Aplicações de Energias Renováveis

Veja matéria que contou com minha contribuição, publicada na revista Sistemas Prediais, com o tema: "Aplicação energias renováveis é o desafio do momento para arquitetos e engenheiros" (por Marcelo Nicolósi):

"Em projetos de instalação dos sistemas solares e eólicos, as principais dúvidas dos profissionais recaem sobre os custos e métodos para aplicação de tecnologias"Incorporar tecnologias de geração de energia alternativa em um projeto de engenharia e arquitetura é um dos grandes desafios da atualidade, quando se fala em certificação verde e uso racional de energia.

Particularmente no Brasil, onde quase não existem iniciativas que sejam especialmente concebidas para uma integração inteligente de fontes alternativas de energia em uma edificação moderna. É o que pensa Mário Dias, engenheiro da Solarterra Energias Alternativas, especializada em energia solar fotovoltaica, energia solar térmica, eólica, hidráulica, entre outras fontes não convencionais. “Quando muito, se colocam placas de aquecimento solar em alguma laje da construção, preferencialmente em local onde ninguém possa ver”, afirma.

A realidade brasileira, na opinião de Dias, vai contra a filosofia usada em países como Alemanha e Espanha, em que o objetivo, quando se pensa em energias alternativas, seria incorporar o equipamento na arquitetura para que ele passe a ser uma peça integrante do conjunto: “os arquitetos e construtores devem entender que o uso inteligente de sistemas de energia alternativa deve e pode ser capitalizado em prol do sucesso do próprio empreendimento. Estamos cansados de ver caixotes de vidro como solução padronizada em grandes centros, quando poderíamos estar diante de fachadas em que parte dos vidros poderia ser substituída por painéis solares fotovoltaicos”, desabafa.O engenheiro assegura que o custo não é o maior problema. “Hoje se popularizou o uso de vidros refletivos que não custam menos do que R$ 400,00/m2. Temos painéis solares fotovoltaicos que custam R$ 750,00/m2 com toda a eletrônica necessária para injetar a energia gerada na rede elétrica. Preço por preço é mais caro, mas precisamos levar em conta que um painel solar, mesmo instalado na posição vertical, irá gerar por pelo menos 30 anos e isto tem um custo inestimável que nenhum vidro simples pode competir”, argumenta. Na opinião de Dias, foi-se o tempo em que um painel fotovoltaico era um produto para engenheiro.

“Hoje oferecemos painéis solares fotovoltaicos que são feitos para colocação em caixilharia convencional e o cabeamento fica totalmente escondido”. Ele destaca também não ser necessária a adaptação no prédio, sob o aspecto de engenharia elétrica, para receber a energia gerada pelos painéis solares fotovoltaicos. “A energia é gerada e imediatamente disponibilizada no barramento de energia, e se converte em economia real, ou seja, energia que antes seria comprada da concessionária passa a ser auto-gerada”, explica.

Dias fala sobre sua experiência quanto aos custos: “Quando me perguntam sobre custo alto, que é inviável, que isto e aquilo, não me canso em responder o seguinte: ninguém, absolutamente ninguém, do arquiteto ao construtor, se questiona quanto custa o metro quadrado do mármore importado que eles especificaram para uma fachada de um prédio. Posso apostar que é mais caro do que um sistema de energia alternativo por metro quadrado. O que ocorre é que o mercado está acostumado com certas tecnologias construtivas, mesmo sendo caras, e para outras que são novidades existe uma enorme resistência pelo desconhecimento.

Quando o primeiro prédio com energia solar fotovoltaica na fachada for lançado, todos os outros irão copiar, tenho certeza”. Dias cita a Alemanha como exemplo de utilização de energia alternativa. Segundo ele, apenas em 2007 foram instalados 2GWp de energia solar fotovoltaica, sendo que parte expressiva em sistemas conhecidos como BIPV (Building Integrated Photovoltaics). Essa energia é equivalente à potência de três turbinas de Itaipu. No Brasil, a energia que seria gerada por estes painéis solares seria o dobro do que o é na Alemanha, que tem metade da insolação anual que o Brasil: “lá existem enormes incentivos para uso de energia solar e fórmulas atrativas de remuneração da energia excedente gerada, mas nos prédios onde o BIPV é aplicado, isto é absolutamente secundário”, acrescenta.

