Pesquisadores na Espanha calcularam a potencial autossuficiência da energia solar em telhados em oito distritos de Madri, Espanha. Eles descobriram que casas unifamiliares podem atingir taxas de autossuficiência de mais de 70%, enquanto áreas urbanas com prédios altos chegam a 30%.
Imagem: Florian Wehde/Unsplash
Da revista pv Espanha
Um grupo de pesquisadores da Universidade Politécnica de Madri e do Centro de Pesquisas Energéticas, Ambientais e Tecnológicas (CIEMAT) analisou o potencial de autossuficiência da energia fotovoltaica em edifícios residenciais em oito bairros de Madri.
Os bairros foram escolhidos para determinar o impacto que as características urbanas e de construção têm no atendimento ao consumo de eletricidade por meio de sistemas fotovoltaicos de telhado. Os resultados da pesquisa estão incluídos no artigo Photovoltaic self-sufficience potential at a district scale in Madrid. A scaleable methodology, publicado em Energia e Edifícios.
Para calcular o potencial de autossuficiência, definido como a razão entre a eletricidade fotovoltaica gerada e o total de eletricidade consumida, a geração e o consumo anual de eletricidade foram avaliados para cada edifício residencial. A avaliação da geração de eletricidade foi realizada usando cadastros solares gerados por meio do modelo Solar Energy on Building Envelopes no QGIS (Quantum Geographic Information System), dados LiDAR (light detection and location) e dados TMY (typical meteorological year) para cada bairro.
Além disso, foram feitas suposições sobre as principais características dos sistemas solares para garantir a representatividade do setor fotovoltaico. O consumo de eletricidade foi estimado analisando os valores de consumo definidos pelo Instituto para a Diversificação e Poupança de Energia (IDAE), juntamente com aqueles apresentados em um relatório do Eurostat intitulado Consumos do Setor Residencial na Espanha, e algumas das fórmulas utilizadas no artigo de pesquisa Como Alcançar Distritos de Energia Positiva para Cidades Sustentáveis: Uma Metodologia de Cálculo Proposta, publicado em 2021 em Sustentabilidade.
Os números de consumo foram obtidos calculando o consumo de eletricidade para iluminação e eletrodomésticos em uma moradia típica de 100 m2, excluindo o consumo para aquecimento, resfriamento e água quente. As necessidades específicas de iluminação de uma moradia típica são indicadas em 5 kWh/m2, enquanto o equipamento médio em uma moradia é detalhado como uma geladeira, duas televisões, uma máquina de lavar roupa, uma lava-louças e um computador.
Juntos, esses aparelhos somam um consumo de 2,137 kWh por 100 m2 de uma habitação, o equivalente a 21.40 kWh/m2. A soma desses dois valores ao consumo médio por metro quadrado dá um valor de 26.40 kWh/m2. No entanto, o estudo não considera o consumo de eletricidade para refrigeração, aquecimento ou mobilidade. O uso crescente de bombas de calor e ar condicionado elétrico, juntamente com a eletrificação do transporte, resultará em maior consumo de eletricidade nas residências, o que reduzirá o potencial de autossuficiência, disseram os pesquisadores.
Os resultados da análise indicam que em áreas compostas por residências unifamiliares ou edifícios baixos, o potencial de autossuficiência ultrapassa 70%. Em contraste, áreas urbanas com edifícios altos têm um valor de autossuficiência de aproximadamente 30%. Este valor menor pode ser atribuído à altura considerável dos edifícios, o que se traduz em maior consumo de energia dentro das residências e uma área disponível para instalação fotovoltaica que é insuficiente para cobrir as necessidades energéticas de todos os habitantes.
Em centros históricos, observa-se uma maior dispersão do potencial de autossuficiência, com valores variando de 10% a 90%. Essa variabilidade é atribuída à menor uniformidade do tecido urbano, o que requer uma análise mais detalhada na escala do edifício. “Em centros urbanos, que muitas vezes são protegidos por legislação protetiva devido à sua significância histórica, os sistemas BIPV são uma ferramenta crucial para harmonizar a geração fotovoltaica distribuída com a conservação da essência arquitetônica e histórica do ambiente construído”, acrescentaram os autores.
Eles também enfatizaram que as análises foram realizadas comparando geração e consumo anuais. Embora essa abordagem seja valiosa para estimar o potencial geral de geração de energia fotovoltaica, ela não pode reproduzir o comportamento em tempo real de sistemas fotovoltaicos conectados à rede, onde o equilíbrio entre geração e consumo é instantâneo. De fato, perfis típicos de consumo de energia de edifícios residenciais resultam em taxas de autoconsumo de 20-40% em sistemas fotovoltaicos sem armazenamento.
Para realizar uma análise mais completa, seria necessário ter acesso às curvas diárias de geração e consumo de cada edifício com resolução horária ou, melhor ainda, de alguns segundos, o que otimizaria o dimensionamento das instalações para impulsionar o autoconsumo, concluiu o grupo de pesquisa.
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