PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO: ESTUDO DE CASO DO EDIFÍCIO SEDE DO CREA-SC [ ] Deivis Luis Marinoski, Eng. Civil. Isabel Tourinho Salamoni, Arquiteta, M. Eng. Ricardo Rüther, Eng. Metalúrgico, Ph.D. Universidade Federal de Santa Catarina Laboratório de Eficiência Energética em Edificações

INTRODUÇÃO Uma alternativa para geração de energia: Grande aumento da demanda energética Muitas das fontes de energia utilizadas atualmente têm volumes limitados Tecnologia Fotovoltaica: Produção de energia sustentável e amigável ao meio ambiente Já estão disponíveis no mercado diversas tecnologias fotovoltaicas Integração com as edificações: Sistemas solares fotovoltaicos conectados à rede elétrica publica Grande potencial para o design dos edifícios

OBJETIVOS Pré-dimensionamento de um sistema solar fotovoltaico integrado a uma edificação urbana e interligado à rede elétrica pública; O sistema tem por finalidade gerar energia elétrica para a edificação a partir da energia solar fotovoltaica, através de placas solares; Verificação do percentual do consumo de energia elétrica da edificação, que poderá ser suprido através da aplicação de diferentes tecnologias de painéis.

Fachada Sudoeste (principal)‘ LEVANTAMENTO DE DADOS Local: Prédio sede do CREA-SC Fachada Sudoeste (principal)‘ Esquema da cobertura Áreas para instalação de painéis Áreas de cobertura = 790 m2 Áreas dos brises = 262 m2

LEVANTAMENTO DE DADOS Análise do sombreamento projetado pela reservatório de água na cobertura (Programa ECOTECT 5.01) Área sombreada da cobertura Verificação do caminho percorrido pela sombra período diário das 9:00 as 15:00h Área atingida pela trajetória da sombra Área considerada sombreada (sem aplicação de painéis)

LEVANTAMENTO DE DADOS Consumo de energia elétrica: Consumo anual = 198.019 kWh Média de consumo mensal = 16.501 kWh Orientação geográfica: Cálculo da declinação magnética Determinar a direção do norte verdadeiro Radiação solar: Dados diários de radiação solar incidente Variação do consumo médio mensal (ano: 2002-2003) Correção dos azimutes das Fachadas

RESULTADOS Potência nominal necessária: Características dos painéis: Através do cálculo da potencia nominal necessária para atender ao consumo médio diário da edificação (gerada a partir da radiação solar), pode-se estimar a área de painéis a ser instalada. Área calculada = 1151 m2 (Área disponível = 1052 m2 ) Características dos painéis: Foram selecionados 4 modelos de painéis fotovoltaicos (tecnologias de células fotovoltaicas de silício: policristalino, monoristalino e amorfo) Alternativas de geração: Para estimar a redução no consumo de energia elétrica da rede através da utilização do sistema fotovoltaico, foram simuladas 5 alternativas de aplicações em função da: - Orientação - Inclinação do painel (15°, 27°, 90°) - Tecnologia fotovoltaica

RESULTADOS Redução do uso da energia da rede: Análise geral: > Alternativa 1: painéis apenas na cobertura (32,7%) > Alternativa 2 e 3: painéis na cobertura e nos brises (42,4% – 51,0%) (incremento de aproximadamento 10%-18% na geração) > Alternativa 4: painéis de alta eficiência (40,4%) (menor percentual de geração devido a caracteristicas cosntrutivas da edificação) > Alternativa 5: painéis com menor eficiência (18,5%)

RESULTADOS Aplicação de painéis: Escolha de Alternativa 2 (bom desempenho e maior facilidade de instalação) Total de painéis: Cobertura = 232 (modelo AC-190P) Brises = 124 (modelo SOLON P200 Q6) Considerações: Exemplo da distribuição dos painéis nas fachadas (fachada nordeste) > Devido as dimensões do painel e da inclinação adotada, existe um sombreamento causado pelo próprio painel. > Aplicação de um espaçamento mínimo entre as linhas consecutivas de painéis (espaçamento mínimo adotado = 90 cm) Planta de cobertura - Projeção da distribuição dos painéis

CONCLUSÕES Os sistemas solares fotovoltaicos são uma alternativa promissora para o futuro das edificações; O aspecto construtivo da edificação tem grande influência sobre o projeto do sistema fotovoltáico; A área útil para a aplicação dos painéis deve ser analisada com cuidado. A colocação dos painéis em regiões que sejam encobertas ou que sofram um sombreamento acentuado devido à obstruções, reduz o potencial de aproveitamento de radiação solar. A existência de um reservatório de água acima do nível da cobertura do prédio, causou uma redução de aproximadamente 20% (157,90 m2) da área de cobertura com possibilidade para instalações de painéis.

CONCLUSÕES Verificou-se que até 42% (alternativa 2) da energia elétrica vinda da rede pública poderia ser substituída pela energia gerada a partir do sistema fotovoltaico. A possibilidade de aplicação de painéis com inclinação igual a latitude local e direcionados para a orientação norte (normalmente considerado a alternativa “ótima” de geração), não mostrou ser uma boa opção. Após uma análise da distribuição dos painéis, observou-se que devido as características construtivas do telhado e também ao maior espaçamento que seria necessário entre os painéis, o número dos mesmos seria reduzido em aproximadamente 25% quando comparado a alternativa 2.