Permitida a reproduo para uso privado, sem fim comercial ou de lucro, desde que citada

a fonte.

Apesar deste documento ter sido preparado com os devidos cuidados, as instituies

participantes no se responsabilizam pelas informaes e anlises apresentadas que devem

ser creditadas diretamente aos autores do estudo.

Este material foi preparado para o minicurso homnimo oferecido no 4 InovaFV nos dias 11 e

12 de maro de 2014, evento organizado pelo Prof. Dr. Gilberto de Martino Jannuzzi

(FEM/UNICAMP) e pelo International Energy Initiative, e no V CBENS no dia 31 de maro de

2014. O texto foi revisado e editado por Rodolfo Dourado Maia Gomes (International Energy

Initiative).

Edio grfica: Rodolfo Dourado Maia Gomes (International Energy Initiative)

Capa:

Casa verde. Cortesia de Solar Energy Tampa Florida / Flickr.com.

Solar Decathlon 2007, Santa Clara University house. Cortesia de Jeff Kubina / Flickr.com.

Building-Integrated Photovoltaics (BIPV) para Arquitetos e

Engenheiros Civis

Maro/2014

sis Portolan dos Santos formada em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade Federal de

Santa Maria, mestre e doutora em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Santa Catarina

(UFSC) na rea de Conforto Ambiental e Energia. Durante a ps-graduao trabalhou com a

utilizao da energia solar fotovoltaica junto arquitetura, explorando os aspectos tcnicos dos

sistemas fotovoltaicos e as necessidades da arquitetura.Atua desde 2007 no Grupo de Pesquisa

Estratgica em Energia Solar da UFSC sob coordenao do Prof. Ricardo Rther. Neste grupo

trabalha com as questes arquitetnicas do dimensionamentos e projetos de sistemas

fotovoltaicos, tendo atuado em projetos como: Estacionamento Eletrosul; Projeto Tractebel

centros de convivncia para Hospital e Escola da UFSC; Grupo FINEP Habitare voltado habitao

de interesse social; INCT Energias Renovveis e Eficincia Energtica da Amaznia; Estdios solares;

e P&D Estratgico Tractebel Energia. Atualmente professora da Universidade Federal de Santa

Maria-RS, onde atua em Cursos Tcnicos e na Especializao em Eficincia Energtica aplicada aos

processos produtivos.

SUMRIO

LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................................................................... i

LISTA DE TABELAS ................................................................................................................................................................. v

LISTA DE SMBOLOS, SIGLAS E ABREVIATURAS ........................................................................................... vi

1 INTRODUO .................................................................................................................................................................. 1

2 FONTES RENOVVEIS E O CONTEXTO ENERGTICO BRASILEIRO .................................... 4

3 GERAO FOTOVOLTAICA PARA O URBANISMO E A ARQUITETURA ................................ 8

3.1 Integrao fotovoltaica na arquitetura ..................................................................................................... 10

3.2. Edifcios solares no Brasil .............................................................................................................................. 33

4. TECNOLOGIA SOLAR FOTOVOLTAICA ..................................................................................................... 37

4.1. Mdulos fotovoltaicos ....................................................................................................................................... 44

4.2. Mercado fotovoltaico ......................................................................................................................................... 49

5. RADIAO SOLAR .................................................................................................................................................... 56

6. DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS ................................................................ 81

6.1. Exerccio de dimensionamento ................................................................................................................... 83

3.1.1 Exerccio 1 .................................................................................................................................................... 83

3.1.2 Exerccio 2 .................................................................................................................................................... 86

6.2. Estimativa de sombreamento ....................................................................................................................... 87

6.3. Tutorial BIPV design .......................................................................................................................................... 94

7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ............................................................................................................... 107

4 ANEXO 1 ........................................................................................................................................................................ 112

5 Apndice 1 Conexo de sistemas fotovoltaicos .................................................................................. 113

6 Apndice 2 Gerao solar fotovoltaica e a gerao distribuda ................................................. 115

i

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Estrutura da oferta interna de energia eltrica no Brasil. .................................................................................... 5

Figura 2 Consumo setorial de eletricidade no Brasil (Total: 42.862 mil tep................................................................. 6

Figura 3 Exemplo de detalhe em planta baixa da fixao dos mdulos sobre a estrutura em uma parede

ventilada. .............................................................................................................................................................................................................. 18

Figura 4 Paolo VI Hall ............................................................................................................................................................................... 21

Figura 5 Estao central de Berlin. Percebem-se os mdulos translcidos no canto superior direito na

imagem em contraste com o restante dos vidros transparentes ......................................................................................... 22

Figura 6- Universidade Trondheim com mdulos nas fachadas. ........................................................................................ 22

Figura 7 Instituto Ferdinand-Braun. .................................................................................................................................................. 22

Figura 8 Clculo de radiao solar incidente atravs de softwares de simulao. .............................................. 23

Figura 9 Integrao fotovoltaica na fachada de um edifcio em Zurich, considerada como integrao de

sucesso. ................................................................................................................................................................................................................ 24

Figura 10 Conjunto BedZED com instalao de sistema fotovoltaico na cobertura. ........................................... 29

Figura 11 - Estratgias ambientais do SIEEB. ............................................................................................................................... 30

Figura 12 Edifcio SIEEB com insero dos mdulos fotovoltaicos nos brises. ..................................................... 30

Figura 13 Estratgias bioclimticas do ARPT. ........................................................................................................................... 31

Figura 14 Perspectiva do ARPT mostrando os mdulos fotovoltaicos na face plana. ....................................... 31

Figura 15 Estdio Nacional de Kaohsiung. .................................................................................................................................. 32

Figura 16 Diagrama de funcionamento de um sistema fotovoltaico conectado rede eltrica

convencional. ..................................................................................................................................................................................................... 38

Figura 17 Mdulos com clulas de silcio monocristalino afastadas permitindo a passagem da luz. ....... 39

Figura 18 Clulas translcidas que permitem a passagem da luz. ............................................................................ 39

Figura 19 Silcio monocristalino direita. ..................................................................................................................................... 40

Figura 20 Mdulo flexvel de silcio amorfo. ................................................................................................................................ 41

Figura 21 Mdulos flexveis aplicados sobre telhas shingle. ............................................................................................. 41

Figura 22 Clulas de corantes sensibilizados de diferentes cores em srie. .......................................................... 43

Figura 23 Eficincias de cada tecnologia. .................................................................................................................................... 44

Figura 24 Mdulos com forma de telhas que utilizam mdulos dummies que no tem funo eltrica,

apenas esttica para completar a forma dos painis. ............................................................................................................... 47

Figura 25 Mdulos integrados em telhas cermicas onduladas. .................................................................................... 47

Figura 26 Mdulos integrados nas fachadas em substituio aos vidros ou outras vedaes planas

opacas. .................................................................................................................................................................................................................. 48

Figura 27 Mdulos em substituio a vidros e materiais translcidos que permitem a passagem de

parte da luz. ........................................................................................................................................................................................................ 48

Figura 28 Clulas coloridas de silcio policristalino nas cores esmeralda, bronze, outro e prata. ............... 49

Figura 29 Exemplo de mdulo com clulas em afastamento diverso criando uma nova hachura de

composio. ....................................................................................................................................................................................................... 49

Figura 30 Participao da energia solar fotovoltaica na demanda de eletricidade da Alemanha. .............. 52

Figura 31 Produo de plantas ornamentais em estufas com integrao fotovoltaica...................................... 54

ii

Figura 32 Projeto do sistema fotovoltaico integrado ao paisagismo............................................................................. 55

Figura 33 Modelo de disposio dos componentes da radiao solar que atinge um mdulo fotovoltaico

.................................................................................................................................................................................................................................... 57

Figura 34 Mapa de Radiao solar no plano horizontal em mdia anual. ................................................................. 58

Figura 35 Mapa de Radiao solar em plano inclinado igual latitude e orientado Linha do Equador,

em mdia anual................................................................................................................................................................................................ 59

Figura 36 Apresentao das posies de dois mdulos. Mdulo 1 instalado no azimute 0 (norte) e

inclinado a 20 (ideal para a cidade de Belo Horizonte que tem latitude de 20). Mdulo 2 instalado em

azimute 100 e inclinado a 45................................................................................................................................................................ 60

Figura 37 Percentual anual de gerao energtica de acordo com diferentes orientaes e inclinaes,

determinadas pelo programa PVSYST para Estocolmo, Sucia. Os nmeros 1, 2 e 3, demonstram a

posio de instalao dos sistemas analisados, onde se observa que o sistema 1 possui maior potencial

de gerao. ......................................................................................................................................................................................................... 60

Figura 38 Gerao de energia total anual por kWp instalado de silcio monocristalino, em a) Freiburg e

em b) Florianpolis. ........................................................................................................................................................................................ 61

Figura 39 - Mapa de distribuio dos modelos de estimativa da irradiao difusa com resultados mais

prximos s medies do Projeto SWERA ...................................................................................................................................... 62

Figura 40 - baco de Aracaju SE. As superfcies com inclinaes at 20 possuem o mesmo potencial

independentemente de sua orientao. Se mantida a orientao ao Norte, so possveis inclinaes de

at 30. Fachadas solares possuem maior aproveitamento se orientadas a Leste e Oeste do que ao

Norte, a fachada. Neste local 100% radiao = 5,5 kWh/ m/ dia; 2.016 kWh/m/ano), localizado a 10,9S,

37,1O.................................................................................................................................................................................................................... 64

Figura 41 - baco de Belm PA. As superfcies inclinadas at 25 podem ser orientada a qualquer

azimute sem perdas significativas de orientao. Fachadas solares so mais favorveis se orientadas a

Leste ou Oeste. Neste local 100% de radiao = 5,4 kWh/m/dia; 1.995 kWh/m/ano, situado em 1,4S,

48,5O.................................................................................................................................................................................................................... 64

Figura 42 - baco de Belo Horizonte MG. Para atingir os maiores nveis de irradiao necessrio que

a superfcie mantenha uma inclinao at 30 e com variao de azimute entre +60 e -60. Fachadas

Norte ou com azimutes de +60 ou -60 possuem o mesmo aproveitamento da irradiao. Neste local

100% de radiao = 5,7 kWh/m/dia; 2.091 kWh/m/ano, situado em 19,9S, 43,9O. ......................................... 65

Figura 43 - baco de Boa Vista RR. As superfcies com inclinaes de 20 mantm os maiores ganhos

de irradiao independente da orientao. Fachadas solares tem maior gerao a Leste ou Oeste do que

ao Norte. Neste local 100% de radiao = 5,5 kWh/m/dia; 1.949 kWh/m/ano, situado em 2,8N, 60,6O.

