O desempenho de protetores solares fotovoltaicos integrados a edifícios institucionais

Autores

DOI:

https://doi.org/10.20396/parc.v13i00.8664618

Palavras-chave:

Sistemas fotovoltaicos, Protetores solares, Eficiência energética

Resumo

A energia solar fotovoltaica é uma importante fonte de energia renovável que reduz o impacto ambiental e aproxima a geração elétrica das unidades de consumo, diminuindo as perdas na transmissão de energia. Além disso, as características geométricas dos módulos fotovoltaicos permitem a sua integração com a envoltória do edifício, estabelecendo componentes passivos para a promoção da eficiência energética. Quando instalados nas unidades consumidoras na forma de protetores solares, os módulos fotovoltaicos limitam os ganhos térmicos nos ambientes internos a partir do controle da incidência de irradiação solar, podendo também reduzir o consumo energético por climatização. Assim, este artigo avaliou o desempenho de propostas de protetores solares fotovoltaicos integrados ao edifício Instituto de Redes Inteligentes da Universidade Federal de Santa Maria quanto à geração de energia elétrica e a influência no consumo elétrico da edificação. Para isso, foi avaliada a geração energética do conjunto fotovoltaico, através de simulação no software PVsyst v6.8, e estimado o consumo energético na edificação no software DesignBuilder v6.1. A partir das simulações, verificou-se que os protetores solares fotovoltaicos, compostos por 34 módulos, apresentaram desempenho superior ao conjunto de mesma quantidade de módulos e instalado na cobertura do modelo virtual, desenvolvendo uma redução de 21,94 MWh/m².ano na resultante energética do modelo. Assim, a inserção de módulos fotovoltaicos na forma de protetores solares surge como alternativa para a integração em edificações com área de cobertura reduzida, apresentando geração similar aos sistemas tradicionais, além de permitir a diminuição do consumo elétrico.

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Biografia do Autor

Maurício Picetti dos Santos, Universidade Federal de Santa Maria

Mestrado em Arquitetura, Urbanismo e Paisagismo na Universidade Federal de Santa Maria (Santa Maria - RS, Brasil).

Ísis Portolan dos Santos, Universidade Federal de Santa Maria

Doutorado em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Santa Catarina. Professora na Universidade Federal de Santa Maria (Santa Maria - RS, Brasil).

Isabel Tourinho Salamoni, Universidade Federal de Pelotas

Doutorado em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Santa Catarina. Professora Adjunta da Universidade Federal de Pelotas (Pelotas - RS, Brasil).

Referências

ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15.220-2. Desempenho térmico de edificações. Parte 2: Método de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de elementos e componentes de edificações. Rio de Janeiro: ABNT, 2005.

ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16.401-3: Instalações de ar-condicionado - Sistemas centrais e unitários. Parte 3: Qualidade do ar interior. Rio de Janeiro: ABNT, 2008.

ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR ISO/CIE 8.995-1. Iluminação de ambientes de trabalho. Parte 1: Interior. Rio de Janeiro: ABNT, 2013.

ABSOLAR. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA. Energia solar voltaica no Brasil: Infográfico ABSOLAR. São Paulo, SP, 2020. Disponível em: https://www.absolar.org.br/mercado/infografico/. Acesso em: 22 dez. 2020.

ANEEL. AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA Perdas de Energia Elétrica na Distribuição. Edição 01. Brasília, DF, 2020. Disponível em: https://antigo.aneel.gov.br/documents/654800/18766993/Relat%C3%B3rio+Perdas+de+Energia_+Edi%C3%A7%C3%A3o+1-2021.pdf/143904c4-3e1d-a4d6-c6f0-94af77bac02a. Acesso em: 14 jan 2020.

ANEEL. AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA. Resolução Normativa nº 687/2015: altera a Resolução Normativa nº 482, de 17 de abril de 2012, e os Módulos 1 e 3 dos Procedimentos de Distribuição – PRODIST. Brasília, DF, 2015. Disponível em: http://www2.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdf. Acesso em: 20 dez. 2020.

ASHRAE. AMERICAN SOCIETY OF HEATING, REFRIGERATING AND AIR CONDITIONING ENGINEERS. ASHRAE Standard 90.1: Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buildings. Atlanta: ASHRAE, 2019. Disponível em: https://www.techstreet.com/ashrae/standards/ashrae-90-1-2019-i-p?gateway_code=ashrae&product_id=2088527. Acesso em: 18 dez. 2021.

