Fonte: ARC Center of Excellence in Exciton Science
Uma nova modelagem, em uma escala que varia de estruturas individuais a bairros e uma cidade inteira, mostrou que os edifícios na cidade de Melbourne poderiam fornecer 74% de suas próprias necessidades de eletricidade se a tecnologia solar fosse totalmente integrada em telhados, paredes e janelas.
Publicada na revista Solar Energy, a investigação, liderada por membros do ARC Centre of Excellence in Exciton Science sediado na Monash University, em conjunto com colaboradores da Universidade de Lisboa, é a primeira desse tipo em todo o mundo a modelar a viabilidade e impacto da energia fotovoltaica integrada em janela, juntamente com outras tecnologias solares, em uma escala de cidade.
Os resultados indicam que a adoção abrangente da tecnologia fotovoltaica existente em toda a cidade poderia transformar radicalmente a pegada de carbono de Melbourne, reduzindo significativamente sua dependência da eletricidade gerada pela tradicional queima de combustíveis fósseis.
Ganhos adicionais poderiam ser obtidos através da implantação generalizada de 'janelas solares' emergentes e altamente eficientes e tecnologia fotovoltaica integrada em fachadas de edifícios.
Os pesquisadores esperam que, usando a modelagem que desenvolveram, os formuladores de políticas, fornecedores de energia, empresas de construção e proprietários de edifícios sejam capazes de otimizar o potencial fotovoltaico de estruturas novas e existentes.
Os pesquisadores compararam o consumo de eletricidade de Melbourne em 2018 com a produção de eletricidade que poderia ser alcançada por meio de energia solar totalmente integrada aos edifícios. Os dados de consumo do CBD de Melbourne foram obtidos das empresas de distribuição Jemena, CitiPower & Powercor e acessados por meio do organismo de pesquisa independente de Victoria, o Centre for New Energy Technologies (C4NET).
Na modelagem em escala de cidade, eles descobriram que a energia fotovoltaica poderia fornecer 74% das necessidades de consumo de edifícios de Melbourne. A energia solar de telhado representaria 88% deste fornecimento, com a energia solar integrada na parede e a solar integrada na janela fornecendo 8% e 4%, respectivamente.
A tecnologia solar integrada em paredes e janelas mostrou sofrer menos redução na eficiência durante os meses de inverno em relação à energia solar de telhado, oferecendo benefícios e valor mais consistentes durante todo o ano.
A contribuição potencial da energia solar integrada à janela aumentou para 18% na escala de bairro, refletindo maiores altitudes dos edifícios e as relações janela / parede.
Os pesquisadores determinaram a radiação solar anual nas superfícies dos prédios de Melbourne para identificar as áreas mais adequadas para instalação fotovoltaica, levando em consideração as limitações técnicas e fatores de custo.
A modelagem detalhada permitiu simular a radiação solar incidente e o potencial fotovoltaico das áreas urbanas. Uma grande variedade de fatores teve que ser levada em consideração, incluindo o impacto das sombras lançadas por sistemas de sombreamento e varandas, bem como as características de desempenho das várias tecnologias solares.
Entre outras técnicas, foram realizadas análises de correlação e regressão linear para identificar a interdependência entre os indicadores da forma urbana e o potencial anual.
A área total apresentada no estudo é a área de 37,4 km2 do centro de Melbourne, dos quais 35,1 km2 foram construídos em 2019, consistindo principalmente de edifícios residenciais e comerciais.
Os resultados mostraram que o potencial fotovoltaico desta área é impulsionado principalmente pela possibilidade de adicionar mais energia solar em telhados.
Enquanto blocos com alto potencial solar de telhado e parede são encontrados em toda a cidade, o maior potencial para ganhos solares integrados à janela está nos centros urbanos de alta densidade da cidade, como o distrito comercial central.
"Usando a tecnologia fotovoltaica disponível comercialmente hoje e incorporando os avanços esperados na tecnologia solar integrada à parede e janela nos próximos dez anos, podemos ver nosso CBD em seu caminho para atingir zero nas próximas décadas", disse o autor principal, Professor Jacek Jasieniak.
"Começamos a importar energia a carvão do Vale LaTrobe na década de 1920 para impedir a prática de queimar briquetes de carvão indutores de fumaça no local para alimentar nossos edifícios CBD, e agora é possível que, mais de cem anos depois, possamos ver um círculo completo momento em que os edifícios de Melbourne voltaram à geração de energia local dentro do CBD, mas usando tecnologias limpas e seguras para o clima que nos ajudam a cumprir a meta Net Zero 2050 da Austrália. "
Co-autora, Dra. Jenny Zhou: "Embora existam muitas políticas que apoiam os padrões de eficiência energética para novos edifícios, ainda devemos ver uma resposta substancial para garantir que nossos edifícios existentes sejam reformados para enfrentar os desafios das mudanças climáticas. Nossa pesquisa fornece uma estrutura que pode ajudar os tomadores de decisão a avançar com a implementação de tecnologias fotovoltaicas que irão reduzir a dependência de nossas cidades em combustíveis fósseis prejudiciais. "
Primeira autora, Dra. Maria Panagiotidou: "Em um futuro próximo, a penetração no mercado e a implantação de janelas solares de alta eficiência podem dar uma contribuição significativa para a mitigação da pegada de carbono de empreendimentos de grande altura. À medida que o mundo faz a transição para um futuro líquido zero, as soluções de energia local desempenhariam um papel crítico no aumento da propensão de fotovoltaicos em ambientes urbanos. "
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Story Source: Materials provided by ARC Centre of Excellence in Exciton Science. Note: Content may be edited for style and length.
Journal Reference:
Maria Panagiotidou, Miguel C. Brito, Kais Hamza, Jacek J. Jasieniak, Jin Zhou. Prospects of photovoltaic rooftops, walls and windows at a city to building scale. Solar Energy, 2021; 230: 675 DOI: 10.1016/j.solener.2021.10.060
Tradução de Elise Gomes