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A ENERGIA FOTOVOLTAICA NO PROJETO DE ARQUITETURA
Lais Suemi Sunaga (IC) e Maria Augusta Justi Pisani (Orientadora)
Apoio: PIBIC CNPq


Resumo

A partir da necessidade de encontrar soluções sustentáveis para a escassez energética das cidades
e o fato de o edifício ser elemento fundamental na formação destas, este trabalho visa o estudo da
relação entre a energia renovável fotovoltaica e o projeto de arquitetura. Os equipamentos que
produzem energia fotovoltaica incorporados na arquitetura têm que ser estudados sob o ponto de
vista das possibilidades de concepção de projeto, para que os arquitetos possam utilizá-los sem
prejuízo dos resultados formais de seus projetos. Os objetivos desta pesquisa foram: Identificar
soluções arquitetônicas, internacionais e nacionais, que fazem uso de placas fotovoltaicas, a partir do
ano de 2000; relacionar os sistemas de geração de energia fotovoltaica encontrados nos projetos de
arquitetura identificados e registrar e analisar as relações entre a linguagem da arquitetura proposta e
os elementos onde as placas fotovoltaicas foram acopladas. O método utilizado nesta pesquisa
passou por levantamentos bibliográficos, estudo de campo e análise dos resultados. A pesquisa
permitiu descobrir a diversidade de tipos de placas fotovoltaicas bem como o potencial energético do
país, possibilitando o desenvolvimento de inúmeras formas de integração entre e energia fotovoltaica
e a arquitetura. A compreensão e a divulgação deste tipo de componente construtivo atrelado ao
interesse no emprego destes podem minimizar o consumo de energia e contribuir na busca de
edifícios e cidades sustentáveis.

Palavras-chave: Arquitetura, energia fotovoltaica, sustentabilidade


Abstract

From the need to find sustainable solutions to energy scarcity in cities and the fact that the building is
a key element in the formation of these, this work aims at studying the relationship between renewable
energy and photovoltaic architectural design. The equipment that produces photovoltaic embedded in
the architecture must be studied from the point of view of project design possibilities for architects to
use them without prejudice to the formal results of their projects. The objectives were to: Identify
architectural solutions, national and international, that make use of photovoltaic panels, from the year
2000; inventory systems photovoltaic power generation found in the architectural projects identified
and record and analyze the relationships between language of the proposed architecture and where
the photovoltaic elements were engaged. The method used in this research underwent bibliographic
surveys, field study and analysis of the results. The research allowed discovering the diversity of types
of photovoltaic panels and the energy potential of the country, enabling the development of many
forms of integration and architecture, and photovoltaics. The understanding and dissemination of this
type of constructive component linked to interest in using these can minimize energy consumption and
contribute to the pursuit of sustainable buildings and cities.

Key-words: Architecture, photovoltaic energy, sustainability




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INTRODUÇAO

Diante do planeta cada vez mais escasso de recursos naturais, crescimento desordenado
de metrópoles, de população e conseqüentemente de seus impactos, torna-se necessária a
participação do arquiteto e urbanista na decisão de projetos adequados ao meio ambiente.
Segundo Pisani et al (2008, p.12): “O tema sustentabilidade está presente em todo o mundo,
ao menos há três décadas, com relevância na relação entre os recursos naturais, a
biodiversidade, o futuro da economia e as implicações no desenvolvimento social e com isso
o respeito à diversidade cultural dos povos.” Sobre a questão Kato (2007) afirma que com a
presença de um sociedade mundial que cada vez mais carece de novas demandas, surge a
preocupação com       os possíveis efeitos climáticos irreversíveis na Terra e com               a
dependência mundial da produção energética para realização de quaisquer atividades.

De acordo com Habitare: resultados de impacto 1995|2007 (s/d, p.20):

                       “As avaliações do Painel Intergovernamental sobre Mudança Climática
                       (IPCC) mostram que a eficiência energética tem um papel central na
                       redução do aquecimento global. Os relatórios do órgão das Nações Unidas
                       responsável por produzir informações científicas sobre o aquecimento global
                       indicam que é mais econômico investir na melhoria da eficiência energética
                       das construções do que aumentar a produção de energia.”

O Brasil possui aproximadamente 8,5 milhões de quilômetros quadrados, com mais de sete
mil quilômetros de área litorânea e diversas condições favoráveis para ser um dos países
com maior potencial energético do mundo.        A partir do século XXI, até as reservas de
combustíveis fósseis são consideradas vantajosas após o descobrimento da camada pré-
sal, porém o potencial de energia solar do território Brasileiro é suficientemente abundante
para   tornar    o   país    auto-suficiente   em     energia.    Segundo       ANEEL,      (apud
CRESESB,1999,p.26) ”estima-se que a energia solar incidente sobre a superfície terrestre
seja da ordem de 10 mil vezes o consumo energético mundial.” Este dado é surpreendente,
pois demonstra quanto recurso energético os brasileiros desperdiçam, ou deixam de
aproveitar, todos os dias.

Sendo assim, no que se refere ao uso de energias renováveis encontra-se na energia solar
uma das alternativas mais promissoras para enfrentar os desafios de eficiência energética
mundial do novo milênio. De acordo a ANEEL (2002), a energia solar é responsável pela
origem de praticamente todas as outras fontes de energia, como a energia hidráulica, a
biomassa, a eólica, os combustíveis fósseis e das ondas e correntes marinhas.

Edwards (2005) calcula que os edifícios consomem aproximadamente 45% da energia
gerada, utilizando-a com iluminação, aquecimento, resfriamento, aparelhos eletrodomésticos



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e outros usos. Portanto, as cidades são as maiores consumidoras da energia gerada no
planeta, e é por esse motivo que o conhecimento de outras formas de energia se torna
fundamental para a atuação dos arquitetos e urbanistas.

A energia solar é empregada de forma passiva na história da arquitetura e urbanismo desde
o Egito antigo. Antes das invenções de sistemas mecânicos e artificiais para auxiliar o
desempenho dos edifícios, a preocupação dos projetistas em iluminar, aquecer e resfriar os
ambientes dependia exclusivamente do estudo e do emprego da energia do sol. (FRETIN,
2009)

As primeiras construções que empregaram placas fotovoltaicas, utilizaram esse sistema
apenas sobrepondo-as na arquitetura existente, como um equipamento de aquecimento
solar de água, e que muitas vezes acarreta num resultado antiestético à obra em si e
também empobrecem a qualidade do seu entorno. (FRETIN, 2009). Estas edificações não
foram frutos de um projeto arquitetônico que levasse em conta a condicionante da energia
solar desde os primeiros croquis.

Fretin (2009, p.247) comenta que, do mesmo modo que a eletricidade causou um impacto
significativo nos projetos e na arquitetura e urbanismo do século XX, é provável que o
aproveitamento de energia solar, quando for um componente do partido do projeto irá
modificar ou incrementar o produto final e, principalmente o processo projetual, pois
implicará num estudo da linguagem arquitetônica com mais um componente que possui
função pré-determinada.

Dentro destas premissas, esta pesquisa possui importância ambiental e social destacada
para a área de projeto de arquitetura e urbanismo, pois os resultados acrescentarão
conhecimentos específicos para serem aplicados nas soluções projetuais de baixo impacto
ambiental. Além dessa importância, destaca-se que um dos quesitos analisados e exigidos
nas certificações internacionais e nacionais.

O consumo energético dos edifícios é o fator que impacta de forma negativa o meio
ambiente, conforme analisam os trabalhos de Silva (2003) e Cardoso (2002). Lamberts,
Dutra, e Pereira (1997) apontam que as características da arquitetura com eficiência
energética e o consumo de energia levado em conta para avaliar um edifício não deve ser
apenas o gasto durante o período de construção, e este segundo Pisani (2008) deve ser
calibrado durante todo o ciclo de vida do edifício: projeto, construção, uso, manutenção e
pós-uso.

