Energia solar

Energia solar:

Uma alternativa para as cidades?

Para a arquitetura?

SEU DIÂMETRO É 109 VEZES MAIOR

QUE O DA TERRA

SÓ ELE CONCENTRA 98%DA MASSA TOTAL DO SISTEMA SOLAR

SUA TEMPERATURA SUPERFICIAL É DE

~ 6.000 oC

A distância média da Terra ao Sol é de

150 milhões de km

A radiação solar fornece anualmente para a atmosfera terrestre

1,5 x 1018 kWh de energia

A quantidade de energia solar (CALOR)que chega, por unidade de tempo e por unidade de área, a uma superfície

perpendicular aos raios solares, à distância média Terra-Sol, se chama constante solar, e vale :

1367 w / m2

Esse valor da constante solar é medido por satélites logo acima

da atmosfera terrestre.

Hoje, poluição planetária, aquecimento global, escassez dos combustíveis fósseis, crises econômicas nos orientam para a busca de alternativas energéticas menos agressivas e mais duradouras.

Comercial de energia solar EUA

Há muito tempo aprendemos a utilizar a energia recebida do sol.

ALGUNS USOS MAIS COMUNS:

Arquimedes (287 a.C. - 212 a.C.)

Secador de cabelo solar

Carelman – Catalogue d´objets introuvables

HOMEMSOL

E ARQUITETURA

Aristarco de Samos (310-230 a.c.)

A primeira hipótese da rotação da Terra em torno do Sol.

Ruinas de Chankillo, Perú

Assentamento Anasazi

Colorado, EUA

Bar-sur-Loup Fr

Bonifacio Córsega

Bonifacio Córsega

Auribeau-sur-Siagne Fr

Auribeau-sur-Siagne - Fr

Positano It

Energia e consumo

Em 2003 o planeta teve um consumo de energia de 10.579 Mtep

Com instalações fotovoltaicas instaladas em cada um dos pontos indicados no mapa,

poderiam ser produzidos

13.567 Mtep ao ano.

Em 2003 o planeta teve um consumo de energia de 10.579 Mtep

Com centrais elétricas solares instaladas em cada um dos pontos indicados no

mapa a seguir, poderiam ser produzidos 3.567 Mtep ao ano.

AQUECEDORES DE ÁGUA SOLARESDe acordo com um levantamento da DASOL

(Departamento Nacional de Aquecimento Solar da Associação Brasileira de Refrigeração, Ar

condicionado, Ventilação e Aquecimento – ABRAVA), cada 1 m2 de coletor instalado permite os seguintes

benefícios para o meio ambiente:

• Evitar a inundação de 56 m2 para geração de energia elétrica;

• Economizar 66 litros de diesel por ano;

• Economizar 55 kg de gás de cozinha por ano;

• Evitar o uso de usinas termo elétricas e de energia nuclear;

• Economizar 73 litros de gasolina por ano;

• Eliminar a queima de 220 kg de lenha por ano;

• Proporcionar a economia com gasto de energia elétrica.

CENTRAIS SOLARES

Central Solar de Odeillo – Font Romeu, França

Em funcionamento desde 1970

Solar Tower, Austrália. Projeto de estação térmica de 1Km de altura.

Geração de 200 Megawatts

Na terra do Sol

“ O sol batendo no solo do Brasil equivale por dia à energia gerada em 24 horas por 320.000 usinas hidrelétricas de

Itaipu.”

J.W.Bautista Vidal –O Poder dos Trópicos

Matriz energética brasileira.

Fonte: Pereira, Ennio B. p.9

Cidade consomem

40%De toda a energia elétrica

produzida

O aproveitamento da energia solar nas

cidades surge com a perspectiva de

economia no consumo de energia elétrica.

LEIS DE ENERGIA SOLAR em

municípios brasileiros contemplam

principalmente o aquecimento de água para

uso doméstico.

2007 / 2008

Sócrates explicou que, nas casas orientadas para o sul, os raios do sol penetravam durante o inverno enquanto que, nos meses de

verão eram barrados pelos pórticos. Citado por Xenofonte (431 – 355 a.C.) em Memorabilia, Livro III,

cap. VIII,

Reconstituição de uma casa grega da cidade de Priene

Propaganda para o CLIMAX, primeiro aquecedor solar comercial, patenteado em 1891, EUA.

Quanto ao aproveitamento da energia solar, para aquecimento de água ou dos ambientes construídos, nada de novo no front...

Propaganda dos aquecedores solares climax – Anos 1890, EUA

Residência com aquecedor solar em Pasadena, Califórnia, 1911

Nada mesmo...