.................................................................................................................................................................................................................................... 65

Figura 44 - baco de Braslia DF. As superfcies inclinadas tm mxima gerao quando orientadas ao

Norte e inclinadas at 40 ou ento quando inclinadas a 10 possuem orientao variando de Leste a

Oeste (entre +90 e -90 de azimute). Neste local 100% de radiao = 5,7 kWh/m/dia; 2.079

kWh/m/ano, situado em 15,8S, 47,9O. ......................................................................................................................................... 66

Figura 45 - baco de Campo Grande MS. Para obter a mxima irradiao necessrio que as

superfcies tenham inclinao at 30 e orientao entre +60 e -60. As fachadas possuem o mesmo

aproveitamento de irradiao se orientadas entre azimute +60 e -60. Neste local 100% de radiao =

5,8 kWh/m/dia; 2.126 kWh/m/ano, situado em 20,4S, 54,6O. ....................................................................................... 66

Figura 46 - baco de Cuiab MT. As superfcies de gerao tem maior aproveitamento solar quando

orientadas entre Leste e Oeste (azimute entre +90 e -90) com inclinao at 20, ou quando orientadas

ao Norte com inclinao at 40. As fachadas possuem aproveitamento similar com orientaes que

variam de Leste a Oeste, passando pelo Norte. Neste local 100% de radiao = 5,6 kWh/m/dia; 2.054

kWh/m/ano, situado em 15,6S, 56,1O. ......................................................................................................................................... 67

Figura 47 - baco de Curitiba PR. Os melhores aproveitamentos da irradiao ocorrem quando as

superfcies esto orientadas entre os azimutes +60 e -60 e inclinadas entre 5 e 30. As fachadas

iii solares possuem melhor aproveitamento quando orientadas entre +60 e -60. Neste local 100% de

radiao = 4,9 kWh/m/dia; 1.798 kWh/m/ano, situado em 25,4S, 49,2O. .............................................................. 67

Figura 48 - baco de Florianpolis SC. Os maiores ganhos de irradiao ocorrem em superfcies

orientadas entre os azimutes +60 e -60 e com inclinao entre 5 e 30. As fachadas solares tm

melhores desempenhos quando orientadas entre +60 e -60. Neste local 100% de radiao = 4,8

kWh/m/dia; 1.741 kWh/m/ano, situado em 27,5S, 48,5O. ............................................................................................... 68

Figura 49 - baco de Fortaleza CE. Os maiores ganhos de irradiao ocorrem em superfcies

inclinadas at 25, independente de seu azimute. Dentre as fachadas solares, as orientadas a Leste ou

Oeste tero melhor desempenho do que aquelas orientadas ao Norte ou Sul. Neste local 100% de

radiao = 5,7 kWh/m/dia; 2.072 kWh/m/ano, situado em 3,7S, 38,5O. ................................................................. 68

Figura 50 - baco de Goinia GO. Os maiores nveis de irradiao so obtidos na orientao entre

Leste e Oeste (passando pelo Norte) e inclinadas at 15. Tambm possvel ganhos similares com

orientaes mais prximas ao Norte e inclinao at 30. As fachadas orientadas entre o Leste, Norte e

Oeste tm desempenho equivalente. Neste local 100% de radiao = 5,9 kWh/m/dia; 2.166 kWh/m/ano,

situado em 16,6S, 49,2O. ....................................................................................................................................................................... 69

Figura 51 - baco de Joo Pessoa PB. Para esta cidade qualquer orientao de superfcie (desde que

inclinada at 20) apresenta os maiores ganhos de irradiao. No caso das fachadas, aquelas orientadas

a Leste ou Oeste tero melhor desempenho que aquelas orientadas ao Norte ou ao Sul. Neste local

100% de radiao = 5,4 kWh/m/dia; 1.979 kWh/m/ano, situado em 7,1S, 34,8O............................................. 69

Figura 52 - baco de Macap AP. As maiores geraes so encontradas em superfcies inclinadas at

25, independentemente da orientao a que se encontrem. Nas fachadas solares, as fachadas Leste e

Oeste possuem maior gerao que a fachada Norte ou Sul. Neste local 100% de radiao = 5,4

kWh/m/dia; 1.979 kWh/m/ano, situado em 0,03N, 51,1O. ............................................................................................... 70

Figura 53 - baco de Macei AL. At 20 de inclinao possvel que as superfcies recebam o

mximo de gerao para o local, independentemente da orientao. Se a inclinao for de 30 a

orientao deve estar entre +60 e -60 para atingir os maiores nveis. As fachadas solares so mais

vantajosas a Leste e Oeste do que ao Norte ou Sul. Neste local 100% de radiao = 5,3 kWh/m/dia;

1.949 kWh/m/ano, situado em 9,6S, 35,7O. .............................................................................................................................. 70

Figura 54 - baco de Manaus - AM. Neste caso as superfcies com inclinao at 25 tem mxima

irradiao independentemente de sua orientao. As fachadas solares recebem mais irradiao se

estiverem a Leste ou Oeste em detrimento do Norte e Sul. Neste local 100% de radiao = 5,1

kWh/m/dia; 1.885 kWh/m/ano, situado em 3,1S, 60O. ...................................................................................................... 71

Figura 55 - baco de Natal RN. As superfcies com inclinao at 25 tem mxima irradiao

independentemente de sua orientao. As fachadas solares so recebem mais irradiao se estiverem a

Leste ou Oeste em detrimento do Norte e Sul. Neste local 100% de radiao = 5,5 kWh/m/dia; 2,006

kWh/m/ano, situado em 5,7S, 35,2O. ............................................................................................................................................ 71

Figura 56 - baco de Palmas TO. Para receber a mxima irradiao indicado que as superfcies

estejam inclinadas at 10 para qualquer orientao, ou que orientadas entre Leste e Oeste (-90 e +90)

possuam inclinao de at 25. As fachadas solares possuem o mesmo desempenho a Leste, Oeste e

Norte. Neste local 100% de radiao = 5,6 kWh/m/dia; 2.043 kWh/m/ano, situado em 10,1S, 48,3O. 72

Figura 57 - baco de Porto Alegre RS. Nesta cidade necessria a orientao entre +60 e -60 de

azimute e uma inclinao entre 10 e 30 para a obteno dos maiores nveis de irradiao. Para

fachadas, os maiores nveis de irradiao so encontrados na fachada Norte, com variao de +60 ou -

60. Neste local 100% de radiao = 5,1 kWh/m/dia; 1.870 kWh/m/ano, situado em 30S, 51,2O.......... 72

Figura 58 - baco de Porto Velho RO. possvel receber os maiores nveis de irradiao com

inclinaes at 15, independente da orientao. Nas fachadas solares os nveis de irradiao so

similares para fachadas orientadas de Leste a Oeste, passando pelo Norte. Neste local 100% de

radiao = 5,2 kWh/m/dia; 1.920 kWh/m/ano, situado em 8,7S, 63,9O. ................................................................. 73

Figura 59 - baco de Recife PE. As mximas radiaes so recebidas por superfcies em qualquer

orientao desde que inclinadas at 20. As fachadas solares recebem maior irradiao quando

orientadas a Leste ou Oeste, em detrimento do Norte. Neste local 100% de radiao = 5,2 kWh/m/dia;

1.915 kWh/m/ano, situado em 8S, 34,8O. .................................................................................................................................. 73

iv

Figura 60 - baco de Rio Branco AC. Para obter os maiores nveis de irradiao necessrio manter a

inclinao at 15 com qualquer orientao, ou ento inclinaes at 30 a orientao deve se manter

entre Leste e Oeste. As fachadas solares tem desempenho similar em qualquer orientao entre Leste e

Oeste, passando pelo Norte. Neste local 100% de radiao = 5,3 kWh/m/dia; 1.925 kWh/m/ano, situado

em 9,9S, 67,8O. ........................................................................................................................................................................................... 74

Figura 61 - baco do Rio de Janeiro RJ. Nesta cidade os maiores nveis de irradiao se mantm

prximos orientao Norte (desvio entre +60 e -60) e inclinao at 30. As fachadas solares so

mais vantajosas a Norte ou com desvio azimutal entre +60 e -60. Neste local 100% de radiao = 5,1

kWh/m/dia; 1.878 kWh/m/ano, situado em 22,9S, 43,2O. ............................................................................................... 74

Figura 62 - baco de Salvador. Os maiores nveis de irradiao so encontrados para qualquer

orientao desde que mantida a inclinao de at 15. As fachadas solares possuem maior recebimento

de irradiao a Leste ou Oeste, em detrimento do Norte. Neste local 100% de radiao = 5,5 kWh/m/dia;

2.002 kWh/m/ano, situado em 12,9S, 38,5O. ........................................................................................................................... 75

Figura 63 - baco de So Luis MA. As mximas radiaes so obtidas em qualquer azimute com

inclinao de at 25. As fachadas solares possuem melhor desempenho a Leste ou Oeste do que a

Norte. Neste local 100% de radiao = 5,6 kWh/m/dia; 2.035 kWh/m/ano, situado em 2,5S, 44,3O. .. 75