Os objetivos desta pesquisa foram: identificar soluções arquitetônicas, internacionais e
nacionais, que fazem uso de placas fotovoltaicas, a partir do ano de 2000; relacionar os
sistemas de geração de energia fotovoltaica encontrados nos projetos de arquitetura



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identificados e registrar e analisar as relações entre a linguagem da arquitetura proposta e
os elementos onde as placas fotovoltaicas foram acopladas.

O método utilizado nesta pesquisa passou inicialmente por duas etapas concomitantes que
foram: levantamentos bibliográficos e os estudos de campo, após estas etapas foram feitas
análises dos resultados e redação dos artigos e relatório.

A ENERGIA FOTOVOLTAICA

A crise mundial petrolífera da década de 1970 provocou maior interesse em estudar o uso
da energia fotovoltaica fora do campo dos programas espaciais para remediar o problema
de energia em diversos segmentos. Segundo VALLÊRA e BRITO (2006), impulsionada pela
crise energética houve um significativo investimento em pesquisas e aplicações práticas
para reduzir o custo da produção das células fotovoltaicas.

Nas últimas décadas o desenvolvimento da tecnologia fotovoltaica cresce ininterruptamente,
desempenhando um papel significativo na produção de energia elétrica mundial. De acordo
com a publicação “Global Market Outlook for Photovoltaics until 2014”, até o final de 2008, a
energia fotovoltaica mundial instalada estava por volta de 16 GW (gigawatt) e quase 23 GW
são instalados em nível mundial, produzindo cerca de 25 TWh (terawatt-hora) de
eletricidade por ano.

Na figura 1.1 a seguir é apresentado o cenário do crescimento futuro da produção de
energia fotovoltaica no mundo e a figura 1.2 mostra a evolução anual do mercado
fotovoltaico de 2000 a 2009.




            Figura 1.1 - Cenário de uma possível evolução mundial de energia elétrica até 2040.
                                        Fonte: Vallêra, 2006, p.38.




                                                                                                        4
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                Figura 1.2.- Evolução anual do mercado fotovoltaico nos anos 2000-2009.
                                   Fonte: Despotou et al.(2010,p.6) .



Segundo Vallêra (2006), o emprego de energia fotovoltaica apresenta crescentes vantagens
tais como: Trata-se de uma energia limpa, não poluente; possui uma fonte inesgotável,
universal e gratuita; não possui componentes móveis, durando mais de 30 anos sem muitos
gastos com manutenção; é uma estrutura feita em módulos, o que facilita sua extensão;
pode contribuir na linguagem do edifício sendo capaz de substituir revestimentos;
democratiza a rede elétrica local, uma vez que descentraliza a produção de energia.

Atualmente a energia fotovoltaica é utilizada amplamente em países com potencial solar
energético relativamente fraco comparado ao do Brasil, como os europeus. Nestes a
pesquisa e o desenvolvimento da energia fotovoltaica feita ao longo dos anos acarretou em
maior interesse de mercado, na produção variada de componentes e conseqüentemente na
redução de custos da produção desta energia limpa. Assim, percebeu-se que o
desenvolvimento do processo fotovoltaico se fez possível graças ao interesse e ao
investimento na produção de novas fontes de energia de boa eficiência e de baixo impacto
ambiental.

2.Tecnologias fotovoltaicas disponíveis:

Segundo Fraile et al (2010) o material semicondutor mais comum e utilizado nas células
fotovoltaicas é o silício (Si),que é o elemento mais abundante na areia. Sua disponibilidade é
ilimitada em seu estado natural, uma vez que o silício é o segundo matéria-prima mais
abundante na face da Terra.

O processo de produção de módulos fotovoltaicos é mostrado na figura 2.1 a seguir.




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      Figura 2.1: Esquema do processo de produção de módulos fotovoltaicos por tecnologia cristalina.
         Fonte: FRAILE, Daniel; LATOUR, Marie; GAMMAL, Adel El; ANNET, Michael. (2010, p.4)
                                           Tradução da autora.




3. Sistema fotovoltaico

Os sistemas fotovoltaicos possuem uma configuração básica onde o sistema deverá ter
necessariamente uma unidade de controle de potência e uma unidade de armazenamento.
Ele pode ser classificado em três categorias: sistemas isolados, híbridos e conectados a
rede. (Figura 3.6)




                        Figura 3.6- Configuração básica de um sistema fotovoltaico.
                                         Fonte: CRESESB (2010)




3.1. Tipos de células




                                 Figura3.1: célula de silício monocristalino
                                           Fonte: NIGBO (2010)




                                                                                                         6
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3.1.1 Células de Silício Monocristalino (Mono c-Si)

As células compostas de silício monocristalino são as mais empregadas e comercializadas
como conversores diretos de energia solar em eletricidade. (FRETIN, 2009, p.54).

3.1.2 Células de Silício Policristalino (multicristalino ou multi c-Si)

Nascimento (2004) explica que a produção das células cristalinas é feita a partir de blocos
de silício obtidos por fusão de silício puro em moldes especiais. Estando nos moldes, o
silício esfria lentamente e solidifica-se, resultando numa estrutura policristalina com
superfícies de separação entre os cristais, ou seja, os átomos não são organizados num
único cristal.

3.1.3. Células de filmes finos

Segundo Fraile et al (2010) as células de filmes finos são construídas por meio do depósito
de camadas extremamente finas de materiais fotossensíveis, sobre um suporte de baixo
custo, como o vidro, aço inoxidável ou plástico. Trata-se de uma forte opção para sistemas
fotovoltaicos de baixo custo. Entretanto, sua eficiência é ainda mais baixa que as células
mono e policristalinas de silício.

3.1.4. Células solares orgânicas

São feitas a partir de materiais mais baratos que as de silício e por meio de processos mais
simples, em substratos leves e flexíveis, e podem equipar iPods e laptops alimentados por
etiquetas de identificação por rádio-frequência ( Radio-Frequency Identification -
RFID).(LEMOS, 2005) . Segundo a publicação do Global Energy Network Institute, diante do
custo ainda relativamente alto as células solares de silício cristalino, as células orgânicas
apresentam-se como uma possível promessa para abrir novos mercados no campo da
energia solar.

3.1.5. Células de TiO2

De acordo com Lemos (2005) pesquisadores da Universidade Bath na Inglaterra, fizeram
uso de um elemento incomum no desenvolvimento de uma nova alternativa para a produção
de células solares. Trata-se de um branqueador, elemento presente nas pastas de dentes,
que ao cobrirem partículas de dióxido de titânio (TiO2) absorvem a luz solar.

4. Energia fotovoltaica na Arquitetura e Urbanismo

Segundo o centro de sustentabilidade aplicado ao ambiente construído BiPV Competence
Centre, localizado em Canobbio na Suíça, BIPV (Building Integrated Photovoltaics) é o
nome dado a um sistema de integração da tecnologia fotovoltaica com a arquitetura e
urbanismo, objetivando a produção de energia conectada ao edifício e demais elementos



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construídos, de forma que os componentes que a geram fazem parte das demais
condicionantes de projeto.

Na última década a integração entre os componentes fotovoltaicos e a arquitetura está
acontecendo por meio de pesquisas de novos elementos que atendem aos objetivos: boa
arquitetura e sustentabilidade energética. Os produtos para a construção civil com células
fotovoltaicas são capazes de substituir os componentes tradicionais.

A diversidade de tipos de placas fotovoltaicas permite que o arquiteto explore inúmeras
possibilidades de integração destas no edifício ainda na fase de projeto. Observou-se que
cada vez mais surgem novos tipos de células, o que indica uma tendência de maior
produção e redução de seus custos. Os diversos tipos de células fotovoltaicas possibilitam
explorar a sinergia de elementos construtivos podendo melhorar a eficiência energética do
edifício em suas instalações. Durante o processo projetual o arquiteto pode trabalhar a
linguagem da sua produção com elementos construtivos como: brises, coberturas, pisos,
esquadrias e elementos de vedos de fachadas.

