PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA SOLAR
FOTOVOLTAICO:
ESTUDO DE CASO DO EDIFÍCIO SEDE DO CREA-SC
[
Deivis Luis Marinoski, Eng. Civil.
Isabel Tourinho Salamoni, Arquiteta, M. Eng.
Ricardo Rüther, Eng. Metalúrgico, Ph.D.
Universidade Federal
de Santa Catarina
]
Laboratório de Eficiência
Energética em Edificações
INTRODUÇÃO
• Uma alternativa para geração de energia:

Grande aumento da demanda energética

Muitas das fontes de energia utilizadas atualmente têm volumes limitados
• Tecnologia Fotovoltaica:

Produção de energia sustentável e amigável ao meio ambiente

Já estão disponíveis no mercado diversas tecnologias fotovoltaicas
• Integração com as edificações:

Sistemas solares fotovoltaicos conectados à rede elétrica publica

Grande potencial para o design dos edifícios
OBJETIVOS
• Pré-dimensionamento de um sistema solar fotovoltaico
integrado a uma edificação urbana e interligado à rede
elétrica pública;
• O sistema tem por finalidade gerar energia elétrica para
a edificação a partir da energia solar fotovoltaica,
através de placas solares;
• Verificação do percentual do consumo de energia
elétrica da edificação, que poderá ser suprido através da
aplicação de diferentes tecnologias de painéis.
LEVANTAMENTO DE DADOS
• Local: Prédio sede do CREA-SC
Fachada Sudoeste
(principal)‘
• Áreas para instalação de painéis
 Áreas de cobertura = 790 m2
 Áreas dos brises = 262 m2
Esquema da
cobertura
LEVANTAMENTO DE DADOS
• Análise do sombreamento
projetado pela reservatório de
água na cobertura
(Programa ECOTECT 5.01)
• Área sombreada da cobertura
Verificação do caminho percorrido
pela sombra
período diário das
9:00 as 15:00h
Área atingida pela trajetória
da sombra
Área considerada sombreada
(sem aplicação de painéis)
LEVANTAMENTO DE DADOS
Consum o m édio m esal (kWh)
• Consumo de energia elétrica:

Consumo anual = 198.019 kWh
Média de consumo mensal = 16.501 kWh
20000
kWh

25000
15000
10000
5000
0
Jan
• Orientação geográfica:

Cálculo da declinação magnética

Determinar a direção do norte verdadeiro
• Radiação solar:

Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Variação do consumo médio mensal
(ano: 2002-2003)
NG
NG
NG
Dados diários de radiação solar incidente
NG
Correção dos azimutes das Fachadas
Nov
Dez
RESULTADOS
• Potência nominal necessária:

Através do cálculo da potencia nominal necessária para atender ao consumo
médio diário da edificação (gerada a partir da radiação solar), pode-se estimar
a área de painéis a ser instalada.

Área calculada = 1151 m2 (Área disponível = 1052 m2 )
• Características dos painéis:

Foram selecionados 4 modelos de painéis fotovoltaicos (tecnologias de células
fotovoltaicas de silício: policristalino, monoristalino e amorfo)
• Alternativas de geração:

Para estimar a redução no consumo de energia elétrica da rede através da
utilização do sistema fotovoltaico, foram simuladas 5 alternativas de aplicações
em função da:
- Orientação
- Inclinação do painel (15°, 27°, 90°)
- Tecnologia fotovoltaica
RESULTADOS
Consumo xda
Geração
Solar
• Redução do uso da energia
rede:
25000
kWh
20000
15000
10000
5000
0
Jan
Fev
Mar
Consumo Médio
Abr
Alternativa 1
Mai
Jun
Alternativa 2
Jul
Alternativa 3
Ago
Set
Alternativa 4
Out
Nov
Alternativa 5
Análise geral:
> Alternativa 1: painéis apenas na cobertura (32,7%)
> Alternativa 2 e 3: painéis na cobertura e nos brises (42,4% – 51,0%)
(incremento de aproximadamento 10%-18% na geração)
> Alternativa 4: painéis de alta eficiência (40,4%)
(menor percentual de geração devido a caracteristicas cosntrutivas da edificação)
> Alternativa 5: painéis com menor eficiência (18,5%)
Dez
RESULTADOS
• Aplicação de painéis:

Escolha de Alternativa 2 (bom desempenho e
maior facilidade de instalação)

Total de painéis: Cobertura = 232 (modelo AC-190P)
Brises = 124 (modelo SOLON P200 Q6)
Considerações:
Exemplo da distribuição dos painéis
nas fachadas (fachada nordeste)
> Devido as dimensões do painel e
da inclinação adotada, existe um
sombreamento causado pelo próprio
painel.
> Aplicação de um espaçamento
mínimo entre as linhas consecutivas
de painéis (espaçamento mínimo
adotado = 90 cm)
Área
sombreada
Planta de cobertura Projeção da
distribuição dos
painéis
CONCLUSÕES
•
Os sistemas solares fotovoltaicos são uma alternativa promissora
para o futuro das edificações;
•
O aspecto construtivo da edificação tem grande influência sobre o
projeto do sistema fotovoltáico;
•
A área útil para a aplicação dos painéis deve ser analisada com
cuidado. A colocação dos painéis em regiões que sejam encobertas
ou que sofram um sombreamento acentuado devido à obstruções,
reduz o potencial de aproveitamento de radiação solar.
•
A existência de um reservatório de água acima do nível da
cobertura do prédio, causou uma redução de aproximadamente
20% (157,90 m2) da área de cobertura com possibilidade para
instalações de painéis.
CONCLUSÕES
•
Verificou-se que até 42% (alternativa 2) da energia elétrica vinda
da rede pública poderia ser substituída pela energia gerada a partir
do sistema fotovoltaico.
•
A possibilidade de aplicação de painéis com inclinação igual a
latitude local e direcionados para a orientação norte (normalmente
considerado a alternativa “ótima” de geração), não mostrou ser
uma boa opção. Após uma análise da distribuição dos painéis,
observou-se que devido as características construtivas do telhado e
também ao maior espaçamento que seria necessário entre os
painéis, o número dos mesmos seria reduzido em
aproximadamente 25% quando comparado a alternativa 2.