Figura 64 - baco de So Paulo SP. Neste local as mximas de irradiao so obtidas em azimute

entre -60 e +60 e com inclinao entre 5 e 30. As fachadas solares possuem melhor desempenho ao

Norte ou com desvios azimutais entre +60 e -60. Neste local 100% de radiao = 5,1 kWh/m/dia; 1.849

kWh/m/ano, situado em 23,5S, 46,6O. ......................................................................................................................................... 76

Figura 65 - baco de Teresina PI. As mximas de irradiao ocorrem com superfcies inclinadas at

20, independente de seu azimute. Nas fachadas, aquelas orientadas a Leste e Oeste tem maior gerao

que aquelas orientadas a Norte ou Sul. Neste local 100% de radiao = 5,8 kWh/m/dia; 2.106

kWh/m/ano, situado em 5S, 42,5O. ................................................................................................................................................ 76

Figura 66 - baco de Vitria ES. A mxima irradiao encontrada pelos mdulos inclinados at 20 e

com orientao de Leste a Oeste. As fachadas possuem desempenho semelhante orientadas de Leste a

Oeste passando pelo Norte. Neste local 100% de radiao = 5,0 kWh/m/dia; 1.841 kWh/m/ano, situado

em 5,5S, 42,5O. ........................................................................................................................................................................................... 77

Figura 67 Mapa apresentando as capitais e suas caractersticas de posicionamento dos mdulos para

os maiores ganhos de radiao. ............................................................................................................................................................ 79

Figura 68 Exemplos de disposio dos mdulos de um sistema de 1,05 kWp ...................................................... 85

Figura 69 Sistema fotovoltaico em cobertura sombreado por elemento construdo. .......................................... 88

Figura 70 Sistema fotovoltaico sombreado por rvores....................................................................................................... 88

Figura 71 Reduo da gerao de mdulos sombreados, acima a foto antes e depois do

sombreamento e abaixo o grfico mostrando o nvel de gerao com sombra e sem sombra. ...................... 89

Figura 72 Curva de gerao de dias limpos para um sistema de 1kWp de silcio amorfo em

Florianpolis. No eixo vertical os valores em W e na horizontal as horas do dia...................................................... 89

Figura 73 esquerda o sombreamento s 7 horas da manh da platibanda sobre a cobertura

(aproximadamente 6,3m a sul e 12,5m a oeste). direita a imagem com a sombra s 17 horas

(aproximadamente 2,05m ao sul e 4,4m a leste). ........................................................................................................................ 91

Figura 74 esquerda, sombreamento s 8 horas da manh (aproximadamente 2,8m a oeste e 1,8m a

sul), e direita, sombreamento s 16 horas (aproximadamente 2m a leste e 1,4m a oeste). .......................... 91

Figura 75 Proposta de posicionamento dos mdulos para a edificao em Braslia, com 1m de

platibanda para evitar o sombreamento dos mdulos entre 8 e 16 horas. ................................................................... 92

Figura 76 Acima o sombreamento horizontal dos mdulos s 8 horas da manh do solstcio de inverno

e abaixo o sombreamento horizontal dos mdulos s 16 horas do mesmo dia. ....................................................... 93

Figura 77- Proposta de disposio dos mdulos para um edifcio em Braslia para que os mdulos no

recebessem sombra deles prprios os do edifcio entre 8 horas da manh e 16 horas da tarde no solstcio

de inverno (e consequentemente em nenhum outro dia do ano). ...................................................................................... 93

v

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Tipos de integrao arquitetnica FV. Adaptado de THOMAS (1999) com imagens de ISAAC

(2010). .................................................................................................................................................................................................................... 14

Tabela 2 Critrios estticos da integrao arquitetnica. Adaptao (SCHOEN et al., 2001). ..................... 19

Tabela 3 Integraes BIPV consideradas de sucesso na Austrlia, por Prasad e Snow (2004). ............... 24

Tabela 4 Exemplos de integraes consideradas de sucesso na Alemanha por Hagemann (2004). ...... 26

Tabela 5 Edificaes tipo BAPV no Brasil, desenvolvidas em parceria com o grupo Fotovoltaica UFSC.

Fonte: FV-UFSC (2014) .............................................................................................................................................................................. 33

Tabela 6 Edificaes brasileiras do tipo BIPV apoiadas com participao do grupo FV-UFSC. Fonte:

FV-UFSC (2014) .............................................................................................................................................................................................. 34

Tabela 7 Eficincias medidas em STP de clulas solares. Adaptada de (GREEN et al., 2013). ................ 43

Tabela 8 Definio da inclinao com mxima mdia diria de irradiao utilizando o software Radiasol.

.................................................................................................................................................................................................................................... 62

Tabela 9 Recomendaes de incidncia de irradiao ........................................................................................................ 78

Tabela 10 Caractersticas de performance eltrica de um mdulo de 210W sob condies STC

(Standard Test Conditions). ...................................................................................................................................................................... 84

Tabela 11 Caractersticas de um inversor que comporta um sistema de 1 kWp de potncia ....................... 84

Tabela 12 Caracterstica da ligao em paralelo dos mdulos e do inversor ......................................................... 85

Tabela 13 Contribuio da gerao de energia fotovoltaica de um sistema de 1,05 kWp no consumo

mensal de uma edificao ......................................................................................................................................................................... 85

vi

LISTA DE SMBOLOS, SIGLAS E ABREVIATURAS

ANEEL Agncia Nacional de Energia Eltrica

AQUA - Alta Qualidade Ambiental

ARPT - Autorit de Rgulation de la Poste et des Tlcommunications

a-Si Silcio amorfo

BAPV - Building Applied Photovoltaic

BIPV - Building Integrated Photovoltaic

CA Corrente alternada

CC Corrente contnua

CdTe Telureto de cdmio

CIGS Disseleneto de cobre, glio e ndio

c-Si Silcio monocristalino

DSSC - Dye sensitized solar cell

ELETROSUL Eletrosul Centrais Eltricas S.A.

EPB - Energy Positive Buildings

EPE Empresa de Pesquisa Energtica

FV fotovoltaica

FV-UFSC Grupo de Pesquisa Estratgica em Energia Solar da Universidade Federal de Santa

Catarina

GWh gigawatt-hora

HIT Heterojunction with intrinsic thin film

IEA International Energy Agency

INMETRO Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia

kWh quilowatt-hora

LEED - Leadership in Energy and Environmental Design

m-Si Silcio multicristalino

MW megawatt

vii

MWh megawatt-hora

MWp megawatt pico

PCH Pequena Central Hidreltrica

PROCEL Programa Nacional de Conservao de Energia Eltrica

PROINFA - Programa de Incentivo s Fontes Alternativas de Energia Eltrica

RS Rio Grande do Sul

S silcio

SDA Solar Design Associates

SIEEB - Sino-Italian Ecological and Energy Efficient Building

STC Standard Test Condition

TEP Tonelada Equivalente de Petrleo

TiO2 Dixido de titnio

UFSC Universidade Federal de Santa Catarina

V Volts

ZEB - Zero Energy Buildings

1

1 INTRODUO

Esta apostila tem como objetivo apresentar as possibilidades da tecnologia solar

fotovoltaica para utilizao integrada arquitetura, que resulta em edificaes com

integrao fotovoltaica, os chamados BIPV (building integrated photovoltaic). Busca-se com

isso a divulgao da tecnologia fotovoltaica e a formao de arquitetos e demais profissionais

da construo civil para que atuem neste setor dado o importante papel que podem exercer.

Pois diferentemente do que normalmente se pensa e pratica, no somente instalar os

painis sobre as edificaes pensando-se somente na funo de gerar eletricidade. Eles

possuem tambm valores importantes, porm ainda subestimados, como de elemento

construtivo e esttico.

O contedo abordado nesta apostila inicia com a sustentabilidade na construo civil

e sua relao com as fontes renovveis de energia. Como elemento principal apresenta-se a

tecnologia solar fotovoltaica, o seu funcionamento e as suas caractersticas construtivas que

permitem a integrao s edificaes dentro da realidade do clima e da construo civil do

Brasil. Ao final da apostila apresentado um exerccio de dimensionamento de um sistema

fotovoltaico integrado edificao e tambm exemplares de mdulos fotovoltaicos e BIPVs.

Busca-se com este material inspirar arquitetos brasileiros para a utilizao da tecnologia

fotovoltaica junto s edificaes, utilizando um dos recursos mais abundantes no pas, o sol.

A sustentabilidade um dos temas mais debatidos na atualidade, abrangendo

diversas reas das atividades humanas. A sustentabilidade ambiental prima pela utilizao

racional dos recursos naturais para satisfazer as necessidades humanas atuais, sem

comprometer os recursos para as geraes futuras. Esta temtica surgiu a partir da ocorrncia

de desastres naturais, relacionando-os degradao ambiental causada pelas atividades

humanas. O aquecimento do planeta, os buracos na camada de oznio, as inundaes e as

secas, tm sido creditadas explorao de ecossistemas e a poluio ambiental. A

sustentabilidade aponta um caminho com solues a esses problemas, com a utilizao

racional dos recursos e garantia de abastecimento s atividades humanas.

A construo civil uma das atividades que tem se modificado para respeitar os

princpios da sustentabilidade, isto porque so nas edificaes que ocorrem grande parte das

aes humanas que demandam recursos naturais. Deste modo, tanto na construo da

edificao como na utilizao da mesma devem ser buscadas tecnologias para diminuir os

impactos ao meio ambiente. Pela sua ampla vida til (de algumas dcadas), as edificaes mal

planejadas ou mal gerenciadas tem, alm do impacto construtivo, toda sua vida til

provocando prejuzos sustentabilidade e ao meio ambiente. Neste contexto as energias

renovveis surgem como uma opo para o abastecimento sustentado das edificaes e

atividades humanas, pois este tipo de energia possibilita a gerao de energia (trmica e

eltrica) a partir de fontes pouco poluentes e com maior renovao.