Infelizmente no Brasil, o emprego da energia fotovoltaica como uma das condicionantes de
projeto ainda não é realidade. Encontram-se pesquisas sobre o assunto e protótipos, sendo
de acordo com Rüther e Dacoregio (2000), a primeira aparição de um sistema integrado em
edifício no Brasil foi inaugurada em Florianópolis, no estado de Santa Catarina no edifício de
Laboratório de Energia Solar (LABSOLAR). Apesar do grande potencial energético solar
que o país dispõe a energia fotovoltaica ainda é pouco utilizada. Há inúmeras propostas de
construção de usinas fotovoltaicas, entretanto ainda aguardam aprovações e investimentos,
sejam esses públicos ou privados, tais como as usinas fotovoltaicas da cidade de Horizonte,
no Ceará e a de Votuporanga, em São Paulo.

5. Tipos de aplicações de sistemas fotovoltaicos integradas ao edifício (BIPV):

Segundo European Photovoltaic Techology Plataform (2007) o edifício construído permite
diversas aplicações do sistema fotovoltaico em seus sistemas, tais como:

-Coberturas;

-Paredes externas;

-Fachadas semi-transparentes;

-Clarabóias;

-Brises.

A seguir são detalhados os diversos componentes de um edifício com possibilidades de
aplicações no sistema fotovoltaico.



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5.1. Coberturas

As coberturas são consideradas ideais para a integração do sistema fotovoltaico, uma vez
que possuem, normalmente, uma grande superfície sem sombras. No entanto é necessário
distinguir o uso do sistema fotovoltaico nas coberturas planas e dos telhados inclinados,
bem como a inserção do edifício na cidade, pois outras construções podem gerar sombras.
Em telhados inclinados, os módulos fotovoltaicos podem ser fixados na parte superior do
telhado. Este tipo de aplicação de baixo custo pode ser utilizado em telhados existentes e é
conhecido como Builiding Adapted PV (BAPV). (Figuras 5.1 e 5.2)




  Figura 5.1: Telha composta por quatro células fotovoltaicas.      Figura 5.2: Herne Hill School, Reino
                                                    Unido.
    Fonte: TERGOLASOLARE (2010)                                      Fonte: SOLAR CENTURY (2010)


As coberturas planas têm a vantagem de possuírem fácil acessibilidade e instalação, além
de proporcionar certa liberdade em relação à orientação dos módulos fotovoltaicos. Nesse
tipo de instalação, alguns cuidados devem ser tomados durante a fixação do arranjo para
evitar a quebra da integridade da cobertura. O peso adicional do arranjo fotovoltaico também
deve ser considerado, assim como a força dos ventos que podem arrebentar os módulos.

5.2. Paredes externas

Os módulos fotovoltaicos podem ser adicionados às paredes existentes e compor a fachada
do edifício. Nesse caso, os módulos são adicionados à estrutura e não há a necessidade de
uma barreira térmica protetora, uma vez que esse papel já é realizado pela estrutura sob os
módulos. As lâminas fotovoltaicas de vidro podem substituir o revestimento convencional,
funcionando de forma semelhante aos vidros fumês e servem também como proteção
prolongada contra intempéries e podem ser produzidas sob qualquer medida, forma, modelo
e cor. Assim, os módulos fotovoltaicos podem ser configurados como um elemento
multifuncional do edifício.

As figuras 5.3 e 5.4 a seguir são alguns exemplos de módulos fotovoltaicos utilizados em
paredes externas.




                                                                                                           9
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Figura 5.3 Oekotherm, Schörflingen, Austria   Figura 5.4 SCHOTT Ibèrica SA, Barcelona, Espanha.
    Fonte: ERTEX SOLAR (2010)                           Fonte: PV SUNRISE(2009)


5.3. Fachadas semitransparentes

As lâminas fotovoltaicas de vidro podem ser aplicadas em esquadrias resultando numa
fachada semitransparente. A transparência é normalmente alcançada com a utilização dos
seguintes artifícios:

- Quando a espessura da célula fotovoltaica é muito fina ou apresenta ranhuras e permite a
visualização para o exterior. Módulos de filmes finos semitransparentes são especialmente
apropriados para este tipo de aplicação e outra opção é o uso de células cristalinas
semitransparentes;

-Uso de células cristalinas colocadas em lâminas espaçadas para que haja a filtração parcial
da luz através do módulo fotovoltaico atingindo a um ambiente interno. O efeito da luz vindo
desses painéis resulta num jogo de sombras no edifício.

Adicionar camadas de vidro na base do módulo semitransparente pode oferecer isolamento
térmico e acústico. Outros requisitos também podem ser projetados de acordo com a
necessidade individual de cada projeto, uma vez que tais módulos fotovoltaicos de vidro são
componentes multifuncionais do edifício. (Figura 5.5)




                                                                                                  10
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                    Figura 5.5 : University of East Anglia, Norwich, Reino Unido.
                                     Fonte: PV SUNRISE (2009)

Os painéis fotovoltaicos semi-transparentes de vidro também podem ser coloridos,
possibilitando composições na fachada . Segundo a OnyxSolar (2011) dependendo da
tonalidade da cor do módulo há perda de energia.

As figuras 5.6 e 5.7 mostram as diferentes tonalidades de módulos fotovoltaicos.




                       Figuras 5.6 e 5.7: Tonalidades de módulos fotovoltaicos.
                                    Fonte: ONYX SOLAR (2011)


Segundo Meinhold (2009), um novo tipo de célula solar está sendo desenvolvido pela
GreeSun Energy, em Jerusalém, e pode gerar luz difusa utilizando um painel especializado
colorido. (Figura 5.8). Trata-se de painéis feitos com corantes fluorescentes e de
nanopartículas de metais que não necessitam de luz solar direta para gerar energia. Tais
painéis fluorescentes abrem possibilidades para novos partidos em fachadas fotovoltaicas.




                                Fig 5.8. Módulo colorido fotovoltaico.
                                      Fonte: MEINHOLD (2009)




                                                                                                  11
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5.4. Clarabóias

As estruturas das clarabóias também são lugares interessantes na aplicação do sistema
fotovoltaico por combinarem a vantagem da difusão da luz no edifício e a superfície livre e
propícia para a instalação de módulos ou lâminas fotovoltaicas. Neste tipo de aplicação, os
elementos fotovoltaicos fornecem tanto luz quanto eletricidade para a construção. Os
módulos fotovoltaicos e as estruturas de apoio utilizados nesse tipo de aplicação são
semelhantes àqueles utilizados em fachadas semitransparentes de vidro.

 A figura 5.9 a seguir mostra um exemplo de clarabóia com sistema fotovoltaico.




                        Figura 5.9: Bastad Hotell & Tennis, Bastad, Suécia.
                                   Fonte: ERTEX SOLAR (2010)



5.5. Sistemas de sombreamento

Os módulos fotovoltaicos de diferentes formas podem ser utilizados como elementos de
sombreamento sobre as janelas, como parte de uma cobertura de vidro ou como sobre-
cobertura. As figuras 5.10 a seguir mostram um exemplo de sistema fotovoltaico de
sombreamento.




                        Figura 5.10 : Sunbury Building, Ashford, Reino Unido
                                     Fonte: BP SOLAR (2010)




                                                                                                   12
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5.6. Piso

A OnyxSolar e a Butech (2011) desenvolveram um painel fotovoltaico semi-transparente
que pode ser utilizado como revestimento de piso. (Figura 5.11)




                                 Figura 5.11: Piso fotovoltaico.
                              Fonte: DESIGN BUILD SOLAR (2011)



6. Referências arquitetônicas

A pesquisa detectou nove referências arquitetônicas. Foram escolhidas por apresentarem as
melhores soluções do emprego de placas fotovoltaicas na arquitetura. Os estudos dessas
referências projetuais, discriminadas na tabela 1 a seguir, são importantes para alimentar
novos processos de projeto arquitetônico com objetivos de sustentabilidade no quesito
energético.