Antonio Macêdo Filho, Máster em Arquitetura Bioclimática e Edifícios Inteligentes pela Universidad Politécnica de Madrid e diretor da Câmara de Arquitetos e Consultores, afirma que, na construção, pode-se utilizar a energia solar das seguintes formas:

a) De forma passiva, é a arquitetura que define o aproveitamento ou não da radiação solar para adequação das condições climáticas, seja para se evitar o excesso ou tirar proveito do calor, quando necessário, fazendo uso da orientação da edificação em relação ao percurso aparente do sol, da disposição das aberturas, dos fechamentos, coberturas e proteções, bem como dos isolamentos e materiais de acabamentos. “É, portanto, estratégia de projeto útil à melhoria da eficiência energética dos edifícios, e também, se considerarmos apenas os projetos de edificações novas, o mais barato método de conservação de energia e recursos naturais”.

b) De forma ativa, pode-se aproveitar o calor do sol, através do uso de coletores solares, que são acumuladores térmicos, para aquecimento de um fluido, normalmente água potável, para consumo direto na edificação. “O sistema é simples e de fácil instalação”. Ele detalha: placas coletoras são colocadas normalmente em coberturas, preferencialmente orientadas a norte e inclinadas de um ângulo alguns graus a mais que a latitude do lugar (para São Paulo - latitude 23º 33” sul - por exemplo, 30º de inclinação para o norte). “Desta forma se otimiza o aproveitamento do sol durante a maior parte do dia, inclusive durante o inverno, quando é mais útil. As placas são protegidas por vidros que deixam passar a maior parte da radiação incidente, mas não deixam escapar o calor absorvido, que é transmitido para uma serpentina cheia de água que percorre as placas”, diz. “Gradualmente a água quente é substituída por outra fria servida por um reservatório elevado e acumulada em um ou mais boilers, que mantêm a água aquecida por até alguns dias e abastece a instalação de água quente para banho, pias, lavanderias, e até mesmo piscinas ou processos industriais, dependendo do tamanho da instalação”, acrescenta.

c) Além dos processos térmicos, a radiação solar pode ser diretamente convertida em energia elétrica com a utilização de células fotovoltaicas. O chamado efeito fotovoltaico decorre da excitação dos elétrons de determinados materiais semicondutores quando expostos à radiação solar. O material mais utilizado para a conversão da radiação solar em energia elétrica é o silício, abundante em sua forma bruta em todo planeta. Em qualquer caso – afirma Macêdo - assim como os coletores solares térmicos, os painéis fotovoltaicos devem ser orientados para o norte (no hemisfério sul) e inclinados na mesma angulação da latitude do lugar ou um pouco mais. “Naturalmente, devem ser evitadas sombras sobre o painel, o que simplesmente impediria o seu funcionamento”.A energia pode ser utilizada da forma como é gerada – garante o arquiteto - em baixa tensão e corrente contínua (em computadores e celulares, por exemplo) ou, com a utilização de conversores e transformadores, em outros equipamentos de baixa potência (como TVs ou lâmpadas fluorescentes). Pode ainda ser acumulada em baterias para uso noturno, como em radares e telefones em rodovias ou postes de iluminação pública.

O engenheiro Ronaldo Alves, diretor da Altercoop Energia, empresa fabricante de turbinas eólicas, acredita que, desde que haja disponibilidade de sol e vento, qualquer sistema predial poderá se beneficiar das energias renováveis, e cita como benefícios de tal tecnologia a autonomia, independência, redução de custos e o motivo que aponta como mais nobre: colaboração para diminuição de poluentes e do aquecimento global. Além disso, segundo Alves, não são exigidas grandes mudanças em equipamentos que produzem energia elétrica através de fontes alternativas. “O ideal é que se montem sistemas híbridos e conseqüentemente, que se façam as adequações de conexões entre os sistemas existentes, pois os sistemas elétricos existentes podem trabalhar em harmonia com os sistemas de energias renováveis”. Sobre o custo, Alves avalia que, em média, o payback de um sistema é de dois anos.

Segundo o arquiteto Antonio Macêdo Filho, os geradores eólicos podem basicamente ser de dois tipos: de eixo horizontal com pás em hélice, o mais utilizado em instalações de grande porte em torres, e os de eixo vertical, com pás em lâminas aerodinâmicas atadas aos eixos nas pontas, normalmente instalados próximos ao solo.”Um dos principais entraves à disseminação dos geradores eólicos no mundo é o seu alto custo de implantação, em torno de US $ 1 mil por kW instalado, uma vez que muitas vezes são construídos em locais de difícil acesso, isolados, ou até mesmo no mar”. Os custos de operação, entre US$ 5,00 e 10,00 por kWh produzido (quanto maior a instalação, menores os custos por unidade de energia produzida), mesmo quando as instalações estão próximas aos locais de consumo, seria superior ainda ao custo da energia elétrica servida na rede de distribuição, entre US$ 2,00 e 4,00 por kWh.