As energias renovveis permitem a manuteno das atividades humanas com menor

utilizao de combustveis fsseis consumidos nas matrizes energticas convencionais. Estes

combustveis, como o carvo, petrleo e gs natural, apresentam estoques finitos, liberam

gases poluentes na sua combusto e ainda ocasionam degradao ambiental na sua extrao.

2

J as energias renovveis permitem a gerao de energia a partir de fontes com alta taxa de

renovao, com menor emisso de gases poluentes e tambm mnimo impacto ambiental na

sua gerao. Deste modo, a gerao eltrica a partir de fontes renovveis permite a utilizao

de uma energia menos poluente para o funcionamento das edificaes e contribui para

diminuir o impacto ambiental da sociedade.

Com os avanos tecnolgicos possvel que as edificaes possuam geradores de

energia instalados em sua prpria construo, como os BIPV que produzem toda ou parte da

energia que consomem. Alm dos BIPVs tambm existem os BAPV (building applied

photovoltaic), que so as edificaes onde os mdulos fotovoltaicos foram sobrepostos

edificao aps o projeto ou construo da mesma, enquanto que os BIPVs abrangem apenas

as edificaes onde a determinao de uso da tecnologia foi parte integrante do processo

projetual da mesma. Os BIPV e BAPV podem ser caracterizados como edifcios de energia

positiva, que geram mais energia do que consomem e exportam o excedente a outras

necessidades. Os conceitos ZEB (Zero Energy Buildings) e EPB (Energy Positive Buildings)

trabalham com este enfoque, buscando o equilbrio entre consumo e gerao no mesmo

edifcio. Isto permite que as edificaes diminuam seu impacto ambiental, gerando a sua

prpria energia ou contribuindo para a energia consumida nas cidades.

A opo de gerao energtica na prpria edificao tem sido altamente incentivada

por programas de certificao ambiental de edifcios. Programas como o AQUA (Alta

Qualidade Ambiental), o LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) e o Programa

Brasileiro de Etiquetagem (Eletrobras - PROCEL e INMETRO) avaliam com melhores

pontuaes as edificaes que possuem em sua construo um sistema de gerao de energia

eltrica ou trmica de fonte renovvel. Alm dos programas de certificao, ainda ocorrem

em diversos pases programas especficos de incentivo gerao particular, onde a energia

eltrica gerada pela edificao vendida rede pblica por uma tarifa mais alta que o valor

da tarifa convencional.

Links teis: Aqua (http://www.vanzolini.org.br) LEED Brasil (http://gbcbrasil.org.br/?p=certificacao) PROCEL (http://www.eletrobras.com/pci/main.asp?View={89E211C6-61C2-499A-A791-DACD33A348F3})

Dentre as tecnologias que permitem a gerao de energia eltrica na edificao, a

tecnologia fotovoltaica (FV) uma das que apresentam as maiores possibilidades de

integrao arquitetura, principalmente em relao a materiais, modularidade, formas e

cores. Esta tecnologia permite a gerao de energia eltrica atravs da irradiao solar,

atravs de lminas de determinados materiais semicondutores instaladas em qualquer local

ensolarado da edificao. A gerao fotovoltaica no ocasiona rudo ou emisses de gases em

seu funcionamento, alm de necessitar de pouca manuteno. Os geradores fotovoltaicos

podem ser instalados nas coberturas das edificaes, local que comumente recebe maior

insolao, ou em qualquer outra face da fachada ou mesmo nos elementos de

sombreamentos. Alm dos mdulos fotovoltaicos, o funcionamento do sistema exige que os

3

mdulos sejam ligados por condutores at um equipamento (inversor) que converte a energia

gerada na frequncia e tenso da rede e conecta o gerador solar fotovoltaico ao sistema

pblico de distribuio de energia eltrica.

No entanto, a tecnologia fotovoltaica vai muito alm do aspecto funcional de gerao

de energia. Principalmente em relao arquitetura, os fabricantes de mdulos parecem ter

um compromisso atual voltado especificamente aos usos arquitetnicos, visto como um dos

campos mais promissores da tecnologia. Como uma tecnologia associada sustentabilidade,

os mdulos possuem atributos de forma (enquanto objetos e materiais de composio

arquitetnica e apelo visual), alm de caractersticas de elementos construtivos de vedao

que unem a esttica funcionalidade. Assim os BIPVs so um conceito de edificao que gera

energia eltrica, mas vai muito alm e busca um resultado de qualidade enquanto composio

arquitetnica.

Assim os mdulos fotovoltaicos apresentam hoje caractersticas diversas que

justificam a sua utilizao muito alm da gerao de energia eltrica. Mdulos curvos,

transparentes ou coloridos so realidades que qualificam as integraes com fachadas curvas,

coberturas transparentes e brises mveis.

4

2 FONTES RENOVVEIS E O CONTEXTO ENERGTICO

BRASILEIRO

O desenvolvimento das civilizaes trouxe a sociedade at o mundo tecnolgico atual,

sendo que para isto foram necessrios milhes de MWh gerados e consumidos para os mais

diversos usos. Grande parte da energia utilizada foi oriunda de base fssil, ou seja,

combustveis altamente densos energeticamente, mas que levaram milhes de anos para

serem produzidos pelas condies do meio ambiente da Terra. Com a perspectiva do

esgotamento desses recursos, alm da degradao ambiental que produzem, as matrizes

renovveis tm sido foco de pesquisas e incentivos. Essas matrizes so aquelas que utilizam

recursos com renovao natural dentro da escala de tempo humana.

As fontes de energia renovveis permitem a continuada evoluo da humanidade e

principalmente a manuteno de suas necessidades bsicas e atividades cotidianas sem (ou

com o menor) comprometimento do meio ambiente e das geraes futuras.

Na busca pela sustentabilidade, as energias renovveis tm como grande aliada a

eficincia energtica, que busca diminuir o consumo de energia, mantendo o mesmo

desempenho das atividades, ou aumentar este desempenho com o mesmo consumo

energtico. A eficincia energtica ocorre pela mudana de hbito dos usurios (diminuindo o

consumo) ou mesmo pela substituio de equipamentos por outros mais eficientes (GELLER,

2003). Isto pode levar a uma diminuio significativa do consumo de energia, o que

consequentemente requer menor uso das fontes alternativas, barateando o projeto e fazendo

um uso mais racional da fonte de energia. As geladeiras so um grande exemplo, j que entre

a dcada de 70 e 90 reduziram seu consumo a 37% ao mesmo tempo em que dobraram de

tamanho. Aliando a eficincia energtica a uma gerao energtica com base renovvel, o

mundo traa um caminho para atingir o desenvolvimento sustentvel.

As fontes renovveis utilizam recursos naturais, com ampla disponibilidade e

renovao, como o sol, recursos hdricos, ventos, oceanos, energia geotrmica, biomassa,

entre outros. As energias renovveis tambm podem ser consideradas como aquelas para as

quais o homem pode dar um manejo adequado sua disponibilidade e utilizao. A energia

hidrulica est presente nos cursos dgua, sendo obtida atravs de turbinas movidas pela

diferena de nvel entre dois pontos. A energia mecnica da turbina convertida em energia

eltrica por um gerador e, ento, transmitida at os pontos de consumo. A energia elica se

utiliza das diferenas de presso existentes na atmosfera que deslocam as massas de ar; o

movimento dessas massas pode ser captado pelas ps das turbinas elicas, que tambm gera

energia mecnica que posteriormente transformada em energia eltrica. A energia ocenica

o aproveitamento de efeitos martimos para gerao de energia mecnica e posterior

transformao em energia eltrica. A energia das mars (que usa o fluxo das mars para

mover ps submersas), das ondas (com equipamentos que se movimentam conforme a

amplitude e a frequncia das ondas), e do gradiente trmico (utiliza a diferena de

temperatura entre a superfcie da gua e as guas profundas) so meios de aproveitamento

da energia ocenica. A energia geotrmica utiliza o calor do interior da Terra, oriundo das

rochas incandescentes, para gerar vapor e movimentar turbinas. A gerao por biomassa a

5

utilizao para fins energticos dos recursos naturais vegetais (ou animais) e de seus resduos,

podendo utilizar resduos slidos de plantas e leos obtidos a partir das mesmas, ou ainda

resduos urbanos de materiais orgnicos j processados.

Dentre as energias renovveis apresentadas, a energia solar fotovoltaica a nica que

permite a converso direta do recurso natural, a irradiao solar, em energia eltrica, a

energia mais utilizada nas cidades e nas edificaes.

No Brasil, a participao das fontes renovveis vem aumentando gradativamente. Na

energia eltrica, a energia hidrulica continua como matriz principal e em 2012 correspondeu

a 76,9% do total, e a biomassa e elica somam 7,7%. Em relao energia primria1, 46% de

toda energia consumida no pas, foi originada de fontes renovveis (EPE, 2013).

A matriz energtica brasileira umas das poucas do mundo com grande percentual de

fonte renovvel, a hidroeletricidade. A energia eltrica do pas provm 77% das hidreltricas

brasileiras, completada com extrao de biomassa, importao e derivados fsseis, como

mostra a Figura 1. Contudo, a diversificao da matriz energtica brasileira baixa, dando

pouco espao para as energias alternativas como a energia elica, ou a fotovoltaica.

Figura 1 Estrutura da oferta interna de energia eltrica no Brasil.

Fonte: EPE (2013).

Links teis: Balano energtico nacional (https://ben.epe.gov.br/default.aspx)

Um auxlio ao desenvolvimento das energias alternativas no pas foi a criao do

Programa de Incentivo s Fontes Alternativas de Energia Eltrica (PROINFA) em 2002. Pela Lei

10.438 de abril de 2002 o governo buscou apoiar o desenvolvimento das fontes alternativas,

garantindo a compra desta energia por 20 anos. O foco deste programa foi a implantao de

1 Energia primria a forma de energia base encontrada na natureza (sem processamento para transform-la em eletricidade, por exemplo). Petrleo, gs natural, energia hdrica so formas de energia primria e so quantificadas em tep (tonelada equivalente de petrleo) para fins de comparao entre diversas fontes, como ocorre no caso do Balano Energtico Nacional.

