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Produção de energia e sombreamento inteligente, é o resultado de uma fachada desenvolvida na ETH Zurich conseguindo o equilíbrio energético ideal.
Source ETH by Michael Walther: Resfriar ou aquecer ambientes internos demanda o uso de energia. Edifícios inteligentes podem economizar energia. Paineis solares moveis para gerar eletricidade, e permitir balancear a quantidade de sol e sombra, de acordo com as condições climáticas e uso interno, foram desenvolvidos na ETH de Zurich.
Balanço energético positivo
O grupo de pesquisa de Arquitetura e Sistemas de Construcao do Professor Arno Schlüter, desenvolveu um sistema de fachada solar adaptável que permite a autoregulagem de salas individuais, possibilitando a produção de mais energia do que a consumida no transcurso do ano. O trabalho foi publicado na revista Nature Energy.
Matrizes de painéis solares móveis montados em uma rede de cabos de aço leves, compõem a fachada inovadora. São controlados individualmente no eixo vertical e horizontal dispositivo robótico suave, que é o principal elemento do sistema. A combinação de elementos macios que mudam de forma sob pressão e uma rígida junção em forma de U permite que se encaixem para resistir a intempéries, até na ocorrência de tempestades.
Em Hönggerberg os pesquisadores testaram e mediram vários protótipos, sua resistência climática. O resultado dos testes mostrou que os painéis solares móveis capturam cerca de 50% mais energia em um dia claro de verão do que painéis solares estáticos montados na fachada de um prédio.
A simulação do potencial de economia
A fachada além de gerar eletricidade, pode regular a quantidade de luz e calor que incide e permeia a fachada do edifício, regulando assim o clima interno. O movimento dos painéis é regulado/controlado por um algoritmo de aprendizado adaptativo, de modo que as economias feitas nos espaços internos de aquecimento e resfriamento diminuam a demanda líquida de energia. O algoritmo também leva em consideração o uso atual do edifício e ajusta o clima de acordo com a melhor opção.
Para determinar o grau em que o consumo de energia de uma sala poderia, teoricamente, ser reduzido, os pesquisadores simularam vários cenários usando dados de protótipos. Eles calcularam o potencial de economia de energia na construção de recobrimentos das fachadas solares móveis no Cairo, Zurique e Helsinque. Ao fazê-lo, eles executavam simulações para espaços em escritórios e residências.
Maior potencial em regiões calidas
Os resultados mostram que as economias de energia tendem a ser mais altas nos escritórios do que nos espaços de convivência, em climas mais quentes do que em climas frios e, sobretudo, em zonas temperadas como a Europa Central. O Professor Arno Schlüter resume os resultados: “Quanto mais variáveis as condições ambientais, maiores são os benefícios da fachada adaptativa”.
O melhor balanço de energia foi visto nas simulações para espaço de escritório em uma zona temperada (neste caso, Zurique) em edifícios construídos com o padrão mais recente. Nesse cenário, em que tanto o aquecimento interno quanto o resfriamento foram necessários ao longo do ano, a fachada adaptativa gerou 115% da energia necessária para um ambiente de sala confortável.
Um resultado igualmente bom veio da simulação de um espaço de escritório em uma casa no Cairo construída antes de 1920, que exigia muito mais sombra e resfriamento. Neste caso, a fachada produziu 114% do total anual de energia requerida. Em outras palavras, o estudo destaca o potencial de economia de energia para edifícios novos e antigos, mas a fachada deve sempre ser considerada em conjunto com o espaço interno e seu uso.
“Gostaríamos de resolver o trade-off entre conforto do usuário e eficiência energética em edifícios”, diz Arno Schlüter. “Em teoria, o espaço mais energeticamente eficiente não teria janelas. Portanto, ficamos felizes em demonstrar como uma interface inteligente entre o interior e o exterior de um edifício pode fornecer o conforto ideal ao usuário e também gerar excesso de energia. ”
O grupo do professor Schlüter logo poderá medir o impacto da fachada solar adaptativa em um edifício físico: o sistema faz parte da unidade futurista “HiLo” atualmente sendo construída na plataforma mais alta do prédio de pesquisa da NEST em Dübendorf (ver box) .
Edifício de pesquisa HiLo
HiLo é uma plataforma de pesquisa e inovação para NEST. Este edifício modular é um projeto emblemático dos Laboratórios Federais Suíços de Ciência e Tecnologia de Materiais (Empa) e do Instituto Federal Suíço de Ciência e Tecnologia Aquática (Eawag). Ele fornece uma plataforma para pesquisadores e parceiros do setor para testar novas tecnologias de construção e energia em condições reais. O NEST compreende o núcleo central do edifício no qual diferentes módulos ou unidades de construção podem ser encaixados.
“HiLo” é a abreviação de “High Performance, Low Energy”. Numerosos sensores, pisos e tectos que regulam o calor e a fachada solar adaptativa foram concebidos para garantir que o edifício produz mais energia do que consome em geral. A construção leve otimizada digitalmente economiza em materiais de construção e, portanto, em energia cinza também. O trabalho de construção do projeto começou em julho na plataforma de pesquisa da NEST em Dübendorf. Os professores Philippe Block e Arno Schlüter, da ETH, estão realizando o projeto em colaboração com inúmeros parceiros da indústria.
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Referência
Svetozarevic B, Begle M, Jayathissa P, Caranovic S, Pastor RF, Nagy Z, Hischer I, Hofer J & Schlueter A: Envelopes dinâmicos de construção fotovoltaica para gestão adaptativa de energia e conforto. Nature Energy 4, páginas 671-682, 2019. Doi: 10.1038 / s41560-019-0424-0
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