TABELA 1- Referências Projetuais e local onde foram empregadas placas fotovoltaicas

                                            Uso das placas
                                             fotovoltaicas
No.           Nome do Edifício                                                 Imagens

                                           Fonte da imagem

      Edifício Centro de Pesquisas e            Cobertura
       Desenvolvimento Leopoldo
 1.
        Américo Miguez de Mello
                                            Fonte: MELENDEZ
                 (CENPES)                      (2007, s/p.)



                                                  Brises
        Sino-Italian Ecological and
 2.      Energy Efficient Building
                   (SIEEB)                   Fonte: GEROLLA
                                                  (2007)




                                                                                                13
VII Jornada de Iniciação Científica - 2011




                                          Fachada

3.      Colorado Court Project
                                       Fonte: CITY OF
                                     SANTA MONICA [20--]




                                          Fachada
     GreenPix – Zero Energy Media
4.               Wall
                                     Fonte:GREENPÍX[20--]




                                         Cobertura
       Santa Monica Civic Center
5.
           Parking Structure
                                      Fonte: KRISCENKI
                                            (2008)



                                          Fachada
     Office Building of SCHOTT
6.
     Iberica
                                        Fonte: SCHOTT
                                            (2007)



                                         Cobertura
      Talleres y Oficinas de Total
7.
                Energie
                                        Fonte: GAUZIN-
                                        MULLER (2003)



                                         Cobertura

8.     Edificio Habitat y Trabajo
                                        Fonte: GAUZIN-
                                        MULLER (2003)



                                         Envoltória
       The Main Stadium for the
9.
          World Games 2009
                                           Fonte:
                                     SEBASTIAN (2009)




                                                                                          14
Universidade Presbiteriana Mackenzie


CONSIDERAÇÕES FINAIS

Esta pesquisa atingiu seus objetivos ao: identificar soluções arquitetônicas de casos
internacionais que fazem uso de placas fotovoltaicas integradas ao edifício; relacionar os
sistemas de geração de energia fotovoltaica encontrados nos projetos de arquitetura
identificados e registrar as relações entre a linguagem da arquitetura proposta e os
elementos onde as placas fotovoltaicas foram acopladas identificando os tipos de aplicações
nos componentes construtivos tais como: brise, cobertura, fachada, envoltória, clarabóia,
piso, entre outros.

Conclui-se que a atual demanda mundial por energia em edifícios requer cada vez mais
pesquisa e desenvolvimento da integração entre energia e edifício, pois a construção de
uma usina fotovoltaica necessita de uma área muito extensa para seu funcionamento e, no
caso da incorporação desta no edifício tem-se uma compactação do espaço e uma maior
eficiência energética.

Os componentes construtivos estudados não são encontrados no mercado nacional, mas,
se os arquitetos se interessarem no emprego destes em seus projetos, brevemente poderão
estar à disposição para serem utilizados com eficiência, devido ao potencial solar do nosso
território.

Os resultados desta pesquisa são importantes por analisarem e divulgarem os componentes
construtivos com células fotovoltaicas e identificarem arquiteturas internacionais de boa
qualidade que já empregam o sistema, minimizando o consumo de energia das construções,
na busca dos edifícios e cidades sustentáveis.

REFERÊNCIAS

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www.australiansolarmanufacturing.com.au/main/page_information.html>       Acesso     em   24
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Brasil / Agência Nacional de Energia Elétrica. – Brasília: ANEEL, 2002.

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“Empreendimento Comercial de Elevado Desempenho Ambiental 2002”. PCC
USP/CSTB,                       abr                     2003.                      Disponível
em:<fcardoso.pcc.usp.br/Certificação%20França%20HQE%20portugues.pdf>. Acesso em
25 ago. 2010.




                                                                                           15
VII Jornada de Iniciação Científica - 2011


CITY            OF           SANTA            MONICA.                 Disponível             em:
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CRESESB- Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito.
Disponível em:< www.cresesb.cepel.br/index.php?link=/tutorial/tutorial_solar.htm>. Acesso
em 11 set. 2010.

DESIGN-BUILD            SOLAR.         Disponível          em:           <         www.design-
buildsolar.com/research_and_development> Acesso em 6 mar. 2011.

DESPOTOU, Eleni; GAMMAL, Adel El; FONTAINE, Benjamin, MONTORO, Daniel Fraile,
LATOUR, Marie; LENOIR, Sophie; MASSON, Gaëtan; PHILBIN, Patricia; BUGGENHOUT e
Pieterjan Van. Global Market Outlook for Photovoltaics until 2014. European Photovoltaic
Industry Association (EPIA). Brussels, maio de 2010¸p. 1-27. Disponível em <
www.epia.org/publications/epia-publications.html> Acesso em 23 ago. 2010.

EDWARDS, Brian. Guía básica de la sostenibilidad. Gustavo Gili, Barcelona, 3ª. Ed.,
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EUROPEAN SUNRISE PROJECT,2007,               Bruxela. In :        6th European Framework
Programme       for   Research   and    Technological      Development.       Disponível     em:
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FRAILE, Daniel; LATOUR, Marie; GAMMAL, Adel El; ANNET, Michael. Photovoltaic energy-
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FRETIN, Dominique.        De Helii Architecturis: perspectivas e posturas para o
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GAUZIN-MULLER, Dominique. Arquitectura Ecológica. Estados Unidos: Editorial Gustavo
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                                                                                               16
Universidade Presbiteriana Mackenzie


KATO, Cristiano Arns. Arquitetura e sustentabilidade: projetar com ciência da energia
Dissertação (Mestrado em arquitetura e urbanismo) - Pós-Graduação da Universidade
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PISANI, Maria Augusta Justi; AMODEO, Wagner; FRETIN, Dominique; BEDENDO, I. A.;
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Projetos Arquitetônicos Brasileiros: Uma Pesquisa Exploratória. Relatório de Pesquisa,
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PROGRAMA HABITARE. Habitare: resultados de impacto 1995|2007. Editores: Carlos
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brasileiros: diretrizes e base metodológica. Tese (Doutorado em Engenharia Civil).
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                                                                                          17
VII Jornada de Iniciação Científica - 2011


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VALLÊRA, António M. e BRITO, Miguel Centeno.          Meio século de história fotovoltaica.
Gazeta de Física, vol. 29, fascículo 1-2. Lisboa: Sociedade Portuguesa de Física, janeiro
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VALLÊRA, António. Energia Solar Fotovoltaica. Gazeta de Física, vol.29, fascículo 1-2.
Lisboa: Sociedade Portuguesa de Física, janeiro de 2006, p.36-41. Disponível em:
<nautilus.fis.uc.pt/gazeta/> Acesso em 20 ago 2010.




Contato: laissunaga@gmail.com, su_sunaga@yahoo.com.br e augustajp@gmail.com




                                                                                             18

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Arquitetura fotovoltaica sustentável

