Estacionamento solar: Garagens e estacionamentos solares – a forma sustentável de utilizar energia fotovoltaica em superfícies de asfalto

As superfícies asfálticas são comuns em muitas cidades e oferecem amplo espaço para a instalação de estacionamentos e coberturas solares. Esse tipo de sistema fotovoltaico é particularmente sustentável, pois é instalado em superfícies já existentes, sem a necessidade de novas áreas. Ao mesmo tempo, o sombreamento proporcionado pelos painéis solares ajuda a prevenir as ilhas de calor urbanas, já que o superaquecimento das ruas é um dos maiores problemas climáticos em áreas urbanas. Além disso, estacionamentos e coberturas solares podem contribuir para a redução do impacto ambiental por meio da geração de eletricidade sem emissões.

O problema das ilhas de calor urbanas é amplo e sério, mas a maioria das pessoas não sabe o que pode fazer a respeito. O planejamento urbano é um fator crucial no combate ao superaquecimento dos ambientes urbanos. Segundo o cientista climático Dr. Ebi Krypton, “79% das emissões globais de CO2 são direta ou indiretamente atribuíveis a atividades urbanas”. Essa alta porcentagem de responsabilidade pelas emissões de gases de efeito estufa ilustra a imensa pressão que nossas cidades sofrem com o aumento da densidade populacional. Infelizmente, muitos arquitetos e urbanistas modernos tendem a aceitar o calor como um elemento inevitável em seus projetos. Mas há esperança: se adotarmos e implementarmos soluções arquitetônicas adaptadas ao clima, podemos ajudar a limitar o aquecimento global a 1,5°C a 2°C.

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• Cidade Verde Inteligente: Infraestrutura verde e fornecimento de eletricidade livre de emissões

Cidade Inteligente: Infraestrutura verde e fornecimento de energia – Imagem: Xpert.Digital / studiostoks|Shutterstock.com

Um estudo realizado pela DeLorean Power na Suíça descobriu que o comportamento dos funcionários em relação ao estacionamento corresponde idealmente à quantidade de energia solar gerada. A quilometragem diária do veículo elétrico pode ser percorrida em praticamente qualquer clima, e qualquer excedente de energia pode ser injetado na rede elétrica. A geração anual de energia solar no estacionamento atende às necessidades energéticas do veículo. Estacionamentos com cobertura solar têm o maior potencial para geração de eletricidade entre todos os setores de infraestrutura. Na Suíça, há aproximadamente duas vagas de estacionamento disponíveis para cada carro registrado. Em regiões adequadas, isso poderia gerar mais de 10 terawatts-hora de energia solar por ano (15% do consumo atual de eletricidade). "É surpreendente o quão poucas usinas-piloto existem", afirmaram os autores do estudo. Além disso, esse tipo de cobertura protege o carro das intempéries e reduz o acúmulo de calor no verão.

Segundo uma análise do Departamento Federal de Estatística (FSO), a Suíça possui pelo menos 5 milhões de vagas de estacionamento acima do solo (6.400 hectares), com aproximadamente 4,7 milhões de carros de passeio registrados. Essas áreas de estacionamento foram registradas por meio de um método digital que identifica apenas grandes áreas adjacentes, e não vagas individuais. Especialistas em trânsito estimam, portanto, que existam entre 8 e 10 milhões de vagas de estacionamento. Isso equivale a cerca de duas vagas por carro.

De acordo com outro estudo, “Geração de Energia Solar para Instalações de Infraestrutura e Áreas de Conversão”, estacionamentos a céu aberto ou acima do solo apresentam o maior potencial fotovoltaico dentre todas as áreas de infraestrutura. Essas áreas podem fornecer até 10 terawatts-hora (TWh) de eletricidade fotovoltaica por ano. Isso eleva a produção total de eletricidade na Suíça para 65,5 TWh.

A área média de estacionamento é de 12,5 metros quadrados (2,5 metros x 5 metros). Essa é também a área que um telhado solar deve cobrir. A produção de energia de um sistema fotovoltaico depende de muitos fatores, incluindo a irradiação solar, a eficiência dos componentes e a orientação dos módulos. Em Thurgau, aproximadamente 1000 kWh de eletricidade por ano podem ser gerados com 1 kW de capacidade fotovoltaica instalada (1000 kWh por 1 kWp).