6

3.300 MW na rede nacional, sendo 1.100 MW de elica, outra quantidade igual de usinas de

biomassa e outra de pequenas centrais hidreltricas (PCHs) (BRASIL, 2002). Atravs dos

incentivos deste programa foi instalada a maior usina elica da Amrica Latina em Osrio-RS,

com 150 MW. Este incentivo foi um dos motivadores para que a produo da energia elica

passasse de 61 a 5.050 GWh por ano entre 2003 e 2012.

O consumo de energia varia por setor de utilizao. A energia eltrica no Brasil tem

consumo majoritariamente do setor industrial (42%), seguido pelas residncias com cerca de

24% do total (Figura 2). Se considerado o consumo das edificaes residenciais, comerciais e

pblicas, este percentual chega a 48% (EPE, 2013), suplantando o industrial. Isso ilustra o

importante papel que os projetos de edificaes podem desempenhar em permitir usufruir o

mesmo servio energtico (iluminao, gua quente, condicionamento ambiental etc.) com

menor uso de energia, em outras palavras, utilizando a eficincia energtica nas edificaes.

Figura 2 Consumo setorial de eletricidade no Brasil (Total: 42.862 mil tep Fonte: EPE (2013).

Alm do percentual que os setores abrangem, tambm interessante perceber o

horrio em que esta solicitao energtica ocorre, pois as diferentes necessidades energticas

durante o dia so fundamentais para o planejamento energtico do pas. As residncias

possuem um alto consumo ao final do dia, causado pelo uso massivo de chuveiros eltricos,

alm da iluminao. Outra diferenciao ocorre no uso dos aparelhos de condicionamento de

ar por escritrios e atividades comerciais durante o dia, que tm pico de demanda prximo ao

meio-dia. Por mais que estas solicitaes de demanda ocorram somente em pequenos

perodos do dia, necessrio que o sistema energtico esteja permanentemente preparado

para supri-las.

Como a energia solar fotovoltaica s possui gerao durante o dia, interessante aliar

o seu funcionamento com uma demanda de mesmo horrio. Como o consumo pelo uso de

7

condicionadores de ar, geralmente para resfriamento, ocorre conforme o aumento da

incidncia solar, o setor de comrcio e servios oferece demanda concomitantemente

gerao fotovoltaica (JARDIM et al., 2008; RTHER et al., 2008). Em Florianpolis o consumo

de ar-condicionado pode chegar a 50% do consumo total da edificao no vero, e at 70%

em edifcios envidraados (LAMBERTS et al., 1997). Sendo assim, percebe-se que a utilizao

da energia solar fotovoltaica tem muito a contribuir com a demanda energtica brasileira,

principalmente nas edificaes dos centros urbanos.

Links teis: Livro Lamberts (1997) e outras publicaes sobre eficincia energtica na arquitetura (http://www.labeee.ufsc.br/publicacoes/livros)

8

3 GERAO FOTOVOLTAICA PARA O URBANISMO E A

ARQUITETURA

O planejamento urbanstico costuma dividir as cidades em vrias zonas, ou setores,

determinados pelo tipo de uso do solo. As caractersticas destas zonas tambm podem

influenciar a instalao de sistemas fotovoltaicos. comum que o zoneamento urbano

classifique as zonas das cidades em reas residenciais, de comrcios e servios, industriais e

mistas. Estas zonas apresentam consumos energticos com demandas bastante diferentes,

principalmente quanto quantidade de energia consumida. Mas alm do consumo em si, o

setor energtico necessita saber os horrios que ocorrero as demandas, o que

fundamental para a organizao da disponibilidade de energia, e que costumeiramente reflete

nos valores das diferentes tarifas.

Atualmente os setores residenciais apresentam pico de consumo no incio da manh e

no incio da noite (ocasionados pelos chuveiros eltricos); os setores de servios e comerciais

tem comumente pico de consumo prximo ao meio dia, caracterizados pela demanda dos

condicionadores de ar, e as zonas industriais tem consumo praticamente constante, sofrendo

alteraes pelo valor da tarifa, normalmente mais alto nos horrios de pico dos outros setores

(PROCEL, 2014).

Links teis: Site Procel info: http://www.procelinfo.com.br/

Os setores de reas residenciais predominantemente unifamiliares possuem grande

rea disponvel (rea de cobertura/rea total) para instalao de painis fotovoltaicos, sendo

capaz de gerar energia alm do seu consumo. Por no possuir curva de demanda com pico

central ao meio dia, e por no haver gerao fotovoltaica nos perodos de pico, os sistemas

nestas reas podem no contribuir diretamente para o alvio de sobrecarga da sua prpria

rede. Mas pela quantidade de rea disponvel, este setor pode ser aproveitado como uma

mini usina, aliviando a sobrecarga em setores adjacentes, como os comerciais (SALAMONI,

2004).

A arquitetura residencial unifamiliar possui geralmente as melhores aplicaes para

sistemas fotovoltaicos integrados s edificaes. Isto por que apresentam grande rea de

telhado e por situarem-se prximas umas s outras, todas com mesmo porte, com menor

sombreamento de sua cobertura (JONES et al., 2000). As coberturas residenciais so boas

candidatas a se tornarem BAPVs, com insero da tecnologia posterior ao projeto e execuo

da edificao, j que tem um nico proprietrio que responde pelas alteraes. Residncias

situadas em zonas mistas ou com edificaes em altura devem fazer simulaes de projeto

para identificar os sombreamentos a que esto sujeitas para posicionar os mdulos de modo

que no haja sombreamento dos mesmos.

Edifcios multifamiliares tambm so opes para a gerao fotovoltaica, mas pelo

maior nmero de proprietrios a insero da tecnologia depende do consenso do condomnio.

Estes edifcios tambm esto sujeitos a maiores sombreamentos de outras edificaes em

altura nas suas proximidades, o que deve ser considerado no projeto. Alguns tipos de

9

condomnios horizontais ou empreendimentos que tenham como lema a sustentabilidade so

bons candidatos utilizao dos sistemas fotovoltaicos.

As zonas comerciais e de servios normalmente tambm apresentam grande

concentrao de edificaes em altura, nestes casos preferencial a insero nas coberturas

alm da anlise de sombreamento. Tambm possvel a insero nas fachadas, desde que as

mesmas recebam pouco sombreamento dos edifcios prximos. Os percentuais de gerao em

fachadas podem ser visto no captulo 5. Edifcios de uma nica empresa, de um rgo pblico

ou nico proprietrio tambm tem maior independncia para a instalao fotovoltaica. Nestas

zonas tambm podem ocorrer edificaes esportivas, hospitalares, educacionais ou ainda de

hospedagem que apresentam maior rea disponvel para colocao dos mdulos

fotovoltaicos, principalmente nas coberturas. Estas ltimas tipologias citadas (hotis, hospitais

e edifcios esportivos) tambm possuem comumente a necessidade de gua quente, o que

pode indicar tambm a utilizao de coletores solares trmicos, visando aumentar a eficincia

energtica da edificao.

O trabalho de Salamoni (2004) tambm expe que os setores centrais da cidade, com

edificaes em altura e uso de comrcio e servios, apresentam um pico de demanda diurno.

Mas estas possuem pouca rea de cobertura disponvel, alm do maior sombreamento das

mesmas devido grande altura das edificaes. Como essa zona apresenta uma sobrecarga

diurna rede, seria interessante a aplicao dos sistemas fotovoltaicos, mesmo que com

pequena abrangncia, ou que recebesse energia gerada por outra zona adjacente com maior

rea de cobertura disponvel.

As zonas industriais so um vasto campo para a aplicao da tecnologia fotovoltaica,

principalmente pelas grandes reas disponveis e pelos menores nveis de sombreamento (no

caso de zonas afastadas de edificaes em altura). As indstrias possuem uma alta demanda

energtica e por serem mais afastadas podem estar em pontas de rede da distribuio da

energia. Assim, geraes nestes locais podem melhorar a qualidade de energia da rede. Os

aeroportos e outras grandes instalaes afastadas tambm podem ser inseridos neste

contexto (GRABOLLE, 2010). Os grandes telhados das indstrias so locais interessantes para a

instalao dos mdulos e criao de BAPVs, principalmente quando so usados sheds que

tm janelas orientadas ao sul, fazendo com que a declividade do telhado seja orientada a

norte, favorecendo a gerao fotovoltaica. Coberturas metlicas com baixas inclinaes (at

10) tambm tem alto potencial de gerao, mesmo quando em orientaes diversas da

norte.

Embora os BIPV e BAPVs sejam comumente inseridos nas cidades e meios urbanos, o

meio rural e suas edificaes tambm apresentam potenciais para a aplicao da tecnologia

fotovoltaica. Quando conectados rede seus potenciais so similares s edificaes

residenciais ou industriais pela menor incidncia de sombreamento, e diferem apenas no

tamanho das instalaes. Para localidades remotas, os BIPVs e BAPVs possibilitam o

fornecimento de energia eltrica, necessitando de baterias ou sistemas de apoio para que

sejam autossuficientes. Sistemas de irrigao ou deslocamento de gua que utilizam

bombeamento tambm tm grande benefcio na tecnologia, j que podem funcionar apenas

nas horas de sol, armazenando gua nos reservatrios elevados.