Horace Bénédicte de Saussure,

naturalista e geólogo suíço (1740-1799)

inventou, em 1767,

o primeiro coletor solar plano

para aquecimento de água,

que ele apelida de “caixa quente”

FOTOVOLTAICOS

Já, o efeito fotovoltaico foi descoberto pela primeira vez em 1839

por Edmond Becquerel e as primeiras células fotoelétricas foram

construídas a partir de 1883, por Charles Fritts.

Sua aplicação realmente se difundiu a partir da década de 1950.

A empresa japonesa KYOSEMI, em Kyoto, desenvolveu uma célula solar esférica com

uma eficiência de 20%.

Célula solar, feita de silício poli-cristalino

Célula solar fotovoltaicas desenvolvida pela AIST

A empresa japonesa Nihon Sistemas de Telecomunicações desenvolve

vidros com células fotovoltaicas integradas, por ora capazes de

alimentar um computador e carregar o seu telefone celular.

Sol, energia e leis

A Lei no 14.459, de 3 de julho de 2007, decorrente do projeto de Lei no

313/06, é um acréscimo a Lei no 11.228, de 25 de junho de 1992:

o Código de Obras e Edificações do Município de São Paulo atualmente

em vigor.

Trata do uso da energia solar (calor) e dispõe sobre as instalações de

sistemas de aquecimento de água por meio do aproveitamento da energia

solar, nas edificações novas no Município de São Paulo, destinadas às

categorias de uso residencial e não-residencial.

O Decreto nº 49.148,

de 21 de janeiro de 2008, completa, com algumas alterações, e regulamenta

a lei anterior.

O sol e a lei

Textos de autoria do jurisconsulto romano Domitius Ulpianus, durante

o império de Alexandre Severus (século III d.C.) tratam do direito à luz

do sol.

Tão notável foram as sentenças proferidas por Ulpianus ao proibir a

construção de edifícios que sombreassem heliocamini existentes que

leis garantindo o direito à luz do sol foram introduzidas,

quatro séculos depois, nos Códigos Justinianos.

Obs. A maior parte do Corpus Júris Civilis romano foi extraída dos

escritos de Ulpianus.

O Código Justiniano

(Nouus Iustinianus Codex, Bizâncio, 534 A.D.)

continha leis que protegiam o direito à luz do sol,

garantindo que os Heliocamini e

edifícios públicos, principalmente,

não fossem prejudicados

pela sombra de novas edificações vizinhas.

Heliocaminus

Gravuras de Giovani Batista Piranesi (1720 – 1778) representando ruínas

na Roma do século XVIII.

Relógio de Augustus

30 d.C. Roma

SÉCULO XXI

E hoje ?

O código de obras Arthur SaboyaLei no 3.427 de 19 de Novembro de 1929

Capítulo III, parágrafo 1 - Insolação

Art. 152 – Nenhuma edificação poderá ser executada

desde que as paredes erguidas na linha divisória

prejudiquem a insolação legal dessas áreas comuns

dos prédios vizinhos já edificados.

(NETTO, 1947, p.48)

A altura máxima dos prédios é condicionada à largura da rua

Width of street < 9 m a = 63, 43º

9 m < Width of street < 12 m a = 68,19º

12 m < Width of street a = 71, 56º

O código atualLei nº 11.228, de 25 de Junho de 1992

A altura dos edifícios decorre de cálculos da taxa de

ocupação e do coeficiente de aproveitamento do lote.

Os recuos são fixos.

1960’

2000’

Lei e Decreto determinam a obrigatoriedade de instalação de Sistema

de Aquecimento Solar (SAS) em todo projeto, residencial ou não, com

mais de 3 banheiros.

Piscinas aquecidas, novas ou existentes deverão instalar SAS.

A aplicação da lei poderá acarretar uma economia de até 40%

no consumo de energia elétrica doméstico.

A Lei da energia solar em São Paulo

X

O VILÃO A REDENÇÃO

Efeito imediato esperado

Aquecedor de água solar

Para água quente, a solução é simples:

Aquecedor de água solar

Ousada, arrojada, sofisticada ?

Painéis aquecedores de água

Ou painéis fotovoltaicos

A médio e longo prazo, no Brasil, pode-se prever a produção doméstica de eletricidade.

Adaptados às coberturas

O futuro ?

Transformando a paisagem...

Desenho de Luciano Dutra in Eficiência energética na arquitetura

de Roberto Lamberts e Fernando O.R. Pereira, 1997

Ceci n’est pas une pipe...

E quanto à arquitetura?

Na arquitetura, estamos interessados em

conhecer a quantidade de energia por unidade de

área e por unidade de tempo que chega em um

determinado lugar da superfície da Terra, que

chamamos insolação do lugar.

A insolação varia de acordo com o lugar, com a

hora do dia e com a época do ano.