Dependendo dos módulos fotovoltaicos utilizados, 1 kWp requer uma área instalada de 4 a 8 metros quadrados. Este estudo considera 5 m² por kWp. Portanto, uma vaga de estacionamento de 12,5 m² com um sistema de 2,5 kWp pode ser instalada, gerando 2.500 kWh de energia solar por ano. O consumo médio de uma residência suíça é de cerca de 4.500 kWh/ano (excluindo aquecimento, ventilação e veículos elétricos).

O design modular de um sistema de garagem coberta é vantajoso, permitindo que o telhado seja adaptado a praticamente qualquer vaga de estacionamento, garantindo assim a utilização contínua e eficiente da área de estacionamento e a possibilidade de expansão.

Os módulos bifaciais permitem maior transmissão de luz através da garagem. Isso é visualmente atraente e resulta em maior aproveitamento da energia solar, já que esses módulos fotovoltaicos também podem utilizar a luz que entra por baixo, fornecendo assim de 10 a 20% mais energia. Atualmente, a tecnologia bifacial não é amplamente utilizada porque sua viabilidade econômica não é garantida devido aos preços mais elevados dos módulos. No entanto, espera-se que essa tecnologia se consolide nos próximos anos.

Em nosso sistema de garagem solar modular e escalável 4+2+, que utiliza módulos semitransparentes e bifaciais, esses pontos se aplicam e já representam uma alternativa adicional com preço competitivo:

Opções de telhados solares específicas para veículos – Imagem: Xpert.Digital

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• Fatos e números: Garagem solar, garagem com telhado solar, comparação de opções de cobertura e exemplo de estacionamento com geração de eletricidade

Sem Limites: Sistema modular e escalável de cobertura solar para carros e caminhões

Sem Limites: Sistema modular e escalável de cobertura solar para carros e caminhões

Especificações técnicas: Sistema modular e escalável de cobertura solar para carros e caminhões

Especificações técnicas: Sistema modular e escalável de cobertura solar para carros e caminhões

Vantagens em resumo:

• Design flexível e modular (escalável)
• Altura livre para carros a partir de 2,66 m (expansível para 4,5 m ou mais para caminhões)
• A profundidade da vaga de estacionamento para carros pode chegar a 6,1 m, e no lado oposto, a até 12,5 m.
  A profundidade depende das dimensões dos módulos solares utilizados.
• O sistema de cobertura solar foi projetado de forma otimizada para módulos solares semitransparentes com
  transmissão de luz de 12%/40% (!) – e é certificado para montagem em tetos.
• Disponível opcionalmente com iluminação LED potente, regulável e com controle de movimento
• Também adequado para vagas de estacionamento com inclinação
• Sem custos ocultos em relação às fundações.
  Utilização de fundações pontuais (opção mais econômica, sem necessidade de escavações extensas para lajes de concreto, etc., para garantir a estabilidade estrutural) ou instalação com placas de base, dependendo das condições do solo/asfalto existentes.

Outras fontes:

• Fator de custo da fundação para estacionamentos solares
• Garagens solares onde o convencional já não se aplica – A solução ideal para cada desafio com telhados solares para estacionamentos ao ar livre
• Sistemas de cobertura solar para carros: qual é a opção melhor e/ou mais econômica?
• A estratégia de cobertura solar para estacionamentos abertos
• Sistema modular de garagem solar para todas as aplicações e situações

Sistema de cobertura solar para caminhão

Graças à tecnologia de colunas 4+2+, oferece a solução mais flexível (tanto tecnicamente quanto em termos de preço) para um sistema de cobertura de estacionamento, ela também pode ser facilmente ampliada e aplicada a veículos maiores, como caminhões, com as devidas adaptações.

O superaquecimento crescente das cidades é um problema global. Nos últimos anos, a temperatura nas áreas urbanas em todo o mundo aumentou em média de 0,5 a 1 grau Celsius. Esse aquecimento deve-se principalmente à absorção da luz solar pelo asfalto e outras superfícies escuras.

Os cientistas concordam que esse efeito de ilha de calor urbana é uma consequência do aquecimento global. No entanto, as diferenças de temperatura entre áreas urbanas e rurais também podem ser influenciadas por outros fatores, como vegetação, vento e projeto arquitetônico.

