Pesquisadores da Espanha simularam o efeito que a construção de energia fotovoltaica integrada (BIPV) terá no consumo de energia e na economia de edifícios de escritórios altos na área do Mediterrâneo.
Eles apresentaram três cenários diferentes de integração BIPV para o GESA, um edifício de escritórios construído na década de 1960, em Palma de Maiorca, no arquipélago das Ilhas Baleares, no sul da Espanha.
“Apesar do seu estatuto icônico e protegido, o edifício GESA está abandonado há vários anos, pelo que requer uma remodelação que também irá atualizar sua estrutura para os atuais padrões de eficiência energética”, explicaram os cientistas. “O revestimento ineficiente, a localização (isolada e em clima ensolarado) e a representatividade de uma tipologia de edifício de escritórios fazem dele uma boa referência para estudar o impacto da reforma com BIPV”.
Por meio do software de simulação TRNSYS, comumente utilizado para simular o comportamento de sistemas renováveis transitórios, o grupo simulou o impacto da BIPV tomando como referência um piso representativo. Assim como no prédio físico, entre os parâmetros inseridos estão a estrutura de cortina do edifício GESA, que é composta em 77% por janelas semitransparentes e 23% por áreas opacas sem janelas. Como o edifício, apesar de abandonado, é protegido por uma comissão de patrimônio local, o desenho da fachada precisa manter as suas características originais.
O cenário de referência baseou-se na janela Parsol Bronze de vidro duplo existente. Ele foi comparado a outros quatro cenários, um com apenas janelas de controle solar; o segundo com janelas de controle solar e módulos BIPV na área opaca; o terceiro apenas com janelas BIPV transparentes; e o quarto com janelas BIPV e BIPV opaco em áreas não transparentes.
“Os dados para o PV transparente usado neste estudo são baseados em um protótipo atualmente em desenvolvimento, portanto, há espaço para melhorar as propriedades térmicas, óticas e elétricas para melhor atender às necessidades do edifício, bem como aumentar a eficiência de conversão fotovoltaica”, enfatizou o grupo de pesquisa.
De acordo com os resultados, o consumo final de energia no caso de referência existente foi simulado em 51,3 kWh/m2. No caso apenas das janelas de controle solar, esse valor chegou a 45,8 kWh/m2, com resultados muito semelhantes com a adição de BIPV opaco. No entanto, neste caso, o edifício poderá utilizar 5,8 kWh/m2 e exportar 2,6 kWh/m2 para a rede.
No caso de apenas janelas BIPV transparentes, o consumo de energia será maior, pois esse módulo bloqueará mais a radiação solar e, portanto, resultará em maiores demandas de aquecimento e iluminação. No geral, esse sistema exigirá 49,8 kWh/m2, consumindo 5,1 kWh/m2 e exportando 2,2 kWh/m2. No caso do uso de BIPV de janela e BIPV opaco, a demanda chegará a 47,6 kWh/m2, enquanto o autoconsumo levará 10,9 kWh/m2 e 5 kWh/m2 serão exportados para a rede.
“Os resultados mostram o potencial das soluções BIPV para melhorar o balanço energético do edifício. A energia fotovoltaica transparente reduziu a demanda de energia em 6,9% e o balanço energético total em 21%”, acrescentam os cientistas. “A energia fotovoltaica opaca melhorou ainda mais os resultados das duas soluções de sistema de envidraçamento, melhorando o balanço energético para 28,1% e 38,3% com as soluções de controle solar e fotovoltaica transparente, respectivamente.”
Os pesquisadores também realizaram uma análise econômica, que, segundo eles, mostra a “relevância dos preços de eletricidade na promoção do BIPV”. Os componentes e o custo de instalação foram obtidos principalmente a partir de um banco de dados de materiais de construção, enquanto o custo do protótipo BIPV da janela foi assumido em € 200 ($ 210,65) / m2.
Foram analisados dois níveis tarifários. O primeiro foi baseado nas tarifas e na procura espanholas atuais, enquanto o segundo pressupõe uma elevada penetração da energia fotovoltaica na rede nacional. Neste caso, a carga líquida de energia fotovoltaica de alta penetração apresenta um preço muito baixo. Outra variável foi a remuneração da eletricidade vendida à rede pelo prédio, que eles estimaram em 0%, 30% ou 100% do preço da eletricidade.
Atualmente, 30% do preço da eletricidade é o valor típico de exportação na Espanha. Sob este pressuposto, com o perfil de preço atual, o tempo de retorno descontado para o controle solar será de 24 anos, para o controle solar e BIPV opaco será de 14 anos, para o BIPV de janela apenas será de mais de 50 anos, e a combinação de ambas as tecnologias BIPV resultará em um tempo de retorno de 24 anos. Na hipótese de alta penetração fotovoltaica e 30% do preço da eletricidade, no entanto, o tempo de retorno em todos os sistemas pode exceder mais de 50 anos.
“O preço médio mais baixo da eletricidade e, mais importante, o momento da geração no cenário de ‘alta fotovoltaica’ explicam os períodos de retorno significativamente piores”, concluíram.
Suas descobertas estão disponíveis no artigo “Impact of building integrated photovoltaics on high rise office building in the Mediterranean (Impacto da construção fotovoltaica integrada em arranha-céus no Mediterrâneo), publicado na Energy Reports, que também incluiu uma avaliação econômica. O grupo de pesquisa foi composto por acadêmicos da Universidade Técnica da Catalunha e do Instituto de Pesquisa Energética da Catalunha.
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