  • 1. Universidade Presbiteriana Mackenzie A ENERGIA FOTOVOLTAICA NO PROJETO DE ARQUITETURA Lais Suemi Sunaga (IC) e Maria Augusta Justi Pisani (Orientadora) Apoio: PIBIC CNPq Resumo A partir da necessidade de encontrar soluções sustentáveis para a escassez energética das cidades e o fato de o edifício ser elemento fundamental na formação destas, este trabalho visa o estudo da relação entre a energia renovável fotovoltaica e o projeto de arquitetura. Os equipamentos que produzem energia fotovoltaica incorporados na arquitetura têm que ser estudados sob o ponto de vista das possibilidades de concepção de projeto, para que os arquitetos possam utilizá-los sem prejuízo dos resultados formais de seus projetos. Os objetivos desta pesquisa foram: Identificar soluções arquitetônicas, internacionais e nacionais, que fazem uso de placas fotovoltaicas, a partir do ano de 2000; relacionar os sistemas de geração de energia fotovoltaica encontrados nos projetos de arquitetura identificados e registrar e analisar as relações entre a linguagem da arquitetura proposta e os elementos onde as placas fotovoltaicas foram acopladas. O método utilizado nesta pesquisa passou por levantamentos bibliográficos, estudo de campo e análise dos resultados. A pesquisa permitiu descobrir a diversidade de tipos de placas fotovoltaicas bem como o potencial energético do país, possibilitando o desenvolvimento de inúmeras formas de integração entre e energia fotovoltaica e a arquitetura. A compreensão e a divulgação deste tipo de componente construtivo atrelado ao interesse no emprego destes podem minimizar o consumo de energia e contribuir na busca de edifícios e cidades sustentáveis. Palavras-chave: Arquitetura, energia fotovoltaica, sustentabilidade Abstract From the need to find sustainable solutions to energy scarcity in cities and the fact that the building is a key element in the formation of these, this work aims at studying the relationship between renewable energy and photovoltaic architectural design. The equipment that produces photovoltaic embedded in the architecture must be studied from the point of view of project design possibilities for architects to use them without prejudice to the formal results of their projects. The objectives were to: Identify architectural solutions, national and international, that make use of photovoltaic panels, from the year 2000; inventory systems photovoltaic power generation found in the architectural projects identified and record and analyze the relationships between language of the proposed architecture and where the photovoltaic elements were engaged. The method used in this research underwent bibliographic surveys, field study and analysis of the results. The research allowed discovering the diversity of types of photovoltaic panels and the energy potential of the country, enabling the development of many forms of integration and architecture, and photovoltaics. The understanding and dissemination of this type of constructive component linked to interest in using these can minimize energy consumption and contribute to the pursuit of sustainable buildings and cities. Key-words: Architecture, photovoltaic energy, sustainability 1
  • 2. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011 INTRODUÇAO Diante do planeta cada vez mais escasso de recursos naturais, crescimento desordenado de metrópoles, de população e conseqüentemente de seus impactos, torna-se necessária a participação do arquiteto e urbanista na decisão de projetos adequados ao meio ambiente. Segundo Pisani et al (2008, p.12): “O tema sustentabilidade está presente em todo o mundo, ao menos há três décadas, com relevância na relação entre os recursos naturais, a biodiversidade, o futuro da economia e as implicações no desenvolvimento social e com isso o respeito à diversidade cultural dos povos.” Sobre a questão Kato (2007) afirma que com a presença de um sociedade mundial que cada vez mais carece de novas demandas, surge a preocupação com os possíveis efeitos climáticos irreversíveis na Terra e com a dependência mundial da produção energética para realização de quaisquer atividades. De acordo com Habitare: resultados de impacto 1995|2007 (s/d, p.20): “As avaliações do Painel Intergovernamental sobre Mudança Climática (IPCC) mostram que a eficiência energética tem um papel central na redução do aquecimento global. Os relatórios do órgão das Nações Unidas responsável por produzir informações científicas sobre o aquecimento global indicam que é mais econômico investir na melhoria da eficiência energética das construções do que aumentar a produção de energia.” O Brasil possui aproximadamente 8,5 milhões de quilômetros quadrados, com mais de sete mil quilômetros de área litorânea e diversas condições favoráveis para ser um dos países com maior potencial energético do mundo. A partir do século XXI, até as reservas de combustíveis fósseis são consideradas vantajosas após o descobrimento da camada pré- sal, porém o potencial de energia solar do território Brasileiro é suficientemente abundante para tornar o país auto-suficiente em energia. Segundo ANEEL, (apud CRESESB,1999,p.26) ”estima-se que a energia solar incidente sobre a superfície terrestre seja da ordem de 10 mil vezes o consumo energético mundial.” Este dado é surpreendente, pois demonstra quanto recurso energético os brasileiros desperdiçam, ou deixam de aproveitar, todos os dias. Sendo assim, no que se refere ao uso de energias renováveis encontra-se na energia solar uma das alternativas mais promissoras para enfrentar os desafios de eficiência energética mundial do novo milênio. De acordo a ANEEL (2002), a energia solar é responsável pela origem de praticamente todas as outras fontes de energia, como a energia hidráulica, a biomassa, a eólica, os combustíveis fósseis e das ondas e correntes marinhas. Edwards (2005) calcula que os edifícios consomem aproximadamente 45% da energia gerada, utilizando-a com iluminação, aquecimento, resfriamento, aparelhos eletrodomésticos 2
  • 3. Universidade Presbiteriana Mackenzie e outros usos. Portanto, as cidades são as maiores consumidoras da energia gerada no planeta, e é por esse motivo que o conhecimento de outras formas de energia se torna fundamental para a atuação dos arquitetos e urbanistas. A energia solar é empregada de forma passiva na história da arquitetura e urbanismo desde o Egito antigo. Antes das invenções de sistemas mecânicos e artificiais para auxiliar o desempenho dos edifícios, a preocupação dos projetistas em iluminar, aquecer e resfriar os ambientes dependia exclusivamente do estudo e do emprego da energia do sol. (FRETIN, 2009) As primeiras construções que empregaram placas fotovoltaicas, utilizaram esse sistema apenas sobrepondo-as na arquitetura existente, como um equipamento de aquecimento solar de água, e que muitas vezes acarreta num resultado antiestético à obra em si e também empobrecem a qualidade do seu entorno. (FRETIN, 2009). Estas edificações não foram frutos de um projeto arquitetônico que levasse em conta a condicionante da energia solar desde os primeiros croquis. Fretin (2009, p.247) comenta que, do mesmo modo que a eletricidade causou um impacto significativo nos projetos e na arquitetura e urbanismo do século XX, é provável que o aproveitamento de energia solar, quando for um componente do partido do projeto irá modificar ou incrementar o produto final e, principalmente o processo projetual, pois implicará num estudo da linguagem arquitetônica com mais um componente que possui função pré-determinada. Dentro destas premissas, esta pesquisa possui importância ambiental e social destacada para a área de projeto de arquitetura e urbanismo, pois os resultados acrescentarão conhecimentos específicos para serem aplicados nas soluções projetuais de baixo impacto ambiental. Além dessa importância, destaca-se que um dos quesitos analisados e exigidos nas certificações internacionais e nacionais. O consumo energético dos edifícios é o fator que impacta de forma negativa o meio ambiente, conforme analisam os trabalhos de Silva (2003) e Cardoso (2002). Lamberts, Dutra, e Pereira (1997) apontam que as características da arquitetura com eficiência energética e o consumo de energia levado em conta para avaliar um edifício não deve ser apenas o gasto durante o período de construção, e este segundo Pisani (2008) deve ser calibrado durante todo o ciclo de vida do edifício: projeto, construção, uso, manutenção e pós-uso. Os objetivos desta pesquisa foram: identificar soluções arquitetônicas, internacionais e nacionais, que fazem uso de placas fotovoltaicas, a partir do ano de 2000; relacionar os sistemas de geração de energia fotovoltaica encontrados nos projetos de arquitetura 3
