Desenvolvimento de ferramenta de apoio à decisão em projetos de integração solar fotovoltaica à arquitetura

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2013.A energia solar fotovoltaica possibilita a geração de eletricidade integrada às edificações, mas esta fonte ainda possui umas das menores participações nas matrizes energéticas. Dentre os vários fatores que levam a isto, está o desconhecimento dos profissionais da construção civil, principalmente os arquitetos. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi elaborar uma ferramenta de apoio à decisão de projeto que auxilie na composição arquitetônica da integração dos sistemas fotovoltaicos. Para desenvolver a ferramenta foi feito um levantamento das edificações existentes com integração fotovoltaica, observando suas características arquitetônicas. Também foram feitas entrevistas com arquitetos brasileiros para identificar a sua aceitação na utilização da tecnologia fotovoltaica junto à arquitetura e quais conhecimentos gostariam de ter para fazer uso da tecnologia em seus projetos. Esta pesquisa identificou que os arquitetos respondentes têm boa aceitação da tecnologia fotovoltaica enquanto composição formal, mas possuem muitos questionamentos em relação a como obter o melhor desempenho energético do sistema. Um dos principais questionamentos foi quanto à posição de instalação para obter a máxima geração, percebendo-se a existência do dilema entre a 'forma x função' da integração fotovoltaica à arquitetura. Para auxiliar neste desafio foram propostos ábacos para demonstrar as reduções de irradiação em cada orientação e inclinação para as capitais brasileiras. Nestes ábacos foram observadas algumas características similares nos desvios azimutais e modelos de irradiação difusa. A partir das informações trabalhadas a ferramenta foi elaborada na forma de um software que funciona em etapas. Em cada passo o software fornece opções de ações para que o arquiteto faça suas escolhas do modo de integração da tecnologia fotovoltaica à arquitetura. Assim, com a elaboração do software, pretende-se auxiliar no projeto para otimizar desempenho e estética, mostrando que a tolerância na orientação e inclinação do plano dos módulos fotovoltaicos é consideravelmente grande.Abstract : Photovoltaic solar energy allows clean energy production integrated in buildings, but this source still contributes very little to the world's energy mix. One factor that contributes to this is the lack of knowledge about photovoltaic technology by building planners, especially architects. Therefore, this work aims to design a decision support tool to assist architects in their building integrated photovoltaic projects. To reach this, research about existent building integrated or applied photovoltaics was carried out and each sample was classified by their architectonical characteristics. After that, a survey was made with Brazilian architects to identify their acceptance about to use photovoltaic in architecture. The survey also questioned architects about what kind of knowledge they would like to have to make use of photovoltaic in their projects. This research identified that architects have a good acceptance about using photovoltaic in architectural composition, but they have some concerns about the correct orientation and tilt angles necessary to optimize energy generation. This reveal that the architectural dilemma about 'form x function' is also present in building integrated photovoltaic. To assist architects in this issue, colour contours maps were proposed, that quantify irradiation losses in each modules position (azimuth and tilt) for all Brazilian capitals. These maps also took into account the best diffuse irradiation model for each region in Brazil, and how tolerant one can be in establishing acceptable photovoltaic module surfaces orientation and tilt angles. This information was used to design a computer software to assist architects and builders in their building integrated photovoltaic projects. An important conclusion of this work is that very good compromises between optimum energy generation yields and aesthetic appearance can be reached in building integrated photovoltaic projects