Notícia
Painéis solares móveis aumentam captação de energia em construções
“Fachada solar” desenvolvida na Suíça combina produção de eletricidade com sombreamento inteligente para alcançar o equilíbrio energético ideal
O aquecimento ou resfriamento de espaços internos em construções requer energia, e fachadas de edifícios inteligentes poderiam ajudar a economizar muito dessa energia. Um sistema desenvolvido no Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETHZ) utiliza painéis solares móveis para gerar eletricidade e, ao mesmo tempo, permitir a quantidade certa de sol ou sombra para se adequar às condições climáticas e ao conforto e uso interno.
Balanço energético positivo
O Dr. Arno Schlüter, professor de Arquitetura e Sistemas de Construção do ETHZ, e seu grupo de pesquisa desenvolveram um sistema de fachada solar adaptável que regula os espaços internos de forma que os painéis produzam mais energia do que é consumida ao longo do ano. Eles acabaram de relatar suas descobertas em uma edição recente da revista científica Nature Energy.
A fachada inovadora inclui matrizes de painéis solares móveis montados em uma rede de cabos de aço leves. Estes são controlados individualmente e movidos vertical e horizontalmente por um elemento robótico leve. Esses atuadores robóticos delicados são o coração do sistema: a combinação de materiais leves que mudam de forma sob pressão e uma articulação rígida em forma de U que permite que eles se encaixem para resistir a intempéries – até mesmo tempestades.
Os pesquisadores testaram a resistência climática do sistema e realizaram medições com vários protótipos. Eles descobriram que os painéis solares móveis capturam cerca de 50% mais energia em um dia claro de verão do que painéis solares estáticos montados na fachada de um prédio.
Potencial de economia simulado
No entanto, a fachada não só gera eletricidade, mas também pode regular a quantidade de luz e calor que permeia a envolvente do edifício, regulando assim o clima interno. Um algoritmo de aprendizado adaptativo controla o movimento dos painéis de modo que as economias feitas nos espaços internos de aquecimento e resfriamento diminuam a demanda líquida de energia. Ao mesmo tempo, o algoritmo também leva em consideração como é o uso atual do edifício e ajusta o clima de acordo.
Para determinar até que ponto o consumo de energia de uma sala poderia, teoricamente, ser reduzido, os pesquisadores simularam vários cenários usando dados de protótipos. Eles calcularam o potencial de economia de energia na construção com fachadas solares móveis no Cairo, Zurique e Helsinque. Ao fazê-lo, eles executavam simulações para espaços em escritórios e residências.
Maior potencial em zonas temperadas
Os resultados mostram que as economias de energia tendem a ser mais altas nos escritórios do que nos espaços de convivência, em climas mais quentes do que em climas frios e, sobretudo, em zonas temperadas como a Europa Central. O Dr. Arno Schlüter resume os resultados: “Quanto mais variáveis as condições ambientais, maiores são os benefícios da fachada adaptativa”.
O melhor balanço de energia foi visto nas simulações para espaço de escritório em uma zona temperada (neste caso, Zurique) em edifícios construídos com o padrão mais recente. Nesse cenário, em que tanto o aquecimento interno quanto o resfriamento foram necessários ao longo do ano, a fachada adaptativa gerou 115% da energia necessária para um ambiente de sala confortável.
Um resultado igualmente bom veio da simulação de um espaço de escritório em uma casa no Cairo construída antes de 1920, que exigia muito mais sombra e resfriamento. Neste caso, a fachada produziu 114% do total anual de energia requerida. Em outras palavras, o estudo destaca o potencial de economia de energia para edifícios novos e antigos, mas a fachada deve sempre ser considerada em conjunto com o espaço interno e seu uso.
“Ficamos felizes em demonstrar como uma interface inteligente entre o interior e o exterior de um edifício pode fornecer o conforto ideal ao usuário e também gerar excesso de energia ”, concluiu o Dr. Arno Schlüter.
Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).
Acesse a notícia completa na página do ETHZ (em inglês).
Fonte: Michael Walther, ETHZ. Imagem: Dr. Arno Schlüter.
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