10

Lnks teis: Site com exemplos de BIPVs e BAPVs em diversos usos da arquitetura: http://www.bipv.ch/index.php/en/examples-top-en

3.1 Integrao fotovoltaica na arquitetura

As preocupaes com a sustentabilidade do planeta e os desafios das mudanas

climticas tm refletido em mudanas nas edificaes. Os edifcios (residncias, comrcios e

servios) so responsveis por cerca de 48% da energia eltrica consumida no Brasil (EPE,

2013), que comumente utilizam combustveis fsseis para gerao de energia. Deste modo, a

conscincia ambiental est sendo pouco a pouco incorporada ao projeto e ao uso das

edificaes. Algumas estratgias de projeto e incluso de tecnologias possibilitam a reduo

do consumo energtico. Esta diminuio dos gastos energticos essencial, mas no

suficiente, sendo ento necessrias alternativas que atuem na gerao de energia para a

edificao e ainda que seja uma energia limpa, com base em fonte renovvel. Neste

contexto, os BIPV surgiram como uma opo de tornar as edificaes menos impactantes ao

meio ambiente, mais autnomas e, ao mesmo tempo, mas no contraditoriamente, mais

integradas ao sistema eltrico e ao seu entorno.

Os BIPV so instalaes da tecnologia FV nas edificaes, de forma que componham

parte do envelope da mesma. A integrao arquitetnica, estrutural e formal dos mdulos s

edificaes permite a incorporao da gerao de energia em estruturas usuais, como escolas,

escritrios, hospitais e outros (PAGLIARO et al., 2010). A integrao em edificaes tem a

grande vantagem de evitar que reas livres sejam utilizadas para a gerao de energia. Assim,

usa reas j ocupadas pelo homem, o que interessante para regies demogrficas densas e

tambm para preservao de ambientes naturais.

Pela juno dos mdulos geradores de energia com a edificao consumidora de

energia, a integrao arquitetnica dos mdulos tambm possibilita a eficincia energtica

(RTHER, 2004). De acordo com o perfil de consumo da edificao, a gerao e a demanda

podem ser concomitantes, o que ocorre nos casos de edificaes com consumo

expressivamente diurno (j que s h gerao fotovoltaica nas horas de sol). Em locais com

alto consumo energtico para condicionamento de ar para climatizao, os BIPVs possibilitam

coincidncia entre o pico de gerao e o pico de consumo nos horrios prximos ao meio dia

(IEA, 1995).

Os BIPVs podem auxiliar na difuso da tecnologia tambm em locais onde no haja

incentivos financeiros especficos, j que podem diminuir o custo da construo e tambm

reduzir os gastos com energia durante o uso da edificao. Assim, os mdulos podem ser

utilizados com dois fins, de gerao energtica e de vedao, e tm seu perodo de retorno

(pay-back) diminudo (IEA, 1995). Os mdulos, quando instalados nas fachadas, podem

substituir outros materiais mais caros, alm de proporcionar uma percepo visual de

modernidade (MARSH, 2008).

Para o Brasil, a integrao fotovoltaica em edificaes nas reas urbanas pode

contribuir para a viabilidade da tecnologia no pas. Isso porque as reas urbanas so pontos de

grande consumo energtico, principalmente em horrio prximo ao meio dia, ocasionado

11

pelo grande consumo dos condicionadores de ar. A insero fotovoltaica nos centros urbanos

possibilita uma gerao junto aos pontos de consumo e diminui o pico de carga dos

alimentadores da rede eltrica no horrio com maior irradiao solar (JARDIM et al., 2008;

RTHER et al., 2008).

Embora os centros urbanos possam ser os locais com melhor sincronia para a energia

solar (demanda do ar condicionado concomitante com a gerao fotovoltaica), eles

apresentam como limitao as edificaes com alta densidade, ocupando pouca rea

horizontal para uma maior ocupao vertical (JARDIM, 2007). Deste modo, h pouca rea

disponvel para integrao FV em cada prdio, que forneceria uma gerao muito aqum do

consumo da edificao, mas mesmo assim so vlidos para inserir estratgias de

sustentabilidade nas edificaes.

O projeto de integrao fotovoltaica arquitetura requer preferencialmente a

participao de engenheiros eletricistas, arquitetos e projetistas de sistemas FV, j que os

BIPV tm condicionantes especficos para seu posicionamento e instalao. A vantagem dos

BIPVs que utilizam os mdulos como parte do envelope est na diminuio do custo da

instalao FV, j que substituem outros materiais de acabamento que podem ter custos

elevados.

A capacidade de transformao da energia luminosa do sol em energia eltrica

determinada pela eficincia dos mdulos fotovoltaicos, sendo o fator limitante da sua

produo energtica e representada pela sua potncia nominal. Outros elementos tambm

podem afetar o rendimento, como sombreamento dos mdulos, o posicionamento dos

mesmos em relao ao Norte e latitude local, e a temperatura de operao dos mdulos2,

questes importantes que devem ser consideradas na sua integrao arquitetnica (THOMAS,

1999).

Para o funcionamento correto de um mdulo fotovoltaico ele deve ser iluminado

uniformemente em sua superfcie, j que um sombreamento parcial, por uma antena ou uma

rvore, afetar sua gerao. Isto ocorre porque a clula com menor iluminao que ir

determinar a corrente de operao de todas as clulas que estiverem na mesma srie que ela.

Para evitar este efeito, so utilizados os diodos de bypass, que fornecem um caminho

alternativo corrente, permitindo que a mesma mantenha os nveis das outras clulas

corretamente iluminadas (IEA, 1995). Em um arranjo fotovoltaico, um efeito semelhante pode

ocorrer quando h um mdulo sombreado na instalao; assim, este mdulo com menor

gerao tambm ir condicionar a corrente dos outros mdulos ligados a ele em srie. Deste

modo, fundamental que a integrao arquitetnica projete a localizao dos mdulos em

local idealmente livre de qualquer tipo de sombreamento, principalmente nas horas em que

h maior irradiao solar disponvel, como apresentado no item 6.2.

A atuao dos arquitetos nas instalaes fotovoltaicas tem fundamental importncia

nas integraes s edificaes, principalmente quanto composio arquitetnica e aspectos

visuais da integrao. Outro papel que os arquitetos tm muito a contribuir na diagramao

2 Quanto maior a temperatura de operao em relao temperatura padro, menor a eficincia de converso da radiao solar em eletricidade.

12

dos mdulos e cuidados em relao aos sombreamentos. Como o sombreamento afeta

substancialmente a gerao, necessrio determinar os horrios de sombra provocados pelas

edificaes e outros elementos nos mdulos, o que essencial em instalaes no meio

urbano.

Alm da atuao dos arquitetos no BIPV, esses profissionais tambm possuem um

campo de trabalho importante nas centrais geradoras da tecnologia fotovoltaica. Nestas

fazendas solares tambm necessrio que seja determinado o sombreamento entre

mdulos nos vrios perodos do ano, j que afastamento muito grande entre mdulos ir

ocupar ainda maiores reas, e afastamento muito prximo ir comprometer a gerao dos

mdulos subsequentes. Os arquitetos, como profissionais capacitados a trabalhar com cartas

solares e estimativas de sombreamento, so fundamentais nestas etapas das instalaes

fotovoltaicas.

O posicionamento dos mdulos fotovoltaicos em relao orientao em relao ao

norte geogrfico (azimute) e inclinao vertical so elementos fundamentais para permitir a

captao da maior irradiao solar possvel (detalhamento para o caso brasileiro

apresentado no item 5). Cada parte do globo terrestre recebe um valor de irradiao

diferente; ento, o desafio das instalaes fotovoltaicas conseguir a melhor insolao

possvel para o local especfico da instalao. Os maiores nveis de irradiao so absorvidos

por uma superfcie que esteja em um azimute orientado ao norte (para o hemisfrio sul) ou

ao sul (no caso do hemisfrio Norte), e que esteja inclinado em ngulo igual latitude local

(BROGREN; GREEN, 2003). Em relao latitude, baixas latitudes so menos sensveis a

desvios de azimutes, ou seja, em locais de baixa latitude possvel projetar integraes com

desvio azimutal do Norte sem grandes perdas de gerao (BURGER; RTHER, 2006). Em

relao inclinao dos mdulos, a altas latitudes as instalaes verticais (ngulo de 90 em

relao ao solo) tambm no apresentam tantas perdas, sendo mais favorecidas do que nos

locais de baixa latitude. Assim, as fachadas fotovoltaicas apresentam melhor desempenho

relativo nos locais de alta latitude do que nas regies tropicais do globo.

A temperatura do mdulo tambm um fator que determina a eficincia de gerao

do mesmo. Quanto maior a temperatura, menor o seu desempenho (PRASAD; SNOW, 2004;

BURGER; RTHER, 2006). Os mdulos de silcio cristalino podem perder cerca de 0,4% de

eficincia a cada 1 C de aumento de temperatura (IEA, 1995). Como no h como proteger os

mdulos do calor, ocasionado pela prpria exposio ao sol, eles devem ser instalados de

forma a serem naturalmente ventilados. A ventilao natural para os mdulos ocorre

deixando os mesmos afastados a uma distncia de cerca de 10 cm (IEA, 1995) de qualquer

elemento construtivo como paredes ou coberturas. O afastamento dos mdulos em relao

s superfcies permite que seja formada uma corrente de ar ascendente na parte inferior dos

mdulos. O ar mais quente em contato com os mdulos tende a subir, criando uma corrente

de ar que dissipa o calor. Assim, a integrao dos mdulos na edificao deve ser considerada

durante a fase de projeto arquitetnico da edificao para posicionar corretamente os

mdulos e minimizar as perdas de gerao por temperatura elevada dos mdulos.

As revitalizaes de fachadas tambm so um campo de insero da tecnologia. As

revitalizaes buscam dar uma aparncia mais atual s edificaes e os mdulos com cores

13

metlicas podem acrescentar este conceito de atualidade e modernidade edificao. As

revitalizaes tambm podem acrescer protees solares, como brises e fachadas duplas para

amenizar a insolao excessiva da edificao, onde os mdulos fotovoltaicos podem cumprir

satisfatoriamente essa funo de proteo solar, diminuindo o consumo da edificao com

climatizao artificial, e ao mesmo tempo gerar eletricidade (KAAN; REIJENGA, 2004). Alm do

que os brises fornecem o afastamento necessrio da edificao para o resfriamento do

mdulo.

