Arquitetura Solar: Cartilha Educativa Bilíngue

Na década de 1950, os famosos “anos dourados”, onde revoluções tecnológicas que viriam impactar o mundo socialmente e economicamente aconteceram, o arquiteto modernista Mies Van der Rohe disse que “a arquitetura depende do seu tempo. […] Essa é a razão pela qual a tecnologia e a arquitetura estão tão intimamente relacionadas. Nossa verdadeira esperança é que elas cresçam juntas, que algum dia uma seja a expressão da outra. Só assim teremos uma arquitetura digna desse nome: a arquitetura como um verdadeiro símbolo do nosso tempo.”

Naquela época, a arquitetura moderna foi fortemente influenciada pela revolução industrial e suas mudanças técnicas, sociais e culturais. Atualmente, as mudanças climáticas e as necessidades energéticas levam a busca por uma arquitetura sustentável e energeticamente eficiente. Nesse contexto, a arquitetura solar surge como solução, unindo tecnologia, arquitetura e sustentabilidade.

A arquitetura solar, também chamada de BIPV (Building Integrated Photovoltaics) traz o conceito da integração de módulos fotovoltaicos (FV) em edificações. Desta maneira, a arquitetura solar amplia a definição de módulos FV para componentes multifuncionais da construção civil. Portanto, os módulos atuam simultaneamente como geradores de energia, material de construção civil e elemento estético da composição arquitetônica. Além disso, podem ser utilizados como estratégia passiva para redução do consumo energético da edificação, caso possuam função de sombreamento, como os casos de brises, por exemplo.

Com o objetivo de divulgar esta aplicação da tecnologia fotovoltaica, o Laboratório Fotovoltaica/UFSC construiu seu novo Laboratório de H2 verde e armazenamento de energia utilizando todos estes conceitos e criou uma cartilha educativa bilíngue intitulada Arquitetura Solar (Solar Architecture). A cartilha está disponível em forma física e de maneira online no link Downloads | Fotovoltaica (ufsc.br). A proposta é apresentar didaticamente informações essenciais para que a comunidade de energia solar e de arquitetura conheçam um pouco mais sobre a arquitetura solar.

Contracapa e capa da cartilha educativa bilíngue Arquitetura Solar (Solar Architecture), disponível para download no link Downloads | Fotovoltaica (ufsc.br).

Inicialmente, a cartilha trata da definição de arquitetura solar, apontando principalmente a busca dos projetistas pela melhor orientação e inclinação de sistemas fotovoltaicos para a geração de energia, o que pode influenciar a arquitetura de maneira negativa. A ideia da arquitetura solar é desmistificar essa necessidade de posicionar os sistemas fotovoltaicos de maneira otimizada, já que, quando integrados a edificações, os módulos podem trazer benefícios construtivos e estéticos, e ainda gerar uma quantidade adequada de energia elétrica, endereçando o compromisso entre forma e função, estética e desempenho.

A cartilha também traz marcos históricos da arquitetura solar no Brasil e no mundo. Na década de 1970 surgiram as primeiras soluções de energia fotovoltaica em edificações no exterior, com o objetivo apenas de gerar energia. A primeira instalação conhecida que considerou também princípio estéticos é a residência Wohnanlage Richter na Alemanha, em 1982, onde o sistema fotovoltaico foi instalado em harmonia com o envelope envidraçado da edificação.

Já no Brasil, o primeiro sistema fotovoltaico integrado à arquitetura e conectado à rede elétrica pública é conhecido como “2 kWp”, na Universidade Federal de Santa Catarina. Esse sistema foi instalado em 1997 pelo Laboratório Fotovoltaica/UFSC e continua em operação ininterrupta até os dias de hoje, quase 27 anos após a sua construção.

