Energia Fotovoltaica Integrada em Edifícios (BIPV): Além do Valor e dos Desafios dos Próprios Componentes

A energia fotovoltaica integrada em edifícios (BIPV) é frequentemente vista como uma área onde produtos fotovoltaicos com competitividade insuficiente tentam entrar no mercado. Mas Bjorn Rau, gerente técnico e vice-diretor da PVcomB no Helmholtz-Zentrum Berlin, acredita que essa visão pode não ser justa. Ele destacou que o elo perdido na implantação da BIPV reside na intersecção entre a indústria da construção, o setor da construção e os fabricantes de energia fotovoltaica.

Da revista PV

O rápido desenvolvimento da indústria fotovoltaica na última década elevou sua nova capacidade instalada anual a um mercado global de aproximadamente 100 gigawatts (GWp), o que significa que cerca de 350 milhões a 400 milhões de módulos solares são produzidos e vendidos a cada ano. No entanto, a integração em edifícios continua sendo um nicho de mercado. De acordo com um relatório recente do projeto de pesquisa PVSITES "Horizonte 2020" da UE, apenas cerca de 2% da capacidade fotovoltaica instalada foi integrada à envoltória de edifícios em 2016. Esse pequeno número é particularmente impressionante porque mais de 70% do consumo global de energia e aproximadamente 40% a 50% das emissões de gases de efeito estufa vêm de áreas urbanas.

Para enfrentar o desafio dos gases de efeito estufa e promover a geração de energia no local, o Parlamento Europeu e o Conselho introduziram a Diretiva 2010/31/UE sobre eficiência energética em edifícios em 2010, com o conceito central de "Edifícios com Energia Quase Zero (NZEB)". Esta diretiva aplica-se a todos os novos edifícios construídos após 2021. A diretiva entrou em vigor no início deste ano para novos edifícios que irão acomodar instituições públicas.

A instrução não estipula medidas específicas para atingir o nível NZEB. Proprietários de edifícios podem considerar medidas de eficiência energética, como isolamento, recuperação de calor e soluções de economia de energia. No entanto, como o balanço energético geral dos edifícios é uma meta regulatória, a geração ativa de energia dentro ou ao redor dos edifícios é crucial para atender aos padrões NZEB.

Potencial e Desafios

Não há dúvida de que as aplicações fotovoltaicas desempenharão um papel importante no futuro projeto arquitetônico ou na renovação da infraestrutura de edifícios existente. O padrão NZEB será a força motriz para atingir esse objetivo, mas não o único fator. A energia fotovoltaica integrada em edifícios (BIPV) pode ser usada para ativar áreas ou superfícies existentes para geração de energia, permitindo assim a adição de aplicações fotovoltaicas em áreas urbanas sem a necessidade de espaço adicional. O potencial para eletricidade limpa gerada por sistemas fotovoltaicos integrados é enorme. Como o Instituto Becquerel descobriu em 2016, na Alemanha, a proporção potencial da geração de energia BIPV na demanda total de eletricidade excede 30%, enquanto em países mais ao sul (como a Itália) chega perto de 40%.

Mas por que as soluções BIPV ainda desempenham um papel marginal no setor de energia solar? Por que elas raramente são consideradas em projetos de construção até agora?

Para responder a essas perguntas, o Centro Helmholtz de Materiais e Energia (HZB), em Berlim, Alemanha, organizou um seminário no ano passado e se comunicou com partes interessadas de diversas áreas do BIPV, conduzindo uma análise de requisitos. Os resultados mostram que o problema não decorre da falta de tecnologia em si.

No seminário da HZB, muitos profissionais da indústria da construção envolvidos em projetos novos ou de reforma admitiram que havia uma lacuna de conhecimento sobre o potencial do BIPV e suas tecnologias de suporte. A maioria dos arquitetos, planejadores e proprietários de edifícios simplesmente não possui informações suficientes para integrar a tecnologia fotovoltaica em seus projetos. Portanto, as pessoas têm muitas preocupações com o BIPV, como apelo de design insuficiente, alto custo e complexidade excessiva. Para superar esses mal-entendidos óbvios, as necessidades de arquitetos e proprietários de edifícios devem ser priorizadas, e entender como essas partes interessadas veem o BIPV deve ser priorizado.

A transformação do modo de pensar

O BIPV difere dos sistemas solares tradicionais de telhado em muitos aspectos, que não exigem multifuncionalidade nem considerações estéticas. Se os fabricantes pretendem desenvolver produtos para integração em componentes de construção, precisam repensar. Arquitetos, construtores e usuários de edifícios esperavam inicialmente que a envoltória do edifício tivesse funções convencionais. Da perspectiva deles, a geração de energia é apenas um atributo adicional. Além disso, os desenvolvedores de componentes BIPV multifuncionais também devem considerar os seguintes aspectos:

• Desenvolver soluções personalizadas e econômicas para componentes de construção com energia solar ativa, com tamanhos, formas, cores e transparências variáveis;

• Definir padrões e oferecer preços atrativos (de preferência aplicáveis ​​a ferramentas de planejamento maduras, como o Building Information Modeling (BIM));

• Ao integrar materiais de construção e componentes de geração de energia, os componentes fotovoltaicos são integrados ao novo tipo de componentes de fachada.

• Possui alta tolerância a sombras temporárias (locais);

• Garantir estabilidade a longo prazo, prestar atenção à atenuação a longo prazo da saída de energia, bem como à estabilidade a longo prazo e à deterioração da aparência (como estabilidade de cor);

• Desenvolver planos de monitoramento e manutenção que se adaptem às condições específicas do local (considerando altura de instalação, substituição de componentes defeituosos ou componentes de fachada);

• Cumprir requisitos legais e regulamentares, como segurança (incluindo prevenção de incêndio), códigos de construção, regulamentações de energia, etc.