Para clientes particulares, que acompanham o projeto arquitetnico de suas

edificaes, h a dificuldade de trabalhar com os desejos pessoais, mas tambm h a

facilidade de convencer e especificar melhor o projeto, agregando valor edificao.

Normalmente os clientes que desejam sistemas FV veem o mesmo como uma possibilidade de

autonomia de gerao eltrica, o que deve ser trabalhado pelo arquiteto de acordo com as

possibilidades legais do pas, aliando a tecnologia com outras estratgias arquitetnicas de

diminuio do consumo eltrico e vantagens econmicas da legislao.

A integrao fotovoltaica em uma edificao acarreta em novas demandas para o

programa de necessidades, partindo do zoneamento da edificao, e devem ser consideradas

preferencialmente no anteprojeto para que sejam consideradas e ento resultem em um

verdadeiro BIPV. A instalao FV ir influenciar na orientao do edifcio, nas fachadas e

formas da edificao, na composio com outros elementos e tambm na execuo da obra.

As principais consideraes que devem ser respeitadas so de os mdulos necessitam receber

irradiao solar satisfatria; a instalao FV necessita de um projeto eltrico especfico e deve

contar com outros equipamentos como inversores e controladores (THOMAS, 1999) alm de

estar adequada forma e composio arquitetnica desejada pelo arquiteto.

A partir do funcionamento adequado dos mdulos, quanto s suas caractersticas

construtivas e eltricas, passa-se segunda etapa que a integrao arquitetnica na

localizao com melhor desempenho tcnico, nas coberturas, fachadas ou nos elementos de

proteo. Os sistemas fotovoltaicos podem ser integrados em qualquer lugar na parte externa

da edificao, sendo mais comuns as trs posies a seguir: fachada, cobertura e elementos

de proteo como exemplifica a Tabela 1.

14

Tabela 1 Tipos de integrao arquitetnica FV. Adaptado de THOMAS (1999) com imagens de ISAAC (2010).

Local de integrao

Tipo de integrao Imagem

Coberturas

Telhado inclinado

Telhas inclinadas

Cobertura com shed

15

Local de integrao

Tipo de integrao Imagem

Coberturas

Clarabias

Coberturas curvas

Fachadas

Paredes verticais cegas

16

Local de integrao

Tipo de integrao Imagem

Fachadas

Paredes verticais com

janelas

Paredes inclinadas

Elementos de proteo

Brises horizontal fixo

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Local de integrao

Tipo de integrao Imagem

Elementos de proteo

Brises horizontal mvel

Nas coberturas os mdulos podem ser usados em substituio a telhados ou telhas

inclinadas, nos sheds, claraboias e coberturas curvas. Os sheds apresentam vantagem, pois

estes elementos j conceitualmente projetados para que a face inclinada e opaca esteja

orientada ao Norte (para o hemisfrio Sul), e a face vertical e transparente esteja orientada ao

Sul aonde h melhor iluminao difusa no hemisfrio Sul. Assim os mdulos teriam a posio

de integrao justamente na face inclinada e orientada ao Norte. Para coberturas curvas

tambm possvel a instalao com mdulos de filmes finos aplicados em substratos flexveis.

Nas claraboias podem ser utilizados mdulos translcidos e semitransparentes, que permitem

a passagem da luz por espaos entre uma clula e outra, ou ento por novas clulas que so

to finas que deixam parte da luz atravess-las (THOMAS, 1999).

Nas fachadas os mdulos podem ser instalados em paredes cegas, paredes com

janelas ou paredes inclinadas. Nas fachadas cegas os mdulos podem ser utilizados como

material de vedao integrante da construo, ou ento podem ser utilizados afastados da

edificao criando uma segunda pele. Neste caso h a vantagem da ventilao na parte

posterior dos mdulos que melhora o seu desempenho. Dependendo da orientao da

edificao, as fachadas inclinadas favorecem a instalao dos mdulos j que a inclinao

pode ser determinada em ngulo prximo latitude local (THOMAS, 1999).

No uso em brises, fixos ou mveis, os mdulos tambm apresentam a vantagem de

poderem ser utilizados de forma inclinada, adequando-se latitude local. Em fachadas e

brises os mdulos podem ficar mais visveis e, portanto, as definies do projeto devem ser

feitas de forma mais cuidadosa, observando a composio do arquiteto.

Alm da anlise do local tambm necessrio que seja considerado o modo de

instalao dos mdulos fotovoltaicos, observando alguns detalhes de fixao. Chivelet e Solla

(2010) apresentam algumas informaes de como pode ser feita a fixao dos mdulos

edificao. Normalmente os mdulos so fixados sobre as estruturas como qualquer outro

tipo de painel ou placa que seja usada na edificao, com fixao em guias espaadas de

acordo com seu tamanho (Figura 3).

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Figura 3 Exemplo de detalhe em planta baixa da fixao dos mdulos sobre a estrutura em uma parede ventilada. Fonte: CHIVELET; SOLLA (2010)

Alguns arquitetos tambm consideram que no basta a instalao de tecnologias

renovveis nos edifcios, mas necessrio um pensamento integrado de ecodesign. Ken e

Peter (2008) ressaltam que os edifcios devem ter uma arquitetura ecolgica considerando

toda relao que possuem com o meio e no serem avaliados somente por regras e pontos

que atingem em certificaes padronizadas. Neste caso, os painis fotovoltaicos devem estar

integrados a um conceito da edificao, que engloba orientao, solues passivas, questes

culturais, construtivas etc. As decises para um design ecolgico devem considerar o local de

implantao, a orientao, configurao e materiais da edificao, e adaptar-se a eles. Este

tipo de design tem seu conceito baseado nas relaes dos indivduos de um ecossistema

natural e v na gerao fotovoltaica o melhor meio de gerao energtica, j que a energia

inicia sua circulao na natureza a partir da transformao da luz do sol pela fotossntese. E

assim como as plantas se adaptam para receber mais luz, os edifcios tambm deveriam ter

sua forma configurada para aproveitar ao mximo a irradiao solar.

No Brasil algumas certificaes de edificaes sustentveis e eficientes j preveem

pontos para instalao de sistemas fotovoltaicos nas edificaes. A Certificao Internacional

LEED (GBC, 2013) j atua no Brasil e prev na tipologia New Construction, no Critrio Energia e

Atmosfera Crdito 2, uma pontuao de 1 a 7 pontos de acordo com o percentual de

energia gerada no local da edificao (de 1 a 13%) e mais dois pontos para gerao verde. No

Critrio qualidade ambiental interna- crdito 7.1, tambm so pontuadas as instalaes de

mdulos fotovoltaicos que faam sombra estrutura ou equipamentos. Na certificao para

Edifcios Existentes, Envoltria e Estrutura Principal, Lojas de Varejo e outras modalidades

tambm pontuam a incluso de sistemas fotovoltaicos no corpo da edificao. O Programa

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Brasileiro de Etiquetagem do PROCEL para edifcios comerciais, de servio e pblicos, prev

bonificao para edificaes que contenham geradores fotovoltaicos em seu envelope e que

supram no mnimo 10% da energia consumida anualmente pela edificao (INMETRO, 2010).

A integrao arquitetnica uma questo bastante expressiva para o

desenvolvimento da tecnologia, tanto que a IEA (International Energy Agency) tem em seus

programas de pesquisa em gerao de energia um grupo especfico (Task 7 e Task 41) sobre a

qualidade da integrao arquitetnica. Desde 1997 um grupo composto por pesquisadores de

vrios pases tem trabalhado para remover barreiras no tcnicas que dificultam a

disseminao da tecnologia fotovoltaica.

Para uma integrao fotovoltaica de qualidade necessria uma anlise detalhada,

porque embora o projeto possa ser bem elaborado, os mdulos comumente resultam em um

elemento alheio edificao. A compreenso do porque os mdulos resultam em elementos

estranhos o caminho para uma integrao completa da tecnologia edificao, e permite

uma melhor configurao formal, contribuindo para a divulgao e aceitao da tecnologia,

alm da contribuio sustentabilidade do planeta (KAAN e REIJENGA, 2004).

Segundo a IEA (SCHOEN et al., 2001) e outros pesquisadores (REIJENGA, 2000; KAAN;

REIJENGA, 2004), os critrios estticos mais comentados pelos arquitetos em relao

integrao arquitetnica dos mdulos FV aparecem na Tabela 2. Esta tabela apresenta

caractersticas de composio arquitetnica que os arquitetos consideram fundamentais para

estar presente nos BIPVs.

Tabela 2 Critrios estticos da integrao arquitetnica. Adaptao (SCHOEN et al., 2001).

Critrios Definies

Integrao natural Os mdulos realmente aparentam fazer parte da estrutura e

completam a mesma, no tendo a aparncia de algo acessrio;

Integrao agradvel

Os mdulos fazem parte da concepo do edifcio e apresentam dupla funo. Como o uso de brises de sombreamentos, onde alm de gerar energia, os mdulos tambm contribuem para economia energtica da

edificao;

Composio de cores e materiais

Os mdulos integram-se aos demais materiais de construo, com cores e materiais similares os outros utilizados;

Modulao Aproveitando a caracterstica modular da tecnologia, os mdulos so

integrados em uma grelha de desenho de toda a fachada, ou modulao da edificao.

Respeito s caractersticas e tipologias arquitetnicas

Os mdulos so selecionados com base nas suas diversas aparncias para integrao em edificaes futuristas ou tradicionais;

Detalhes estticos de instalao

Instalao sem cabeamentos ou ajustes que comprometam a percepo visual;

Projetos inovadores A tecnologia utilizada para contribuir com a concepo de projeto

inovador da edificao.