BITTENCOURT, L.; CÂNDIDO, C. Introdução à ventilação natural. 2. ed. Maceió: EdUFAL, 2006. 163 p.

CARTANA, R. P.; PEREIRA, F. O. R. Elementos de controle solar desenvolvidos com modelagem paramétrica e algoritmos evolutivos. PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção, Campinas, v. 7, n. 3, p. 133–144, out. 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.20396/parc.v7i3.8647516. DOI: https://doi.org/10.20396/parc.v7i3.8647516

DESIGNBUILDER. Defining set point temperature and RH schedules. 2010. Disponível em: https://designbuilder.co.uk/helpv4.2/Content/Defining_setpoint_temperature_schedules.htm. Acesso em: 05 jun. 2020.

DOBRZYCKI, A.; KURZ, D.; MIKULSKI, S.; WODNICKI, G. Analysis of the Impact of Building Integrated Photovoltaics (BIPV) on Reducing the Demand for Electricity and Heat in Buildings Located in Poland. Energies, v.13, n. 10, 2020. DOI: https://doi.org/10.3390/en13102549. DOI: https://doi.org/10.3390/en13102549

ELETROBRÁS. CENTRAIS ELÉTRICAS BRASILEIRAS. Manual para aplicação do RTQ-R: baseado na Portaria nº 18/2012. Versão 1. Rio de Janeiro: Eletrobrás/ Procel, 2012. Disponível em: http://www.pbeedifica.com.br/sites/default/files/projetos/etiquetagem/residencial/downloads/Manual_de_aplica%C3%A7%C3%A3o_do_%20RTQ-R-v01.pdf. Acesso em: 21 dez. 2020.

EPE. EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA. Balanço Energético Nacional 2020: Ano base 2019. Rio de Janeiro: EPE, 2020. 292 p. Disponível em: https://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-479/topico-528/BEN2020_sp.pdf. Acesso em: 14 jan 2020.

EPE. EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA. Plano Decenal de Expansão de Energia 2026. Brasília: Ministério de Minas e Energia Empresa de Pesquisa Energética, 2017. Disponível em: https://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-40/PDE2026.pdf. Acesso em: 8 out. 2021.

EVANGELISTI, L.; GUATTARI, C.; ASDRUBALI, F.; VOLLARO, R. L. An experimental investigation of the thermal performance of a building solar shading device. Journal of Building Engineering, v. 28, Mar. 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.101089. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.101089

GHOSH, A.; NEOGI, S. Effect of fenestration geometrical factors on building energy consumption and performance evaluation of a new external solar shading device in warm and humid climatic condition. Solar Energy, v. 169, p. 94–104, July 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.04.025. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.04.025

HOFER, J.; GROENEWOLT, A.; JAYATHISSA, P.; NAGY, Z.; SCHLUETER, A. Parametric analysis and systems design of dynamic photovoltaic shading modules. Energy Science & Engineering, v. 4, n. 2, p. 134-152, Mar. 2016. DOI: https://doi.org/10.1002/ese3.115. DOI: https://doi.org/10.1002/ese3.115

INMET. INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA. Normais climatológicas 1961-1990. Brasília: INMET, 1992. Disponível em: https://portal.inmet.gov.br/normais. Acesso em: 17 dez. 2021.

INMETRO. INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, NORMALIZAÇÃO E QUALIDADE INDUSTRIAL. Anexo geral V: Catálogo de propriedades térmicas de paredes, coberturas e vidros. Portaria no 50/2013. Rio de Janeiro, 2017. Disponível em: http://www.inmetro.gov.br/consumidor/produtospbe/regulamentos/anexov.pdf. Acesso em: 8 dez. 2021.

INMETRO. INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, NORMALIZAÇÃO E QUALIDADE INDUSTRIAL. Portaria Nº 42, de 24 de fevereiro de 2021. [Aprova a Instrução Normativa Inmetro para a Classificação de Eficiência Energética de Edificações Comerciais, de Serviços e Públicas (INI-C) que aperfeiçoa os Requisitos Técnicos da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos (RTQ-C). Diário Oficial da União: Edição 45, Seção 1, p. 44. Brasília, DF, 24 fev. 2021. Disponível em: http://www.inmetro.gov.br/legislacao/rtac/pdf/RTAC002707.pdf. Acesso em: 08 dez. 2021.

