Análise de viabilidade da integração de energia solar fotovoltaica em um edifício de salas de aula

Abstract

O objetivo deste estudo é avaliar a implementação de estratégias de geração de energia solar fotovoltaica através de simulações no software EnergyPlus. Para isto, três cenários foram comparados: a instalação de painéis solares no telhado, películas de filme fino na fachada e a combinação de ambas. Os resultados revelaram reduções significativas nas cargas térmicas e no consumo elétrico em todos os cenários. No primeiro cenário, a instalação de painéis solares no telhado resultou em uma redução de mais de 87% na conta de energia elétrica, com um payback de 4,40 anos. O segundo cenário, com módulos fotovoltaicos de filme fino flexíveis instalados na fachada, demonstrou uma redução de 17,2% no consumo de energia destinado à climatização em relação ao caso base, mas com um payback menos favorável, de 7,10 anos. O terceiro cenário, que combinou painéis solares no telhado com películas de filme fino na fachada, alcançou uma geração excedente de 57.797,83 kWh/ano, com um payback de 5,45 anos. Esses resultados enfatizam a viabilidade econômica e ambiental da instalação simultânea de painéis solares no telhado e na fachada. Essa abordagem não apenas reduz o consumo de energia elétrica, mas também gera eletricidade excedente, contribuindo para a autossuficiência energética e a sustentabilidade do prédio. Portanto, este estudo demonstra que a integração de estratégias de eficiência energética e energia solar fotovoltaica em edificações oferece benefícios substanciais em termos econômicos e ambientais. Além disso, ressalta a importância da conscientização sobre a sustentabilidade e da adoção de práticas responsáveis no consumo energético em ambientes educacionais e institucionais.

The aim of this study is to evaluate the implementation of photovoltaic solar energy generation strategies through simulations in the EnergyPlus software. For this purpose, three scenarios were compared: the installation of solar panels on the roof, thin film coatings on the facade, and the combination of both. The results revealed significant reductions in thermal loads and electricity consumption in all scenarios. In the first scenario, the installation of solar panels on the roof resulted in a reduction of over 87% in the electricity bill, with a payback period of 4.40 years. The second scenario, with flexible thin-film photovoltaic modules installed on the façade, demonstrated a 17.2% reduction in energy consumption for air conditioning compared to the base case, but with a less favorable payback period of 7.10 years. The third scenario, which combined solar panels on the roof with thin film coatings on the facade, achieved an excess generation of 57,797.83 kWh/year, with a payback period of 5.45 years. These results emphasize the economic and environmental viability of the simultaneous installation of solar panels on the roof and facade. This approach not only reduces electricity consumption but also generates surplus electricity, contributing to energy self-sufficiency and building sustainability. Therefore, this study demonstrates that integrating energy efficiency and photovoltaic solar energy strategies in buildings offers substantial economic and environmental benefits. Furthermore, it highlights the importance of raising awareness about sustainability and adopting responsible energy consumption practices in educational and institutional settings.