Energia fotovoltaica integrada em edifícios: sistemas BIPV de A a Z

O que são sistemas BIPV?

A construção contribui fortemente para a mudança climática, sendo o setor responsável por 38% das emissões globais de carbono. 

E como as emissões de CO2 das operações de construção atingiram um recorde histórico de cerca de 10 GtCO2 em 2021 – um aumento de 5% em relação a 2020 – está claro que o setor de construção precisa de um método mais ecológico para combater as mudanças climáticas e, ao mesmo tempo, acompanhar a demanda de uma população crescente.

É nesse ponto que a energia fotovoltaica integrada em edifícios (BIPV) pode ajudar. O BIPV é uma forma de sistema solar que pode ser usado como uma parte funcional convencional de um edifício e, ao mesmo tempo, gerar eletricidade por meio da energia solar. 

O BIPV pode substituir elementos tradicionais de construção, como telhados, fachadas e claraboias – um desenvolvimento interessante para incorporar perfeitamente a energia solar fotovoltaica às estruturas arquitetônicas modernas.

Os sistemas BIPV já foram incorporados a uma grande variedade de edifícios em todo o mundo. Desde a icônica Copenhagen International School, na Dinamarca – cujos sistemas BIPV de 700 kW alimentam 50% do consumo anual total de eletricidade da escola – até o impressionante edifício Solar Ark, no Japão. 

Os sistemas BIPV da Solar Ark geram 630 kW por meio de mais de 5 mil painéis solares, totalizando cerca de 500.000 kWh de energia por ano.

Com o aumento do mercado global de BIPV para um valor de aproximadamente US$ 10,8 bilhões em 2022, fica claro que o BIPV veio para ficar, com cada vez mais pessoas buscando soluções ecológicas para a geração de energia ao longo do tempo.

Neste artigo, discutiremos as diferenças entre o BIPV e os sistemas fotovoltaicos comuns, as diferentes formas nas quais o BIPV pode ser encontrado, as vantagens do BIPV, bem como alguns exemplos reais de sistemas BIPV em todo o mundo.

Quais são as diferenças entre o BIPV e os sistemas FV comuns?

Primeiro, é importante esclarecer as diferenças entre os sistemas fotovoltaicos comuns – também conhecidos como BAPV ou sistema fotovoltaico aplicado a edifícios – e os sistemas BIPV.

Uma diferença importante é que, nos sistemas BIPV, os módulos fotovoltaicos fazem parte da arquitetura do edifício e são incorporados à própria construção. Como os sistemas BIPV formam uma parte estrutural do edifício, diferentemente dos sistemas fotovoltaicos tradicionais, eles não precisam de suportes e equipamentos de montagem. 

Os sistemas BAPV comuns, por outro lado, são fixados ao edifício, o que significa que podem ser removidos e substituídos. Enquanto o BIPV é planejado durante a fase arquitetônica da construção, o BAPV pode ser facilmente adaptado posteriormente no processo de construção. 

Outra diferença entre o BIPV e o BAPV é que, nos sistemas BIPV, os módulos fotovoltaicos têm funções práticas de construção, como fornecer isolamento ou abrigo, além de cumprir a função principal de fornecer energia ao edifício.

Além disso, ao contrário dos projetos BAPV, em que os painéis solares são frequentemente instalados nos telhados, os projetos BIPV têm muito mais espaço livre em potencial para aproveitar. 

Você pode usar a fachada do edifício para gerar energia solar, que, ao absorver a luz do sol, também reduzirá a temperatura interna do edifício. 

Enquanto isso, os sistemas BAPV comuns são instalados simplesmente para gerar eletricidade para o edifício usando energia solar e não têm nenhuma função adicional além dessa.

Ao decidir usar o BIPV ou o BAPV, os arquitetos podem querer considerar como essas tecnologias solares podem ser adaptadas às necessidades específicas dos ocupantes do edifício. 

Por exemplo, além da geração de eletricidade, os sistemas BIPV podem oferecer benefícios adicionais, como a incorporação de filme fino semitransparente fotovoltaico para iluminação natural do dia ou a integração de sistemas solares térmicos para capturar energia térmica, que pode ser usada para fornecimento de água quente ou aquecimento e resfriamento de ambientes.

Quais são as diferentes formas de BIPV?

Há muitas maneiras diferentes pelas quais o BIPV está moldando o futuro de nossos edifícios. Aqui, descreveremos algumas das formas mais comuns de BIPV que você poderá ver na arquitetura moderna. 

Em primeiro lugar, há o telhado solar completo. É quando os painéis solares formam o telhado de um edifício, usando telhas solares – às vezes conhecidas como painéis solares – para transformar qualquer superfície voltada para o exterior em um gerador de energia.

Há também a fachada solar. Nesse caso, os módulos fotovoltaicos de película fina são usados em superfícies curvas ou fachadas semitransparentes para maximizar a eficiência energética do edifício. 

Isso é particularmente útil em estruturas arquitetônicas que não têm um formato convencional, pois os módulos fotovoltaicos de filme fino são mais flexíveis e dobráveis do que os painéis mais espessos projetados para superfícies planas.

Por fim, outra forma popular de BIPV é vista em janelas e claraboias solares. Elas não apenas mantêm a luz natural fluindo em um ambiente, mas também geram eletricidade a partir da energia solar. 

Quais são as vantagens do BIPV?

Eficiência energética

Ao coletar energia solar para gerar eletricidade, os sistemas BIPV fazem com que o edifício dependa de menos recursos energéticos para obter energia. Como a energia solar é um recurso totalmente renovável, isso reduz a dependência de fontes tradicionais e finitas, como gás ou carvão. 

