Simulação e análise de diferentes tecnologias de módulos fotovoltaicos aplicados em uma edificação residencial vertical - Lauffer, Henrique de Araujo (2019)
O Brasil enfrenta um aumento contínuo da demanda de energia, e um grande desafio para edifícios sustentáveis é reduzir o consumo de eletricidade e, ao mesmo tempo, suprir sua própria demanda de energia com autogeração. Os edifícios residenciais são responsáveis por 26% do consumo nacional de eletricidade. É necessário buscar novas fontes de energia para diversificar e complementar a matriz energética. A energia solar fotovoltaica integrada e/ou aplicada em edifícios está crescendo em todo o mundo e pode ser uma alternativa interessante para o Brasil devido às suas características modulares e à radiação solar disponível. Este trabalho tem como objetivo analisar o comportamento energético de uma edificação residencial com geração de energia solar fotovoltaica aplicada na envoltória e comparar o desempenho de diferentes tecnologias de células fotovoltaicas, local da edificação, diferentes orientações e, avaliar a possibilidade desta geração suprir o consumo típico de um edifício residencial. As simulações foram realizadas utilizando o software EnergyPlus para Porto Alegre/RS e Recife/PE. O modelo de construção é um típico edifício residencial e foi definido a partir do padrão de construção atual e dados estatísticos. Neste estudo se considera a aplicação de geração fotovoltaica em superfícies opacas do edifício com as tecnologias de silício monocristalino, multicristalino e amorfo, e das tecnologias CIGS e CdTe. O sistema fotovoltaico possui 1605 m² de área instalada de módulos e foi dividido em cinco subsistemas, um para as análises na cobertura e os demais para cada orientação das fachadas verticais. Para a cidade de Porto Alegre, todas as tecnologias apresentaram uma produção suficiente para suprir a demanda da edificação, já para a cidade de Recife, apenas a tecnologias a-Si não produziu energia suficiente para suprir a demanda. A tecnologia que apresentou a maior geração por unidade de área em Porto Alegre e Recife foi a de silício monocristalino, com produção de 140,7 kWh ano/m² e 146,6 kWh ano/m², respectivamente. A partir dos resultados de geração, foram criadas relações entre a geração por área na cobertura versus a geração por área de fachada vertical. Para Porto Alegre, as fachadas verticais apresentam relações muito semelhante, exceto a fachada sul, sendo a fachada com melhor relação a leste com 1,73, seguida das fachadas norte com 1,75, oeste com 1,76, e a fachada sul apresentou uma relação de 3,30. Em Recife, a melhor fachada vertical para geração fotovoltaica é a fachada oeste, que apresentou uma relação de 1,39 vezes a área necessária para gerar a mesma quantidade de energia elétrica que a cobertura, seguida das fachadas leste com relação de 2,20, norte com 2,34 e por último a fachada sul com 2,69.