  • 4. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011 identificados e registrar e analisar as relações entre a linguagem da arquitetura proposta e os elementos onde as placas fotovoltaicas foram acopladas. O método utilizado nesta pesquisa passou inicialmente por duas etapas concomitantes que foram: levantamentos bibliográficos e os estudos de campo, após estas etapas foram feitas análises dos resultados e redação dos artigos e relatório. A ENERGIA FOTOVOLTAICA A crise mundial petrolífera da década de 1970 provocou maior interesse em estudar o uso da energia fotovoltaica fora do campo dos programas espaciais para remediar o problema de energia em diversos segmentos. Segundo VALLÊRA e BRITO (2006), impulsionada pela crise energética houve um significativo investimento em pesquisas e aplicações práticas para reduzir o custo da produção das células fotovoltaicas. Nas últimas décadas o desenvolvimento da tecnologia fotovoltaica cresce ininterruptamente, desempenhando um papel significativo na produção de energia elétrica mundial. De acordo com a publicação “Global Market Outlook for Photovoltaics until 2014”, até o final de 2008, a energia fotovoltaica mundial instalada estava por volta de 16 GW (gigawatt) e quase 23 GW são instalados em nível mundial, produzindo cerca de 25 TWh (terawatt-hora) de eletricidade por ano. Na figura 1.1 a seguir é apresentado o cenário do crescimento futuro da produção de energia fotovoltaica no mundo e a figura 1.2 mostra a evolução anual do mercado fotovoltaico de 2000 a 2009. Figura 1.1 - Cenário de uma possível evolução mundial de energia elétrica até 2040. Fonte: Vallêra, 2006, p.38. 4
  • 5. Universidade Presbiteriana Mackenzie Figura 1.2.- Evolução anual do mercado fotovoltaico nos anos 2000-2009. Fonte: Despotou et al.(2010,p.6) . Segundo Vallêra (2006), o emprego de energia fotovoltaica apresenta crescentes vantagens tais como: Trata-se de uma energia limpa, não poluente; possui uma fonte inesgotável, universal e gratuita; não possui componentes móveis, durando mais de 30 anos sem muitos gastos com manutenção; é uma estrutura feita em módulos, o que facilita sua extensão; pode contribuir na linguagem do edifício sendo capaz de substituir revestimentos; democratiza a rede elétrica local, uma vez que descentraliza a produção de energia. Atualmente a energia fotovoltaica é utilizada amplamente em países com potencial solar energético relativamente fraco comparado ao do Brasil, como os europeus. Nestes a pesquisa e o desenvolvimento da energia fotovoltaica feita ao longo dos anos acarretou em maior interesse de mercado, na produção variada de componentes e conseqüentemente na redução de custos da produção desta energia limpa. Assim, percebeu-se que o desenvolvimento do processo fotovoltaico se fez possível graças ao interesse e ao investimento na produção de novas fontes de energia de boa eficiência e de baixo impacto ambiental. 2.Tecnologias fotovoltaicas disponíveis: Segundo Fraile et al (2010) o material semicondutor mais comum e utilizado nas células fotovoltaicas é o silício (Si),que é o elemento mais abundante na areia. Sua disponibilidade é ilimitada em seu estado natural, uma vez que o silício é o segundo matéria-prima mais abundante na face da Terra. O processo de produção de módulos fotovoltaicos é mostrado na figura 2.1 a seguir. 5
  • 6. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011 Figura 2.1: Esquema do processo de produção de módulos fotovoltaicos por tecnologia cristalina. Fonte: FRAILE, Daniel; LATOUR, Marie; GAMMAL, Adel El; ANNET, Michael. (2010, p.4) Tradução da autora. 3. Sistema fotovoltaico Os sistemas fotovoltaicos possuem uma configuração básica onde o sistema deverá ter necessariamente uma unidade de controle de potência e uma unidade de armazenamento. Ele pode ser classificado em três categorias: sistemas isolados, híbridos e conectados a rede. (Figura 3.6) Figura 3.6- Configuração básica de um sistema fotovoltaico. Fonte: CRESESB (2010) 3.1. Tipos de células Figura3.1: célula de silício monocristalino Fonte: NIGBO (2010) 6
  • 7. Universidade Presbiteriana Mackenzie 3.1.1 Células de Silício Monocristalino (Mono c-Si) As células compostas de silício monocristalino são as mais empregadas e comercializadas como conversores diretos de energia solar em eletricidade. (FRETIN, 2009, p.54). 3.1.2 Células de Silício Policristalino (multicristalino ou multi c-Si) Nascimento (2004) explica que a produção das células cristalinas é feita a partir de blocos de silício obtidos por fusão de silício puro em moldes especiais. Estando nos moldes, o silício esfria lentamente e solidifica-se, resultando numa estrutura policristalina com superfícies de separação entre os cristais, ou seja, os átomos não são organizados num único cristal. 3.1.3. Células de filmes finos Segundo Fraile et al (2010) as células de filmes finos são construídas por meio do depósito de camadas extremamente finas de materiais fotossensíveis, sobre um suporte de baixo custo, como o vidro, aço inoxidável ou plástico. Trata-se de uma forte opção para sistemas fotovoltaicos de baixo custo. Entretanto, sua eficiência é ainda mais baixa que as células mono e policristalinas de silício. 3.1.4. Células solares orgânicas São feitas a partir de materiais mais baratos que as de silício e por meio de processos mais simples, em substratos leves e flexíveis, e podem equipar iPods e laptops alimentados por etiquetas de identificação por rádio-frequência ( Radio-Frequency Identification - RFID).(LEMOS, 2005) . Segundo a publicação do Global Energy Network Institute, diante do custo ainda relativamente alto as células solares de silício cristalino, as células orgânicas apresentam-se como uma possível promessa para abrir novos mercados no campo da energia solar. 3.1.5. Células de TiO2 De acordo com Lemos (2005) pesquisadores da Universidade Bath na Inglaterra, fizeram uso de um elemento incomum no desenvolvimento de uma nova alternativa para a produção de células solares. Trata-se de um branqueador, elemento presente nas pastas de dentes, que ao cobrirem partículas de dióxido de titânio (TiO2) absorvem a luz solar. 4. Energia fotovoltaica na Arquitetura e Urbanismo Segundo o centro de sustentabilidade aplicado ao ambiente construído BiPV Competence Centre, localizado em Canobbio na Suíça, BIPV (Building Integrated Photovoltaics) é o nome dado a um sistema de integração da tecnologia fotovoltaica com a arquitetura e urbanismo, objetivando a produção de energia conectada ao edifício e demais elementos 7
