kozlov , Y. Shkrabets , F. solar potential, energy efficiency, mathematical model, heliodon, residential complex. cонячний потенціал, енергоефективність, математичне моделювання, геліодон, житловий комплекс. This paper presents a study of the solar energy potential for buildings of an urban complex in the city of Dnipro during the year. For this purpose, an approach where mathematical simulation and physical models are combined to estimate the shading of facades by surrounding buildings and structures. To assess the solar potential of a residential complex, at first, the model calculates the maximum solar potential for certain structures, provided there are no obstacles, in the second stage, the potential is determined taking into account the complex geometry of buildings and their mutual shading, and in the third stage, the effect of cloudiness of the sky is taken into account. The obtained results are important for improving an existing system or for choosing the most efficient solar technologies (solar thermal and photovoltaic).  У цій роботі представлено дослідження потенціалу сонячної енергії для житлового комплексу міста Дніпра протягом року. Для цього впроваджено підхід, заснований на спільному використанні математичного та фізичного моделювання із застосуванням експериментальної установки, що дає змогу оцінювати затінення фасадів навколишніми будинками та спорудами. Для оцінки сонячного потенціалу житлового комплексу в моделі розраховується на першому етапі максимальний сонячний потенціал для визначених споруд за умови відсутності перешкод, на другому етапі визначається потенціал з урахуванням складної геометрії будівель та їх взаємного затінення, і на третьому етапі враховується вплив хмарності неба. Отримані результаті важливі для покращення вже існуючої системи або для вибору найефективніших сонячних технологій (сонячної теплової та фотоелектричної).  Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2026-06-30 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/632 10.36296/1819-8058.2026.2(85).252-265 Vidnovluvana energetika ; No. 2(85) (2026): Scientific and applied Journal renewable energy ; 252-265 Возобновляемая энергетика; № 2(85) (2026): Scientific and applied Journal renewable energy ; 252-265 Відновлювана енергетика; № 2(85) (2026): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 252-265 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2026.2(85) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/632/543 Copyright (c) 2026 Vidnovluvana energetika |
| spellingShingle | solar potential energy efficiency mathematical model heliodon residential complex. Reshetnyak , I. Kovalyov , S. Kozlov , Y. Shkrabets , F. THE STUDY OF AVAILABLE SOLAR ENERGY POTENTIAL FOR URBAN COMPLEX IN THE CITY OF DNIPRO |
| title | THE STUDY OF AVAILABLE SOLAR ENERGY POTENTIAL FOR URBAN COMPLEX IN THE CITY OF DNIPRO |
| title_alt | ДОСЛІДЖЕННЯ ДОСТУПНОГО ПОТЕНЦІАЛУ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГІЇ ДЛЯ ЖИТЛОВОГО КОМПЛЕКСУ В УМОВАХ МІСТА ДНІПРА |
| title_full | THE STUDY OF AVAILABLE SOLAR ENERGY POTENTIAL FOR URBAN COMPLEX IN THE CITY OF DNIPRO |
| title_fullStr | THE STUDY OF AVAILABLE SOLAR ENERGY POTENTIAL FOR URBAN COMPLEX IN THE CITY OF DNIPRO |
| title_full_unstemmed | THE STUDY OF AVAILABLE SOLAR ENERGY POTENTIAL FOR URBAN COMPLEX IN THE CITY OF DNIPRO |
| title_short | THE STUDY OF AVAILABLE SOLAR ENERGY POTENTIAL FOR URBAN COMPLEX IN THE CITY OF DNIPRO |
| title_sort | study of available solar energy potential for urban complex in the city of dnipro |
| topic | solar potential energy efficiency mathematical model heliodon residential complex. |
| topic_facet | solar potential energy efficiency mathematical model heliodon residential complex. cонячний потенціал енергоефективність математичне моделювання геліодон житловий комплекс. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/632 |
| work_keys_str_mv | AT reshetnyaki thestudyofavailablesolarenergypotentialforurbancomplexinthecityofdnipro AT kovalyovs thestudyofavailablesolarenergypotentialforurbancomplexinthecityofdnipro AT kozlovy thestudyofavailablesolarenergypotentialforurbancomplexinthecityofdnipro AT shkrabetsf thestudyofavailablesolarenergypotentialforurbancomplexinthecityofdnipro AT reshetnyaki doslídžennâdostupnogopotencíalusonâčnoíenergíídlâžitlovogokompleksuvumovahmístadnípra AT kovalyovs doslídžennâdostupnogopotencíalusonâčnoíenergíídlâžitlovogokompleksuvumovahmístadnípra AT kozlovy doslídžennâdostupnogopotencíalusonâčnoíenergíídlâžitlovogokompleksuvumovahmístadnípra AT shkrabetsf doslídžennâdostupnogopotencíalusonâčnoíenergíídlâžitlovogokompleksuvumovahmístadnípra AT reshetnyaki studyofavailablesolarenergypotentialforurbancomplexinthecityofdnipro AT kovalyovs studyofavailablesolarenergypotentialforurbancomplexinthecityofdnipro AT kozlovy studyofavailablesolarenergypotentialforurbancomplexinthecityofdnipro AT shkrabetsf studyofavailablesolarenergypotentialforurbancomplexinthecityofdnipro |