LUZ E CALOR DO SOL PODEM SER APROVEITADOS

EM ARQUI9TETURADE MANEIRA:

* DIRETA (SISTEMAS PASSIVOS), OU

* INDIRETA (SISTEMAS ATIVOS) TRANSFORMANDO A

RADIAÇÃO

INCIDENTE EM FORMA DE ENERGIA UTILIZÁVEL .

A QUANTIDADE DE ENERGIA APROVEITÁVEL DEPENDE:

* DA EFICIÊNCIA DOS SISTEMAS,

* DA ÁREA DE CAPTAÇÃO,

* DO ÂNGULO DE INCIDÊNCIA DOS RAIOS SOLARES.

A EFICIÊNCIA DOS SISTEMAS PASSIVOS, NA ARQUITETURA,

DEPENDE:

* DA RELAÇÃO ENTRE O VOLUME INTERNO E AS ÁREAS DE

CAPTAÇÃO.

ASSIM, A FORMA, A ORIENTAÇÃO E A DISPOSIÇÃO NO TERRENO

DOS EDIFÍCIOS DESTINADOS A UTILIZAR A ENERGIA SOLAR

DEPENDEM:

* DE SUAS RELAÇÕES COM AS TRAJETÓRIAS APARENTES DO SOL,

* DA RELAÇÃO ENTRE EFICIÊNCIA E ÁREA DE CAPTAÇÃO, E

* DA RELAÇÃO ENTRE O VOLUME INTERNO E AS ÁREAS DAS

ENVOLTÓRIAS.

BRASÍLIA, 1960’

Paulo Mendes da Rocha

Affonso Eduardo Reidy

Vilanova Artigas

Carlos Barjas Millán – Casa D’Elboux 1960 SP

Arquitetura e direito ao sol

Lelé

Oscar Niemeyer

Eduardo Affonso Reidy

Zanetini

Guilherme Motta

Candi Hirano

Le Corbusier

Frank Lloyd Wright

Falling water

Sol e design

Carregador de i-pod e celulares

design de Vivien Muller

Lanterna solar

Luminária “Corona” para jardins - design por Shane Kohatsu e Emi Fujita, Japão

Avião solar „Impulse‟ 2008

Dassault Aviation, l‟Agence Spatiale Européenne et l‟Ecole

Polytechnique Fédérale de Lausanne

Aeronave solar Helios - NASA

Reino Unido

Emirados

Árabes Brasil

L’Anémelectroréculpédalicoupeventombroparacloucycle - 1890Bicicleta solar - 2005

Energia solar e edificações

Outro caminho

Vilarejo, Alemanha, ‘2000

SOLARSIEDLUNG Conjunto habitacional,

Freiburg, Alemanha

Incorporar, adaptar, disfarçar....?

Casa solar passiva em Salzburg Aus., 1980:

Eng. Heinz Eggert

CasaS em Freiburg, Alemanha, 1980

ATIVO

Casa de adobe no Novo México EUA

OU PASSIVO

Um caminho possível

Casa de Steve Baer, Corrales, New Mexico, EUA, 1971.

Uma arquitetura solar?

Exemplos de parede Trombe

Esquema de funcionamento de uma parede Trombe

Quebra-capta sol

Projeto: Arq. Boris Villén

O “Nautilus Earthship”, em Taos, Novo México, 1996.

Arquiteto: Michael Schirber

Redesenhar...

Prefeitura de Gifu,

Japão:

O “Solar Ark” da Sanyo

5,046 painéis solares,

podem produzir

530,000 kWh ao ano

Casa solar da Universidade de Michigan, EUA, 2007

Robert Ramey Harry Giles

Complexo habitacional

construído na Alemanha.

Totalmente fechado a vidro e

painéis solares. O complexo

cobre cerca de 11.500 m2.

Todo este vidro cria um

microclima interno agradável.

Os painéis solares integrados

no telhado e nas paredes têm

uma capacidade de 1 megawatt,

produzindo cerca de 650.000

kWh de energia por ano, mesmo

sob os céus cinzentos da

Alemanha, ou seja, produzem o

dobro da energia que necessita

o complexo.

Casa solar rotativa

“Heliotrop”

Freiburg, Ale

Arquiteto: Rolf Dish, 2007

Stade de Suisse Wankdorf

Luscher, Schwaar e Rebmann arquitetos

Berna, Suíça, 2008

12.000 m2 de cobertura, 7.000 painéis fotovoltaicos de

silício policristalino, fabricados pela empresa japonesa

Kyocera, com rendimento de 15%.

Potência máxima: 1.300 K

Estimativa de produção anual: 1.200.000 kWh

Suficiente para alimentar 400 lares em energia elétrica.