  • 8. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011 construídos, de forma que os componentes que a geram fazem parte das demais condicionantes de projeto. Na última década a integração entre os componentes fotovoltaicos e a arquitetura está acontecendo por meio de pesquisas de novos elementos que atendem aos objetivos: boa arquitetura e sustentabilidade energética. Os produtos para a construção civil com células fotovoltaicas são capazes de substituir os componentes tradicionais. A diversidade de tipos de placas fotovoltaicas permite que o arquiteto explore inúmeras possibilidades de integração destas no edifício ainda na fase de projeto. Observou-se que cada vez mais surgem novos tipos de células, o que indica uma tendência de maior produção e redução de seus custos. Os diversos tipos de células fotovoltaicas possibilitam explorar a sinergia de elementos construtivos podendo melhorar a eficiência energética do edifício em suas instalações. Durante o processo projetual o arquiteto pode trabalhar a linguagem da sua produção com elementos construtivos como: brises, coberturas, pisos, esquadrias e elementos de vedos de fachadas. Infelizmente no Brasil, o emprego da energia fotovoltaica como uma das condicionantes de projeto ainda não é realidade. Encontram-se pesquisas sobre o assunto e protótipos, sendo de acordo com Rüther e Dacoregio (2000), a primeira aparição de um sistema integrado em edifício no Brasil foi inaugurada em Florianópolis, no estado de Santa Catarina no edifício de Laboratório de Energia Solar (LABSOLAR). Apesar do grande potencial energético solar que o país dispõe a energia fotovoltaica ainda é pouco utilizada. Há inúmeras propostas de construção de usinas fotovoltaicas, entretanto ainda aguardam aprovações e investimentos, sejam esses públicos ou privados, tais como as usinas fotovoltaicas da cidade de Horizonte, no Ceará e a de Votuporanga, em São Paulo. 5. Tipos de aplicações de sistemas fotovoltaicos integradas ao edifício (BIPV): Segundo European Photovoltaic Techology Plataform (2007) o edifício construído permite diversas aplicações do sistema fotovoltaico em seus sistemas, tais como: -Coberturas; -Paredes externas; -Fachadas semi-transparentes; -Clarabóias; -Brises. A seguir são detalhados os diversos componentes de um edifício com possibilidades de aplicações no sistema fotovoltaico. 8
  • 9. Universidade Presbiteriana Mackenzie 5.1. Coberturas As coberturas são consideradas ideais para a integração do sistema fotovoltaico, uma vez que possuem, normalmente, uma grande superfície sem sombras. No entanto é necessário distinguir o uso do sistema fotovoltaico nas coberturas planas e dos telhados inclinados, bem como a inserção do edifício na cidade, pois outras construções podem gerar sombras. Em telhados inclinados, os módulos fotovoltaicos podem ser fixados na parte superior do telhado. Este tipo de aplicação de baixo custo pode ser utilizado em telhados existentes e é conhecido como Builiding Adapted PV (BAPV). (Figuras 5.1 e 5.2) Figura 5.1: Telha composta por quatro células fotovoltaicas. Figura 5.2: Herne Hill School, Reino Unido. Fonte: TERGOLASOLARE (2010) Fonte: SOLAR CENTURY (2010) As coberturas planas têm a vantagem de possuírem fácil acessibilidade e instalação, além de proporcionar certa liberdade em relação à orientação dos módulos fotovoltaicos. Nesse tipo de instalação, alguns cuidados devem ser tomados durante a fixação do arranjo para evitar a quebra da integridade da cobertura. O peso adicional do arranjo fotovoltaico também deve ser considerado, assim como a força dos ventos que podem arrebentar os módulos. 5.2. Paredes externas Os módulos fotovoltaicos podem ser adicionados às paredes existentes e compor a fachada do edifício. Nesse caso, os módulos são adicionados à estrutura e não há a necessidade de uma barreira térmica protetora, uma vez que esse papel já é realizado pela estrutura sob os módulos. As lâminas fotovoltaicas de vidro podem substituir o revestimento convencional, funcionando de forma semelhante aos vidros fumês e servem também como proteção prolongada contra intempéries e podem ser produzidas sob qualquer medida, forma, modelo e cor. Assim, os módulos fotovoltaicos podem ser configurados como um elemento multifuncional do edifício. As figuras 5.3 e 5.4 a seguir são alguns exemplos de módulos fotovoltaicos utilizados em paredes externas. 9
  • 10. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011 Figura 5.3 Oekotherm, Schörflingen, Austria Figura 5.4 SCHOTT Ibèrica SA, Barcelona, Espanha. Fonte: ERTEX SOLAR (2010) Fonte: PV SUNRISE(2009) 5.3. Fachadas semitransparentes As lâminas fotovoltaicas de vidro podem ser aplicadas em esquadrias resultando numa fachada semitransparente. A transparência é normalmente alcançada com a utilização dos seguintes artifícios: - Quando a espessura da célula fotovoltaica é muito fina ou apresenta ranhuras e permite a visualização para o exterior. Módulos de filmes finos semitransparentes são especialmente apropriados para este tipo de aplicação e outra opção é o uso de células cristalinas semitransparentes; -Uso de células cristalinas colocadas em lâminas espaçadas para que haja a filtração parcial da luz através do módulo fotovoltaico atingindo a um ambiente interno. O efeito da luz vindo desses painéis resulta num jogo de sombras no edifício. Adicionar camadas de vidro na base do módulo semitransparente pode oferecer isolamento térmico e acústico. Outros requisitos também podem ser projetados de acordo com a necessidade individual de cada projeto, uma vez que tais módulos fotovoltaicos de vidro são componentes multifuncionais do edifício. (Figura 5.5) 10
  • 11. Universidade Presbiteriana Mackenzie Figura 5.5 : University of East Anglia, Norwich, Reino Unido. Fonte: PV SUNRISE (2009) Os painéis fotovoltaicos semi-transparentes de vidro também podem ser coloridos, possibilitando composições na fachada . Segundo a OnyxSolar (2011) dependendo da tonalidade da cor do módulo há perda de energia. As figuras 5.6 e 5.7 mostram as diferentes tonalidades de módulos fotovoltaicos. Figuras 5.6 e 5.7: Tonalidades de módulos fotovoltaicos. Fonte: ONYX SOLAR (2011) Segundo Meinhold (2009), um novo tipo de célula solar está sendo desenvolvido pela GreeSun Energy, em Jerusalém, e pode gerar luz difusa utilizando um painel especializado colorido. (Figura 5.8). Trata-se de painéis feitos com corantes fluorescentes e de nanopartículas de metais que não necessitam de luz solar direta para gerar energia. Tais painéis fluorescentes abrem possibilidades para novos partidos em fachadas fotovoltaicas. Fig 5.8. Módulo colorido fotovoltaico. Fonte: MEINHOLD (2009) 11
  • 12. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011 5.4. Clarabóias As estruturas das clarabóias também são lugares interessantes na aplicação do sistema fotovoltaico por combinarem a vantagem da difusão da luz no edifício e a superfície livre e propícia para a instalação de módulos ou lâminas fotovoltaicas. Neste tipo de aplicação, os elementos fotovoltaicos fornecem tanto luz quanto eletricidade para a construção. Os módulos fotovoltaicos e as estruturas de apoio utilizados nesse tipo de aplicação são semelhantes àqueles utilizados em fachadas semitransparentes de vidro. A figura 5.9 a seguir mostra um exemplo de clarabóia com sistema fotovoltaico. Figura 5.9: Bastad Hotell & Tennis, Bastad, Suécia. Fonte: ERTEX SOLAR (2010) 5.5. Sistemas de sombreamento Os módulos fotovoltaicos de diferentes formas podem ser utilizados como elementos de sombreamento sobre as janelas, como parte de uma cobertura de vidro ou como sobre- cobertura. As figuras 5.10 a seguir mostram um exemplo de sistema fotovoltaico de sombreamento. Figura 5.10 : Sunbury Building, Ashford, Reino Unido Fonte: BP SOLAR (2010) 12
  • 13. Universidade Presbiteriana Mackenzie 5.6. Piso A OnyxSolar e a Butech (2011) desenvolveram um painel fotovoltaico semi-transparente que pode ser utilizado como revestimento de piso. (Figura 5.11) Figura 5.11: Piso fotovoltaico. Fonte: DESIGN BUILD SOLAR (2011) 6. Referências arquitetônicas A pesquisa detectou nove referências arquitetônicas. Foram escolhidas por apresentarem as melhores soluções do emprego de placas fotovoltaicas na arquitetura. Os estudos dessas referências projetuais, discriminadas na tabela 1 a seguir, são importantes para alimentar novos processos de projeto arquitetônico com objetivos de sustentabilidade no quesito energético. TABELA 1- Referências Projetuais e local onde foram empregadas placas fotovoltaicas Uso das placas fotovoltaicas No. Nome do Edifício Imagens Fonte da imagem Edifício Centro de Pesquisas e Cobertura Desenvolvimento Leopoldo 1. Américo Miguez de Mello Fonte: MELENDEZ (CENPES) (2007, s/p.) Brises Sino-Italian Ecological and 2. Energy Efficient Building (SIEEB) Fonte: GEROLLA (2007) 13
