Influência da configuração urbana na geração energética de sistemas fotovoltaicos integrados às fachadas

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo, Florianópolis, 2013.O adensamento e o aumento no consumo de energia fazem dos centros urbanos um dos setores de maior impacto no balanço energético mundial, sendo responsáveis por 70% do consumo total de energia. Por outro lado, as fontes renováveis de energia estão se posicionando com força no mercado. A geração de energia fotovoltaica (FV) apresenta uma grande vantagem visto que geração e consumo podem ter coincidência espacial e temporal. Levando em consideração o formato principalmente vertical que possuem as edificações urbanas e a escassez de áreas horizontais disponíveis para a instalação de painéis fotovoltaicos, surge o objetivo principal do presente trabalho: avaliar o potencial de aplicação de painéis fotovoltaicos em fachadas de edificações em diferentes configurações urbanas, considerando o impacto do entorno construído. Foram analisados diferentes modelos variando parâmetros arquitetônicos e urbanos, por meio de simulações dinâmicas no plug-in DIVA dentro do programa Rhinoceros. Estabeleceu-se para cada configuração urbana o potencial de geração fotovoltaica das superfícies verticais opacas e finalmente foram identificados os modelos do cenário Miolo de Quadra como aqueles que apresentam a melhor relação entre geração e consumo. Contudo, os cenários com menor potencial de atendimento da demanda, foram os cenários Crescentes orientados para o Norte. Identificou-se que a determinação da eficiência dos modelos depende em grande medida da disponibilidade de superfícies para a geração FV (fachadas ou cobertura). Comprovou-se que conforme a Taxa de Ocupação aumenta, a razão entre geração e consumo possui uma tendência de aumento quando a conversão é realizada em fachadas e cobertura, gerando até 34% do consumo. No entanto, quando a integração FV se realiza apenas nas fachadas essa tendência se inverte, apresentando uma relação geração/consumo máxima de 9,3%. Observou-se que com a mudança da Taxa de Ocupação a influência dos parâmetros de construção no potencial de geração é variável. Finalmente a metodologia apresenta uma ferramenta bastante útil para o planejamento de centros urbanos eficientes e com potencial para geração de energia FV. <br>Abstract : Cities densification process, added to growing energy consumption, make urban environments one of the greatest impact sector in energy balance, being responsible for 70% of the total energy consumption. On the other hand, renewable energy sources have been making great advances on the market, due to environmental concerns and the increase of fossil energy costs. Regarding PV energy conversion, the great advantage is the spatial and temporal coincidence of generation and consumption. Considering the mainly vertical format of urban buildings and the fact that there are not enough horizontal areas available for PV installation, is determinate the main objective of this survey: to assess the PV application potential in building facades within different urban contexts, considering the surroundings impact on the solar radiation availability. Different occupation models were analyzed by simulation on the Plug-in DIVA ran on Rhinoceros software, varying architectonical and urban parameters. Was established for each urban model, the potential of PV generation of vertical opaque surfaces and finally the Cloisters? Models were identified for having the best generating/consumption ratio. Models with less potential for attending the energy demand were the Increasing North orientated. It was identified that the determination of the model?s efficiency depends greatly on the kind of surfaces available for photovoltaic conversion (facades or roofs). Was proof as well, that with the increasing of occupation rate, the potential for energy generation have a growing tendency when the conversion occur on the facades and on the roof, generating until 34% of the consumption. However, when the conversion occurs just on facades, the tendency inverts, presenting a maximum generation/ consumption ratio of 9,3%. It was observed that when the occupation rate is modified, the influence of construction parameters on the energy generation potential is variable. Finally, the methodology presents a very useful tool for urban planning and for development of efficient urban context whit PV generation potential