EDIFÍCIO MASDAR - MASDAR CITY - ABU DABI

Emirados Árabes Unidos 2008 – 2016

Projetado por Adrian Smith + Gordon Gill

Um edifício multifuncional que produzirá mais energia do

que consumirá.

Complexo multi-funcional para Singapura

Foster & Partners, 2008

O FUTURO

Brincando com o sol

Projeto para 6 casas

solares

Roland Mösl

Ale, 1992

Projeto para a nova sede da BMW em Munique, construída em

aço, vidro e painéis solares. Projeto : Coop Himmelblau

O Sol é o limite...

Conclusões

O pleno aproveitamento da energia solar em edificações e

nas cidades requer :

- a revisão da legislação vigente (Código civil, Códigos de

obras e edificações e Constituição);

- mudanças de posturas e estratégias de projeto;

- mudanças de hábitos no uso dos espaços edificados.

Conclusões

É de se esperar que adoção sistemática da energia

solar como fonte alternativa de energia acarretará

mudanças

na forma das edificações (desenho das envoltórias) e

no desenho urbano.

Are those solutions sustainable?

Homenagem ao Prof. Arq. Dr. LADISLAO SZABO (in memoriam)

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1)

AGENDA ELETRICA SUSTENTAVEL 2020 – Estudo de cenários para um setor elétrico brasileiro

eficiente, seguro e competitivo. WWF Brasil, Série técnica, Volume XII, Brasília, 2006.

ALTERNATIVAS ENERGETICAS PARA O BRASIL : texto de apoio - Brasília, DF : Editora da

Universidade de Brasília, 1978. Preparado para o "Encontro da UnB" realizado pelo Decanato de

Extensão no período de 30 de maio a 2 de junho de 1978. Exemplares na biblioteca FAU.

CÓDIGO DE OBRAS E EDIFICAÇÕES do Município de São Paulo. Lei nº 11.228, de 25 de Junho de

1992, Prefeitura do Município de São Paulo.

http://plantasonline.prefeitura.sp.gov.br/legislacao/lei_int.php?id=1040.

NETTO, Gabriel Ayres – Código de Obras “Arthur Saboya”. Edições LEP ltda. São Paulo. Edição de

1947.

CONGRESSO BRASILEIRO DE ENERGIA (10. : 2004 : Rio de Janeiro) - A universalização do

acesso à energia : anais do X Congresso Brasileiro de Energia – CBE. Rio de Janeiro :

COPPE/UFRJ, 2004. 4 v.

DIÁRIO OFICIAL da Cidade de São Paulo Nº 121, 4 de julho de 2007 - LEI Nº 14.459, DE 3 DE

JULHO DE 2007 - (Projeto de Lei nº 313/06, do Vereador Russomanno - PP)

DIÁRIO OFICIAL da Cidade de São Paulo Nº 14– DOM de 22/01/08: DECRETO Nº 9.148, DE 21 DE

JANEIRO DE 2008

GALIANO, Luis Fernandez – Fire and Memory - MIT Press. Cambridge, Massachussets, 2000.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (2)

GOLDEMBERG, José, COELHO, Suani Teixeira & REI, Fernando - Brazilian energy matrix and

sustainable development. 2002, p.55-59. Energy for Sustainable Development, v.6, n.4, p. 55-59,

Dec.2002. ARTIGO DE PERIODICO. Exemplares na biblioteca IEE.

JANNUZZI, Gilberto de Martino - Políticas públicas para eficiência energética e energia renovável no

novo contexto de mercado : uma análise da experiência recente dos EUA e do Brasil . Campinas :

Autores Associados, 2000

NUTAU – As Energias renováveis no Novo Milênio. X congresso Ibero-Americano de Energia Solar e V

congresso Ibero-Americano de Energia Solar. FAU/USP, São Paulo, 1999.

VASCONCELLOS, Gilberto Felisberto & VIDAL, J.W.Bautista – Poder dos trópicos : meditação sobre a

alienação energética na cultura brasileira São Paulo : casa amarela, 2004.

ROLNIK, Raquel – A cidade e a lei, legislação, política urbana e territórios na cidade de São Paulo. 3a

edição. São Paulo : Studio Nobel, 1997.

Documentário : L´ÉNERGIE SOLAIRE – Complément Terre : une émission consacrée à

l’environnement et au développement durable, s/data (+ou- 2006, 2007), França.

Pesquisas na internet 27/09/2008

Digitando a palavra “fotovoltaico” (em português),

o Google aponta 1.960.000 resultados

Digitando a palavra “photovoltaic” (em inglês),

o Google aponta 7.070.000 resultados

Digitando as palavras “solar architecture” (em inglês),

o Google aponta 446.000 resultados e

488.000 imagens

Obrigado

Prof. Msc. Dominique Fretin

São Paulo, maio de 2008