ISO. INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARD. ISO 7730: moderate thermal environments: determination of the PMV and PPD Indices and Specification of the conditions of Thermal Comfort. Geneva: ISO, 2005.

JOVANOVIC, J.; SUNB, X.; STEVOVIC, S.; CHEN, J. Energy-efficiency gain by combination of PV modules and Trombe wall in the low-energy building design. Energy and Buildings, v. 152, p. 568-576, Oct. 2017. DOI: 10.1016/j.enbuild.2017.07.073. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2017.07.073

LAMBERTS, R.; DUTRA, L.; PEREIRA, F. O. R. Eficiência energética na arquitetura. 3. ed. Rio de Janeiro: Eletrobrás/ PROCEL: Ministério de Minas e Energia, 2014. 366 p.

LEITZKE, R. K.; CUNHA, E. G.; SILVA, O., M.; SILVA, A. C. S. B.; BELTRAME, C. M. Avaliação de dispositivos de proteção solar fixos e automatizados para edifício residencial. PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção, Campinas, v. 8, n. 1, p. 59–72, 2017. DOI: https://doi.org/10.20396/parc.v8i1.8649657. DOI: https://doi.org/10.20396/parc.v8i1.8649657

LI, X.; PENG, J.; LI, N.; WANG, M.; WANG, C. Study on optimum tilt angles of photovoltaic shading systems in different climatic regions of China. Procedia Engineering, v. 205, p. 1157-1164, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.10.185. DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.10.185

PEREIRA, I. M.; SOUZA, R. V. G. Proteção Solar em Edificações Residenciais e Comerciais: Desenvolvimento de Metodologia. In: ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO-ENTAC, 12, Fortaleza, 2008. Anais [...]. Porto Alegre: ANTAC, 2008.

PROCEL. PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA. Módulos Fotovoltaicos. 2021. Disponível em: http://www.procelinfo.com.br/main.asp?View=%7BB70B5A3C-19EF-499D-B7BC-D6FF3BABE5FA%7D. Acesso em: 4 fev. 2022.

RODRIGUES, T. T. V.; CARLO, J. C.; OLIVEIRA FILHO, D. Modelagem térmica de fotovoltaicos semitransparentes: impactos na eficiência da célula e no desempenho da zona. PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção, Campinas, v. 9, n. 4, p. 305–318, 2018. DOI: https://doi.org/10.20396/parc.v9i4.8652785. DOI: https://doi.org/10.20396/parc.v9i4.8652785

RUSCHEL, C. S.; GASPARIN, F. P.; KRENZINGER, A. Determinação da capacidade térmica de módulos fotovoltaicos de diferentes tecnologias. Revista Brasileira de Energia Solar. v. 6, n. 2, dec. 2015. Disponível em: https://rbens.emnuvens.com.br/rbens/article/view/130/129. Acesso em: 15 jan. 2021.

RÜTHER, R. Edifícios solares fotovoltaicos: o potencial da geração solar fotovoltaica integrada a edificações urbanas e interligada à rede elétrica pública no Brasil. Florianópolis: UFSC/ LABSOLAR, 2004. 114 p. Disponível em: https://fotovoltaica.ufsc.br/sistemas/livros/livro-edificios-solares-fotovoltaicos.pdf. Acesso em: 15 jan. 2021.

STAMATAKIS, A.; MANDALAKI, M.; TSOUTSOS, T. Multi-criteria analysis for PV integrated in shading devices for Mediterranean region. Energy and Buildings, v. 117, p. 128-137, Apr. 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.02.007. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.02.007

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Publicado

2022-06-01

Como Citar

SANTOS, M. P. dos; SANTOS, Ísis P. dos .; SALAMONI, I. T. O desempenho de protetores solares fotovoltaicos integrados a edifícios institucionais. PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção, Campinas, SP, v. 13, n. 00, p. e022019, 2022. DOI: 10.20396/parc.v13i00.8664618. Disponível em: https://periodicos.sbu.unicamp.br/ojs/index.php/parc/article/view/8664618. Acesso em: 9 dez. 2022.