  • 14. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011 Fachada 3. Colorado Court Project Fonte: CITY OF SANTA MONICA [20--] Fachada GreenPix – Zero Energy Media 4. Wall Fonte:GREENPÍX[20--] Cobertura Santa Monica Civic Center 5. Parking Structure Fonte: KRISCENKI (2008) Fachada Office Building of SCHOTT 6. Iberica Fonte: SCHOTT (2007) Cobertura Talleres y Oficinas de Total 7. Energie Fonte: GAUZIN- MULLER (2003) Cobertura 8. Edificio Habitat y Trabajo Fonte: GAUZIN- MULLER (2003) Envoltória The Main Stadium for the 9. World Games 2009 Fonte: SEBASTIAN (2009) 14
  • 15. Universidade Presbiteriana Mackenzie CONSIDERAÇÕES FINAIS Esta pesquisa atingiu seus objetivos ao: identificar soluções arquitetônicas de casos internacionais que fazem uso de placas fotovoltaicas integradas ao edifício; relacionar os sistemas de geração de energia fotovoltaica encontrados nos projetos de arquitetura identificados e registrar as relações entre a linguagem da arquitetura proposta e os elementos onde as placas fotovoltaicas foram acopladas identificando os tipos de aplicações nos componentes construtivos tais como: brise, cobertura, fachada, envoltória, clarabóia, piso, entre outros. Conclui-se que a atual demanda mundial por energia em edifícios requer cada vez mais pesquisa e desenvolvimento da integração entre energia e edifício, pois a construção de uma usina fotovoltaica necessita de uma área muito extensa para seu funcionamento e, no caso da incorporação desta no edifício tem-se uma compactação do espaço e uma maior eficiência energética. Os componentes construtivos estudados não são encontrados no mercado nacional, mas, se os arquitetos se interessarem no emprego destes em seus projetos, brevemente poderão estar à disposição para serem utilizados com eficiência, devido ao potencial solar do nosso território. Os resultados desta pesquisa são importantes por analisarem e divulgarem os componentes construtivos com células fotovoltaicas e identificarem arquiteturas internacionais de boa qualidade que já empregam o sistema, minimizando o consumo de energia das construções, na busca dos edifícios e cidades sustentáveis. REFERÊNCIAS AUSTRALIAN SOLAR MANUFACTURING - PTYLTD. Disponível em < www.australiansolarmanufacturing.com.au/main/page_information.html> Acesso em 24 ago.2010. BP SOLAR. Disponível em: < www.bp.com>. Acesso em 20 out. 2010. BRASIL. Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). Atlas de energia elétrica do Brasil / Agência Nacional de Energia Elétrica. – Brasília: ANEEL, 2002. CARDOSO, Francisco F. Certification “Operation HQE Tertiaire 2002” – Certificação de “Empreendimento Comercial de Elevado Desempenho Ambiental 2002”. PCC USP/CSTB, abr 2003. Disponível em:<fcardoso.pcc.usp.br/Certificação%20França%20HQE%20portugues.pdf>. Acesso em 25 ago. 2010. 15
  • 16. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011 CITY OF SANTA MONICA. Disponível em: <www.smgov.net/Departments/OSE/Categories/Green_Building/Colorado_Court_Project.asp x> Acesso em 5 dez. 2010 CRESESB- Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito. Disponível em:< www.cresesb.cepel.br/index.php?link=/tutorial/tutorial_solar.htm>. Acesso em 11 set. 2010. DESIGN-BUILD SOLAR. Disponível em: < www.design- buildsolar.com/research_and_development> Acesso em 6 mar. 2011. DESPOTOU, Eleni; GAMMAL, Adel El; FONTAINE, Benjamin, MONTORO, Daniel Fraile, LATOUR, Marie; LENOIR, Sophie; MASSON, Gaëtan; PHILBIN, Patricia; BUGGENHOUT e Pieterjan Van. Global Market Outlook for Photovoltaics until 2014. European Photovoltaic Industry Association (EPIA). Brussels, maio de 2010¸p. 1-27. Disponível em < www.epia.org/publications/epia-publications.html> Acesso em 23 ago. 2010. EDWARDS, Brian. Guía básica de la sostenibilidad. Gustavo Gili, Barcelona, 3ª. Ed., 2005. ERTEX SOLAR. Disponível em < www.ertex-solar.at> Acesso em 20 out. 2010 EUROPEAN SUNRISE PROJECT,2007, Bruxela. In : 6th European Framework Programme for Research and Technological Development. Disponível em: <www.aie.eu/files/RES%20TF/BIPV_web.pdf>. Acesso em 2 set. 2010 FRAILE, Daniel; LATOUR, Marie; GAMMAL, Adel El; ANNET, Michael. Photovoltaic energy- Eletricity from the sun. European Photovoltaic Industry Association (EPIA), Brussels, abril de 2010. p. 1-16 FRETIN, Dominique. De Helii Architecturis: perspectivas e posturas para o desenvolvimento de arquiteturas solares no século. Tese (Doutorado em Arquitetura e Urbanismo) - Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, 2009. GAUZIN-MULLER, Dominique. Arquitectura Ecológica. Estados Unidos: Editorial Gustavo Gili, 2003. GEROLLA, Giovanny. Adaptação ao meio. Revista AU, São Paulo, n. 158,p.52-63, mai. 2007. GREENPIX- The Zero Energy Media Wall. Disponível em <www.greenpix.org/> Acesso em 28 nov. 2010. 16
  • 17. Universidade Presbiteriana Mackenzie KATO, Cristiano Arns. Arquitetura e sustentabilidade: projetar com ciência da energia Dissertação (Mestrado em arquitetura e urbanismo) - Pós-Graduação da Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, 2007. KRISCENKI, Ali. 1st LEED PARKING GARAGE: Santa Monica Civic Center. Inhabitat. 14 abr. 2008. Disponível em: < inhabitat.com/first-leed-certified-parking-garage/> Acesso em 5 dez.2010 LAMBERTS, Roberto, DUTRA, Luciano e PEREIRA, Fernando O.R. Eficiência energética na arquitetura. Ed. PW, São Paulo, 1997. MEINHOLD, Bridgette. Colored Solar Panels Don’t Need Direct Sunlight. Inhabitat. 18 set.2009. Seção Architecture. Disponível em:< inhabitat.com/colored-solar-panels-dont- need-direct-sunlight/>. Acesso em 27 mar.2011 MELENDEZ,Adilson. Soluções ecoeficientes em complexo para tecnologia de ponta. Revista PROJETO DESIGN, São Paulo, n.332, out. 2007. NINGBO BEST SOLAR ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD. Disponível em <www.cnbestsolar.com/ > Acesso em 24 ago. 2010. ONYXSOLAR. Disponível em: <www.onyxsolar.com/colored-photovoltaic-glass.html> Acesso em 5 mar.2011 PISANI, Maria Augusta Justi; AMODEO, Wagner; FRETIN, Dominique; BEDENDO, I. A.; YAMAMOTO, A. H.; TOLEDANO, V.; VIEIRA, B. A.; FAIM, G. N. Sustentabilidade em Projetos Arquitetônicos Brasileiros: Uma Pesquisa Exploratória. Relatório de Pesquisa, São Paulo, MackPesquisa Fundo Mackenzie de Pesquisa, 2008. PROGRAMA HABITARE. Habitare: resultados de impacto 1995|2007. Editores: Carlos Eduardo Sartor (FINEP) e Roberto Lamberts (UFSC), São Paulo, s/d. Disponível em: http://www.habitare.org.br/doc/divulgacao/relatorio_1995-2007.pdf . Acesso em: 28/03/2010. SCHOTT AG. Disponível em: <www.schott.com/architecture/english/download/schott_iberica_engl.pdf>. Acesso em 7 mar.2011 SEBASTIAN,J. Taiwan Powered Stadium/KRIS ito. ArchDaily. 19 mai. 2009. Seção Sports Architecture. Disponível em: < www.archdaily.com/22520/taiwan-solar-powered-stadium- toyo-ito/>. Acesso em 7 mai. 2011 SILVA, Vanessa Gomes da. Avaliação da sustentabilidade de edifícios de escritórios brasileiros: diretrizes e base metodológica. Tese (Doutorado em Engenharia Civil). Escola Politécnica. Universidade de São Paulo, São Paulo. 2003. 17
  • 18. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011 SOLAR CENTURY. Disponível em: < www.solarcentury.co.uk> Acesso em 17 out. 2010. SOLAR TECHNOLOGIES. Disponível em: < www.solartechnologies.co.uk/Gallery/> Acesso em 17 out. 2010. TERGOLASOLARE. Disponível em: < www.areaindustrie.it/web/ari/tegolasolare/static.php?p=tegolasolare1> Acesso em 14 nov. 2010 VALLÊRA, António M. e BRITO, Miguel Centeno. Meio século de história fotovoltaica. Gazeta de Física, vol. 29, fascículo 1-2. Lisboa: Sociedade Portuguesa de Física, janeiro de 2006, p.10-15. Disponível em:< solar.fc.ul.pt/gazeta2006.pdf. >Acesso em: 17 ago. 2010. VALLÊRA, António. Energia Solar Fotovoltaica. Gazeta de Física, vol.29, fascículo 1-2. Lisboa: Sociedade Portuguesa de Física, janeiro de 2006, p.36-41. Disponível em: <nautilus.fis.uc.pt/gazeta/> Acesso em 20 ago 2010. Contato: laissunaga@gmail.com, su_sunaga@yahoo.com.br e augustajp@gmail.com 18