O grupo de pesquisa da IEA (Task 7) foi finalizado em 2003 gerando um grande

nmero de publicaes sobre os sistemas fotovoltaicos integrados em edificaes.

Posteriormente, outro grupo trabalhou com a integrao fotovoltaica, mas em aplicao em

escala urbana (Task 10), j finalizado. Recentemente houve a finalizao de um novo grupo

(task 41) com o tema de energia solar e arquitetura, com vrias publicaes na rea (FARKAS

20

et al., 2012, 2013). O grupo da task 41 avaliou as condies especficas da integrao solar

fotovoltaica na arquitetura e concluiu que para que possam existir edifcios eficientes e com

balano energtico zero a integrao deve ser proposta com uma anlise que possibilite

adequar as altas necessidades energticas (e necessidade de maiores reas para gerao

fotovoltaica) com as reas dos envelopes dos edifcios. Outra concluso de que h trs

frentes de trabalho para ampliar e qualificar as ocorrncias dos edifcios solares: convencer os

clientes a exigir e valorizar edifcios solares; usar estratgias de divulgao para comunicar e

informar os participantes do mercado da construo civil, e; desenvolver e divulgar

ferramentas e referncias do tema. O grupo atual mantm um site (www.pvdatabase.org)

com vrios exemplares de integraes arquitetnicas e informaes detalhadas sobre o

projeto. As buscas neste site podem ser feitas selecionando o pas, ou o elemento construtivo

de integrao, o tamanho, entre outros. O site tambm apresenta 25 instalaes consideradas

como bons exemplos de integrao arquitetnica e um guia com mdulos FV especficos para

integrao arquitetnica (IEA, 2011).

Links teis Site da IEA: http://www.iea.org/ IEA- exemplos sistemas fotovoltaicos: www.pvdatabase.org Task 10: http://iea-pvps-task10.org/ Task 41 com as publicaes de Farkas et.al (2012) e outras: http://task41.iea-shc.org/

No mercado atual j h uma considervel variedade de mdulos fotovoltaicos, com

placas rgidas e flexveis, opacas ou transparentes, e ainda com diversas formas e cores, o que

permite maior liberdade de criao para os projetistas. Pagliaro et al. (2010) ainda acrescenta

que a escolha do mdulo para cada projeto depende da disponibilidade financeira, da

necessidade construtiva e da caracterstica da edificao (sua idade, seus materiais e sua

orientao solar). Normalmente o principal elemento considerado para seleo de um mdulo

a eficincia do mesmo, o que se reflete principalmente na rea ocupada (mdulos mais

eficientes ocupam menor rea). Para satisfazer os construtores e os proprietrios das

edificaes, a tecnologia fotovoltaica integrada edificao deve permitir um aumento do

valor econmico do imvel atravs da utilizao dos mdulos como elemento eficiente de

vedao e gerao de energia, alm de valorizar a composio arquitetnica da edificao.

Antigos conflitos entre esttica e gerao de energia dos mdulos tambm j foram resolvidos

pelos novos produtos FV existentes (possibilidades de novas cores e materiais). Atualmente os

mdulos apresentam diversas opes para os arquitetos, que podem optar por exemplares

que interagem de diversas formas na edificao, alm de gerar energia. O desafio ainda reside

no convencimento aos arquitetos de optar pela tecnologia FV como substituta de outros

materiais de vedao. J que assim h diminuio de custo pela dupla funo dos mdulos, e

a opo pela tecnologia durante a fase de projeto, facilitando a integrao do mesmo com o

restante da edificao.

Para outros pesquisadores, um BIPV de sucesso seria aquela que proporcionasse a

adequada inter-relao entre as questes estticas, eltricas e construtivas (HAGEMANN,

2004). O que demonstra a importncia da colaborao entre os diversos profissionais

atuantes na construo civil, engenheiros eletricistas para avaliar a instalao eltrica, e

arquitetos e engenheiros civis para avaliar a fixao estrutura e adequao composio.

21

Pagliaro et al. (2010) apresentam alguns casos de BIPV de sucesso integrados em

coberturas opacas, claraboias, fachadas semitransparentes e fachadas opacas. Como exemplo

de uma boa integrao em cobertura, citado o Salo Paolo VI (Figura 4) no Vaticano, onde

telhas de concreto foram substitudas por mdulos no edifcio projetado por Pier Luigi Nervi.

A integrao resultou em uma cobertura sobreposta dos mdulos fotovoltaicos

acompanhando a curvatura e o permetro da cobertura. Alm de gerar energia, a nova

cobertura promove sombreamento laje e diminuiu o consumo dos condicionadores de ar. A

utilizao dos mdulos em claraboias citada com vrios exemplos de sucesso j que estas

integraes permitem maior liberdade de projeto na locao dos mdulos e das superfcies

transparentes criando efeitos interessantes de luz e sombra. A estao de trem de Lehrter em

Berlin (Figura 5) apresentada como um destes exemplos. Como a cobertura da edificao

curva, os mdulos foram fabricados exclusivamente para este projeto. Na anlise de janelas e

fachadas semitransparentes, foram identificadas as qualidades do uso de mdulos FV

semitransparentes, que permitem a passagem da luminosidade. A integrao de sucesso

citada o edifcio da Trondheim University of Science and Technology (Noruega) que utiliza

mdulos de vidro duplo que contribuem para o isolamento trmico e acstico (Figura 6). O

edifcio do Ferdinand-Braun Institute em Berlin (Figura 7) citado como exemplo de

integrao em fachada opaca, na qual os mdulos foram integrados em um plano

diferenciado na fachada.

Figura 4 Paolo VI Hall Fonte: Bahnmoeller - Wikipedia.

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Figura 5 Estao central de Berlin. Percebem-se os mdulos translcidos no canto superior direito na imagem em contraste com o restante dos vidros transparentes

Fonte: Siemens.

Figura 6- Universidade Trondheim com mdulos nas fachadas.

Fonte: http://www.ecw.org.

Figura 7 Instituto Ferdinand-Braun. Fonte: http://www.solarfassade.info.

23

Algumas pesquisas tambm tm focado na utilizao dos mdulos fotovoltaicos como

parte da pele do edifcio, analisando o potencial de gerao dos mdulos ao seguir

estritamente as formas arquitetnicas das fachadas (VANNINI, 2011). Este estudo demonstra

atravs de software de anlise, a irradiao recebida por cada uma das faces da edificao e

determina as perdas de irradiao que ocorrero por os mdulos estar acompanhando a

forma arquitetnica. A anlise feita principalmente para formas complexas, ou

desconstrutivistas, que possuem muitas faces em orientao e inclinao diferentes. Mesmo

neste estilo arquitetnico possvel a integrao fotovoltaica com clculos estimados para

quantificao da gerao eltrica, possibilitando que o arquiteto perceba como a adaptao

da forma pode propiciar maior recebimento de irradiao solar (Figura 8).

Figura 8 Clculo de radiao solar incidente atravs de softwares de simulao. Fonte Vannini (2011)

Na preocupao com a composio formal dos BIPV, vrias pesquisas tm sido

desenvolvidas para indicar o caminho e salientar as caractersticas vlidas das integraes

arquitetnicas de sucesso (HAGEMANN, 2004; KAAN; REIJENGA, 2004; PRASAD; SNOW, 2004).

Essas pesquisas so apresentadas a seguir, mostrando as edificaes que so qualificadas

pelos referidos pesquisadores como bons exemplares de integraes.

A prpria IEA apresenta em seus relatrios algumas edificaes consideradas como de

sucesso, como o edifcio de escritrio da Cooperativa Migros, em Zurich (Figura 9) (IEA, 2010).

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Figura 9 Integrao fotovoltaica na fachada de um edifcio em Zurich, considerada como integrao de sucesso. Fonte IEA (2010).

A integrao arquitetnica de qualidade deve considerar o ambiente no qual a

edificao est sendo projetada, principalmente em locais com calor extremo, onde os

mdulos sofrem reduo de eficincia pela alta temperatura. Na Austrlia ocorrem estas

situaes de altas temperaturas e estudos (PRASAD e SNOW, 2004) analisam a qualidade

arquitetnica dos BIPV no pas, tambm apresentando exemplares de algumas integraes de

sucesso, indicando as caractersticas da mesma (Tabela 3).

Tabela 3 Integraes BIPV consideradas de sucesso na Austrlia, por Prasad e Snow (2004).

Casos apresentados Imagem do BIPV

Vila Olmpica de Sydney:

As residncias possuem integrao FV nas

coberturas, que somadas seriam suficientes para

abastecer 2000 casas. A cor da camada base foi trocada de branco para preto, por uma questo esttica, mas

resultou em perdas de eficincia de 2% ocasionado

pelo aumento da temperatura do mdulo. Observa-se esquerda a

instalao de coletors solares trmicos para aquecimento

de gua.

(Fonte: www.pvdatabase.org)

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Solar Kogarah

O projeto previu a instalao de mdulos de silcio amorfo

em bases flexveis para a instalao. A instalao feita

em um bairro do subrbio utilizou edificaes j existentes, e teve de

trabalhar com anlises de sombreamentos.

(Fonte: http://www.re-systems.ee.unsw.edu.au)

Universidade de Melbourne

O sistema foi integrado na fachada de um prdio com arquitetura inovadora. Os

mdulos so de silcio multicristalino sobre vidro.

(Fonte: www.intelisolar.com)

CSIRO Centro de Energia

O sistema de corantes sensibilizados encapsulado em um sanduche de vidro

foi instalado em uma parede inclinada.

(Fonte: www.junmasoft.com)

Edifcio FKP em Brisbane

O edifcio conta com a instalao de 28 kWp3 de

mdulos de silcio amorfo no telhado e tambm em

elementos de sombreamento.

Fonte: Gert Stobbe (infinity.club)

3 Wp a potncia nominal dos mdulos fotovoltaicos, que indica a po