Estudos detalhados de mecânica dos fluidos e de aerodinâmica passam a fazer parte do conjunto de disciplinas necessárias ao projeto de arquitetura. De fato, edifícios altos, mesmo em regiões de grande adensamento urbano, tendem a ter bom potencial para aproveitamento da energia cinética dos ventos, principalmente a partir dos 100 metros de altura, equivalente a pouco mais que 30 andares, o que inclui boa parte dos novos edifícios de muitas grandes cidades do mundo. Para Macêdo, dificilmente, no entanto, serão capazes de se tornarem autônomos, ainda que se integrem diferentes fontes de energia, como solar e eólica, mas vale pela elevação da eficiência energética, pela redução da demanda de energia nos edifícios e das emissões de CO2, e principalmente vale pelo exemplo da arquitetura, da ciência e da tecnologia, apresentando soluções pontuais para problemas globais.“Está surgindo uma nova arquitetura, diversificada, rica, inteligente, consciente, eficiente, incorporada desde a fundação dos mesmos bons e velhos conceitos que sempre a orientaram, mas dos quais se havia distanciado. É a “boa e velha arquitetura do século XXI”, conclui.

Turbinas fornecem energia do BWTC

O Bahrain World Trade Center (BWTC) é o primeiro prédio comercial no mundo a incorporar em larga escala turbinas eólicas na sua concepção, aproveitando a energia eólica. O empreendimento, situado na capital do Bahrein, Manama, possui três turbinas eólicas que medem 29 metros de diâmetro, apoiadas em pontes entre as duas torres do BWTC. Simha LytheRao, gerente de projeto da Atkins, explica que a própria estrutura das torres, sua posição e design aerodinâmico criam um funil que canaliza diretamente para a zona das turbinas a brisa existente na costa do Golfo Pérsico, ajudando a gerar uma maior eficiência energética.

Pelo projeto do escritório Atkins Architects and Engineers, espera-se que as turbinas venham a suprir de 11% a 15% das necessidades energéticas do BWTC, reduzindo as emissões de carbono na atmosfera. O complexo fica no centro financeiro e empresarial de Manama. O BWTC inclui duas torres gêmeas em formato de vela, com 50 andares cada, um hotel Sheraton cinco estrelas e o Moda Mall, mais sofisticado shopping center do Bahrein, com cerca de 160 lojas.

O papel do arquiteto

A arquiteta e urbanista Karen Axelrud Sondermann, diretora da Axelrud Arquitetura & Assessoria, gerencia a divisão de arquitetura e desenvolve projetos nas áreas residenciais, comerciais, hotelaria, shopping centers e médico-hospitalares, acredita que, para incorporar o uso de tecnologias de geração de energia alternativa em um projeto de arquitetura, deva-se somar uma série de esforços, que perduram por todo o processo de projeto, seja qual for sua finalidade. Porém, para ela, essencial é iniciar através de uma correta conceituação, analisando alternativas desde a fase inicial dos estudos.

“Desta forma pode-se obter um resultado íntegro, que contenha as tecnologias como parte de um todo da edificação para que o projeto não tenha elementos agregados, posteriores”. A arquiteta aponta que muitas condições podem ser pensadas desde o princípio e de forma favorável quanto à questão da forma da edificação, sua orientação, condição de ventos, insolação, e demais questões ambientais, buscando um equilíbrio destes fatores com a arquitetura do prédio, formando um sistema integrado, não do tipo corretivo: “acredito na importância do papel do arquiteto na alavancagem destas propostas. É peça chave, interface plenamente presente, profissional de concepção, com condições de propor o uso de novas tecnologias, oferecendo possibilidades, defendendo e traduzindo estes conceitos através de seu processo projetual”.

Incentivo do governo

Frederico Dantas, Gerente Comercial da Tuma Industrial, destaca a tecnologia de aquecimento de água para uso sanitário por energia solar. Dantas relata que as três esferas de governo têm procurado incentivar o uso dos aquecedores solares com isenção de alguns impostos e com legislações que estimulem e, em alguns casos, obriguem sua aplicação. Em sua opinião, um dos maiores desafios para o crescimento deste mercado é a capacitação de uma quantidade maior de técnicos da área. “Neste ponto o poder público pode, mais uma vez, colaborar, e a grande geração de empregos diretos e indiretos justifica um investimento nesta qualificação, sendo que este desafio é também de países desenvolvidos, onde o uso do aquecimento solar também tem crescido paulatinamente”.

O engenheiro mecânico Luciano Torres Pereira, diretor técnico da Soletrol Tecnologia, afirma que o sistema de aquecimento solar de água é facilmente incorporado aos projetos de arquitetura e engenharia, uma vez que os mesmos serão planejados já com o uso de aquecimento solar para a edificação. Portanto, todo o dimensionamento é feito no projeto, assim como os dimensionamentos para a parte hidráulica, por exemplo.Pereira considera viável a instalaçãodo sistema, visto que a economia de energia na geração de água quente poderia retornar os gastos com sua implantação em média entre 24 e 36 meses.