Estudo experimental em células-teste sobre a influência térmica de módulos fotovoltaicos aplicados em fachada em Curitiba/PR

Orientadora: Profa. Dra. Francine Aidie RossiDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Defesa : Curitiba, 23/06/2022Inclui referências: p. 132-142Resumo: A matriz elétrica brasileira é majoritariamente renovável devido à favorável condição hídrica do país. À medida que precisamos de mais energia, questões ambientais assim como sociais, econômicas e tecnológicas nos induzem à diversificação. A energia solar fotovoltaica se mostra uma alternativa com grande potencial de expansão por ser limpa e infinita. A produção de energia próximo ao local de consumo e a possibilidade de utilização de uma rede já existente reforçam a viabilidade. Opõe-se à perspectiva de grande crescimento o alto custo dos sistemas fotovoltaicos, sobretudo no Brasil pois apresentam pouca produção nacional. A tendência mundial em agregar mais de uma função ao módulo fotovoltaico vem para reforçar a aplicação deste como elemento arquitetônico, no revestimento e cobertura de edificações. Para esta prática denominada pela sigla em inglês BIPV (Building Integrated Photovoltaics), que pode ser traduzida como sistemas fotovoltaicos integrados à edificação, agrega-se ainda o termo Thermal quando há troca de potencial térmico com a edificação que recebe o sistema, transformando-se em BIPV/T. Além do potencial utilizado para aquecimento este sistema tende a evitar o aquecimento e assim a manutenção da eficiência na produção de energia das células fotovoltaicas. A utilização desta tecnologia exige conhecimento do comportamento térmico destes elementos por parte dos arquitetos e engenheiros. O presente trabalho visa avaliar de forma experimental os efeitos de um módulo fotovoltaico de Silício Policristalino aplicado sobre uma fachada. O experimento foi desenvolvido por comparação com a confecção de duas células-teste sendo que uma recebeu a instalação do módulo fotovoltaico na face orientada para o norte. As análises ocorreram pela comparação das temperaturas superficiais e do ar. Os resultados indicaram que a proteção do painel previne o aquecimento da célula nas condições de verão e favorece minimamente a inércia do conjunto. Também indicaram um potencial de aquecimento que, pela pouca inércia térmica da parede de alvenaria com pouca espessura e pela falta de comunicação com o ar do interior das células, não foi explorado.Abstract: The Brazilian electricity matrix is mostly renewable due to the country's favorable hydric condition. As we need more energy, environmental as well social, economic, and technological issues drive us to diversity. Photovoltaic solar energy is an alternative with great potential for expansion because it is clean and infinite. The production of energy close to the consumption point and the possibility of using an existing network reinforce the feasibility. Against the prospect of great growth is the high cost of photovoltaic systems, especially in Brazil which has little national production. The worldwide trend of adding more than one function to the photovoltaic module reinforces its application as an architectural element, in the coating and covering of buildings. For this practice called by BIPV (Building Integrated Photovoltaics), the term Thermal is also added when there is an exchange of thermal potential with the building that receives the system, becoming in BIPV/T. In addition to the potential used for heating, this system tends to avoid heating and thus maintain the efficiency in the energy production of photovoltaic cells. The use of this technology requires knowledge of the thermal behavior of these elements by architects and engineers. The present work aims to experimentally evaluate the effects of a polycrystalline silicon photovoltaic module applied on a facade. The experiment was developed by comparison with the manufacture of two test cells, one of which received the installation of the photovoltaic module on the north-facing face. The analyzes were carried out by comparing surface and air temperatures. The results indicated that the protection of the panel prevents the heating of the cell in summer conditions and minimally favors the inertia of the set. They also indicated a heating potential that, due to the low thermal inertia of the thin masonry wall and the lack of communication with the air inside the cells, was not explored