Ao longo de décadas de evolução da tecnologia fotovoltaica, na Europa principalmente, o interesse pela arquitetura solar vem crescendo. A utilização dos sistemas fotovoltaicos para a construção de Edifícios de Energia Zero (ZEBs – Zero Energy Buildings) e até em edificações históricas tem trazido grandes vantagens energéticas para o continente. Isso porque, devido a diretrizes estabelecidas pela Energy Performance of Buildings Directive (EPBD), constituída inicialmente em 2010, é necessária uma transição energética urgente no continente europeu, e os sistemas fotovoltaicos em edificações são uma maneira simples e eficiente de realizar este objetivo.

Enquanto isso, no Brasil, ainda atualmente o setor de energia solar questiona a eficiência das integrações fotovoltaicas em edificações. Isso acontece principalmente pelo posicionamento não ideal dos sistemas para geração de energia. Portanto, também com o objetivo de mudar essa visão da comunidade solar e mostrar todas as vantagens e maneiras de integrar módulos em edificações, foi criada a cartilha educativa bilíngue.

A cartilha traz respostas para as perguntas mais frequentes que levam a comunidade solar a questionar a eficiência da arquitetura solar. A primeira pergunta é sobre como ficam a limpeza e manutenção desses sistemas. Segundo a cartilha, “A limpeza e a manutenção de BIPVs devem ser pensadas desde a concepção do projeto e com o entendimento de que se trata de edificações, não de usinas e que, portanto, podem ocorrer com uma frequência menor. Mesmo em grandes superfícies, é possível pensar maneiras de realizar os devidos reparos sem comprometer os sistemas fotovoltaicos”.

Outra pergunta comum é sobre o sombreamento desses sistemas quando instalados no meio urbano. Segundo a cartilha, “no meio urbano, dificilmente teremos superfícies totalmente livres de sombreamento, seja este causado por edificações vizinhas, torres de caixas d’água ou vegetação. Assim, deve-se pensar nas conexões elétricas do sistema FV de maneira a minimizar as perdas por sombreamento, sempre respeitando as formas arquitetônicas”.

Por fim, a última pergunta trata das fachadas fotovoltaicas, que são instaladas muitas vezes na vertical. Segundo a cartilha, “economicamente, é muito mais vantajoso utilizar um material que gera energia, do que materiais convencionais que não geram nada. Módulos FV em superfícies verticais como fachadas são interessantes para complementar a área de geração de energia na edificação. Os módulos podem contribuir como elementos de revestimento ou vedação, evitando despesas com outros materiais construtivos.”

Exemplos de tudo isso podem ser encontrados no novo Laboratório de H2 verde e armazenamento de energia da UFSC (imagem mais à esquerda na figura acima).

Ademais, a cartilha mostra de maneira ilustrada as possibilidades morfológicas da arquitetura solar; apresenta os módulos fotovoltaicos disponíveis, sendo esses os módulos tradicionais para usinas, ou também flexíveis, semitransparentes, coloridos e até texturizados; pontua as vantagens do BIPV e suas influências nas edificações; apresenta as possibilidades de conexão com a rede elétrica, a capacidade instalada mundial, os custos dos BIPVs comparados com materiais de construção convencionais; e relata sobre perspectivas futuras, que incluem o investimento em flexibilização e automação da indústria para a fabricação de módulos específicos para BIPVs, além da inclusão do módulos FV como material construtivo em plataformas BIM (Building Information Modeling). Por fim, a cartilha mostra todas as integrações fotovoltaicas construídas no Laboratório Fotovoltaica/UFSC, em Florianópolis/SC. O Laboratório apresenta a possibilidade desta aplicação da tecnologia fotovoltaica na prática em sua sede própria, com coberturas, fachadas e brises fotovoltaicos.

Desta maneira, com a divulgação da arquitetura solar na teoria e na prática, o Laboratório Fotovoltaica/UFSC pretende impulsionar a utilização de módulos fotovoltaicos no ambiente construído, para que arquitetos busquem criar edifícios que simbolizem e atendam às necessidades atuais, unindo arquitetura, tecnologia e sustentabilidade.

Autores: Isadora Pauli Custódio & Ricardo Rüther, do Laboratório de Energia Solar Fotovoltaica da Universidade Federal de Santa Catarina (Fotovoltaica/UFSC).