Estética

Diferentemente dos painéis solares BAPV tradicionais, os BIPV são integrados ao projeto do edifício. Isso permite que os arquitetos integrem os módulos fotovoltaicos como uma parte intrínseca da identidade visual do edifício, com o sistema BIPV combinando forma e função. 

Isso geralmente é preferido pelos arquitetos, que muitas vezes acham que o aspecto “complementar” dos painéis solares BAPV comuns e seus suportes e montagens associados prejudicam a aparência do edifício. 

Como parte da estrutura integral do edifício, os módulos BIPV também podem ser personalizados em tamanho, cor e formato para se adequarem melhor ao projeto geral. Isso permite que eles sejam integrados a qualquer estrutura, de casas a arranha-céus.

Redução dos custos operacionais

Os sistemas BIPV não se limitam apenas à energia mais verde; também são considerados uma decisão financeira inteligente. Ao diminuir as contas de energia, isso reduz significativamente os custos operacionais dos sistemas BIPV. 

Esses custos reduzidos de material e eletricidade também significam que o edifício terá um melhor retorno sobre o investimento, tornando os sistemas BIPV uma boa opção para a sustentabilidade financeira e ambiental no longo prazo. 

Confiabilidade

Uma vez instalados, os sistemas BIPV são mais confiáveis e exigem manutenção mínima. 

No longo prazo, isso significa que os edifícios podem contar com uma geração de energia estável sem a necessidade de manutenção regular, reduzindo ainda mais seus custos operacionais.

Design que economiza espaço

Como os sistemas BIPV podem ser integrados às paredes externas, às janelas ou ao telhado de um edifício, o resultado é que que nenhum espaço adicional é ocupado por suportes volumosos. 

Ao escolher uma solução que se preocupa com o espaço desde o início do processo de projeto do edifício, os arquitetos e as empresas de construção podem garantir que os sistemas BIPV otimizem cada centímetro do espaço para uma captura e geração de energia mais eficientes.

Antes de iniciar qualquer projeto BIPV, certifique-se de consultar os operadores locais para garantir que seu projeto esteja em conformidade com as leis e os regulamentos. 

Menos poluição

Ao gerar energia limpa sem emitir poluentes ou gases de efeito estufa, os sistemas BIPV são uma maneira excelente de reduzir enormemente a pegada de carbono de um edifício. 

Além disso, especialmente em países quentes que recebem muita luz solar, há outro benefício adicional no uso de sistemas BIPV: Ao usar o BIPV para fornecer sombra e isolamento para um edifício, isso também pode ajudar a reduzir o consumo geral de energia de um edifício. 

O sombreamento de janelas com sistemas BIPV, por exemplo, pode ajudar a reduzir o calor que entra no edifício. Isso, por sua vez, minimiza o uso de ar-condicionado e outros sistemas de resfriamento que consomem muita energia, reduzindo assim o consumo de energia e as emissões de carbono associadas.

Microinversores Hoymiles em ação em sistemas BIPV

Para obter os melhores resultados dos sistemas BIPV, é especialmente importante incorporar o BIPV ao projeto inicial do edifício, trocando materiais tradicionais, como telhas, por componentes fotovoltaicos, como painéis fotovoltaicos, por exemplo.

Ao incluir o BIPV no projeto arquitetônico desde o início, isso reduz a despesa extra de quaisquer adições tardias de sistemas BAPV, que podem não se encaixar no projeto do edifício, além do incômodo de instalar sistemas de montagem separados. 

Além disso, em projetos BIPV, a maior área de superfície dos módulos fotovoltaicos significa que é mais provável que alguns dos painéis solares fiquem na sombra em determinados momentos do dia ou entre estações diferentes.

Portanto, para compensar isso, os microinversores Hoymiles permitem que cada módulo fotovoltaico opere de forma independente. Isso garante que os módulos na sombra não comprometam a potência de geração de outros módulos no sistema.

Mas quando se trata do funcionamento interno do BIPV, há um problema. Diferentemente dos projetos solares comuns, o BIPV não tem uma estrutura existente – como um telhado, por exemplo – para se apoiar. 

Qualquer peso adicional pode causar danos ao sistema BIPV ou torná-lo muito pesado para ser instalado em edifícios com segurança, portanto, qualquer aumento potencial precisa ser avaliado.

E isso também significa que os inversores usados nesses projetos precisam ser leves. 

Na Hoymiles, fornecemos microinversores com projetos BIPV em mente, portanto, eles são compactos e leves o suficiente para se adequarem a qualquer sistema BIPV.

Na China, uma estação ferroviária usou microinversores Hoymiles em seus painéis de telhado BIPV para garantir que pudesse aproveitar a energia solar limpa sem adicionar nenhuma carga desnecessária à estrutura.

E na Finlândia, os microinversores Hoymiles foram usados em telhas BIPV para uma cabana à beira de um lago, para aproveitar ao máximo o sol do verão e, ao mesmo tempo, manter a estrutura leve e eficiente. 

Conclusão

Em um mundo que luta contra as mudanças climáticas e um setor de construção que contribui com 38% das emissões globais de carbono, o BIPV surgiu como uma solução transformadora. 

Ao combinar forma e função para aproveitar a energia solar e gerar eletricidade, integrando-se perfeitamente à arquitetura, o BIPV ajuda a reduzir a dependência de outras fontes de energia, oferece flexibilidade estética e reduz os custos operacionais. 

E o que é mais importante: o BIPV reduz significativamente a poluição ao gerar energia limpa. Com um crescente mercado global de BIPV avaliado em cerca de US$ 10,8 bilhões em 2022, está claro que o BIPV está se tornando rapidamente uma opção importante para a tecnologia de energia ecológica no cenário da construção.

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