O efeito é particularmente notório nas grandes cidades, pois é onde a maioria das pessoas vive e onde circula a maior parte dos carros. O calor é disperso pelos carros e sobe para o ar. Em seguida, é refletido pelos edifícios altos e fica retido nos corredores estreitos das ruas.

O problema do superaquecimento nas cidades é, portanto, duplo: em primeiro lugar, a absorção direta da luz solar pelo asfalto e outras superfícies escuras e, em segundo lugar, a dispersão do calor pelo tráfego.

Uma possível solução para o problema do superaquecimento urbano é a instalação de estacionamentos e coberturas solares. Esses sistemas podem reduzir tanto a absorção da luz solar quanto a dispersão do calor.

As garagens solares são espaços de estacionamento cobertos equipados com módulos fotovoltaicos. Esses módulos convertem a luz solar incidente em energia elétrica. Ao mesmo tempo, o calor da luz solar é dissipado e não transferido para a área circundante. Isso pode reduzir a temperatura sob a garagem em até 10 graus Celsius.

A instalação de estacionamentos e coberturas solares é, portanto, uma forma eficaz de reduzir os efeitos das ilhas de calor urbanas. No entanto, esses sistemas não apenas oferecem uma solução para o problema do superaquecimento, como também podem ser utilizados para gerar energia renovável.

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• Impacto da urbanização: Ilha de calor urbana (ICU) – prevenção através de telhados solares com geração simultânea de eletricidade

Uma ilha de calor urbana (ICU) é uma área urbana ou metropolitana significativamente mais quente do que as áreas rurais circundantes devido à atividade humana. A diferença de temperatura costuma ser maior à noite do que durante o dia e mais pronunciada quando os ventos estão fracos. A ICU é particularmente perceptível no verão e no inverno. A principal causa do efeito da ICU reside nas alterações da superfície terrestre. Um estudo demonstrou que as ilhas de calor podem ser influenciadas pela proximidade com diferentes tipos de cobertura do solo, de modo que a proximidade com terrenos áridos leva ao aquecimento do solo urbano, enquanto a proximidade com vegetação o torna mais frio. O calor residual gerado pelo consumo de energia é outro fator. À medida que um centro populacional cresce, sua área aumenta e a temperatura média sobe. O termo "ilha de calor" também é usado; ele pode se referir a qualquer área relativamente mais quente do que seus arredores, mas geralmente se refere a áreas perturbadas pela atividade humana.

A precipitação mensal é maior na área de sombra de chuva das cidades, em parte devido à ilha de calor urbana. O aumento do calor nos centros urbanos prolonga as estações de cultivo e reduz a ocorrência de tornados de baixa intensidade. A ilha de calor urbana piora a qualidade do ar, aumentando a produção de poluentes como o ozono, e degrada a qualidade da água, uma vez que a água mais quente flui para os rios da região, afetando os seus ecossistemas.

Nem todas as cidades apresentam um efeito de ilha de calor urbana pronunciado, e suas características dependem muito do clima da região onde a cidade está localizada. O efeito de ilha de calor urbana pode ser mitigado por telhados verdes, resfriamento radiativo passivo durante o dia e o uso de superfícies de cores claras em áreas urbanas, que refletem mais luz solar e absorvem menos calor. A urbanização exacerbou os impactos das mudanças climáticas nas cidades.

O fenômeno foi estudado e descrito pela primeira vez por Luke Howard na década de 1810, embora ele não tenha sido quem o nomeou. A pesquisa sobre a atmosfera urbana continuou ao longo do século XIX. Entre as décadas de 1920 e 1940, pesquisadores na Europa, México, Índia, Japão e Estados Unidos, trabalhando nos campos emergentes da climatologia local ou meteorologia em microescala, buscaram novos métodos para compreender o fenômeno. Em 1929, Albert Peppler usou o termo "ilha de calor urbana", considerado o primeiro exemplo de ilha de calor urbana. Entre 1990 e 2000, aproximadamente 30 estudos foram publicados anualmente; em 2010, esse número havia subido para 100 e, em 2015, ultrapassou 300.

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• Impacto da urbanização: Ilha de calor urbana (ICU) – prevenção através de telhados solares com geração simultânea de eletricidade