Uma fachada solar desenvolvida na ETH Zurich combina a produção de eletricidade com sombreamento inteligente para atingir o equilíbrio de energia ideal.

O aquecimento ou resfriamento de espaços internos requer energia. Fachadas de edifícios mais inteligentes poderiam economizar muito dessa energia. Um sistema desenvolvido na ETH Zurich usa painéis solares móveis para gerar eletricidade e, ao mesmo tempo, permitir a quantidade certa de sol ou sombra para se adequar às condições climáticas e ao uso interno.

Balanço energético positivo

Arno Schlüter, Professor de Arquitetura e Sistemas Construtivos, e seu grupo de pesquisa desenvolveu um sistema de fachada solar adaptável que regula quartos individuais de forma que eles produzam mais energia do que consomem ao longo do ano. Eles acabaram de relatar suas descobertas em uma edição recente da revista. Nature Energy .

A fachada inovadora compreende conjuntos de painéis solares móveis montados em uma rede de cabos de aço leves. Eles são controlados individualmente e movidos vertical e horizontalmente por um elemento robótico macio. Esses atuadores robóticos macios são o coração do sistema:a combinação de materiais macios que mudam de forma sob pressão e uma junta rígida em forma de U permite que eles travem no lugar para resistir às intempéries - até mesmo às tempestades.

Os pesquisadores testaram a resistência do sistema às intempéries e realizaram medições com vários protótipos no Campus Hönggerberg. Eles descobriram que os painéis solares móveis captam cerca de 50 por cento mais energia em um dia claro de verão do que os painéis solares estáticos montados na fachada de um edifício.

Potencial de economia simulado

Contudo, a fachada não gera apenas eletricidade, mas também pode regular a quantidade de luz e calor que permeia o envelope do edifício, regulando assim o clima interno. Um algoritmo de aprendizagem adaptável controla o movimento dos painéis de forma que a economia feita no aquecimento e resfriamento dos espaços internos reduza a demanda líquida de energia. Ao mesmo tempo, o algoritmo também leva em consideração como o uso atual do edifício e ajusta o clima de acordo.

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 de envelopes de edifícios equipados com fachadas solares móveis no Cairo, Zurique e Helsinque. Ao fazer isso, eles executaram simulações para espaços de uso residencial e comercial.

Maior potencial em zonas temperadas

Os resultados mostram que a economia de energia tende a ser maior em escritórios do que em espaços residenciais, em climas quentes, em vez de frios, e acima de tudo em zonas temperadas como a Europa Central. Arno Schlüter resume os resultados:"Quanto mais variáveis ​​são as condições ambientais, maiores serão os benefícios da fachada adaptativa. "

O melhor balanço de energia foi visto nas simulações para escritórios em uma zona temperada (neste caso, Zurique) em edifícios construídos de acordo com o padrão mais recente. Neste cenário, onde o aquecimento e o resfriamento interno foram necessários ao longo do ano, a fachada adaptável gerou 115 por cento da energia necessária para um ambiente confortável.

Um resultado igualmente bom veio da simulação para um espaço de escritório em uma casa no Cairo construída antes de 1920, o que exigia muito mais sombra e resfriamento. Nesse caso, a fachada produzia 114 por cento da necessidade total de energia anual. Em outras palavras, o estudo destaca o potencial de economia de energia para edifícios novos e antigos, mas a fachada deve ser sempre considerada em conjunto com o espaço interior e seu uso.

"Gostaríamos de resolver o problema de compensação entre o conforto do usuário e a eficiência energética em edifícios, "Arno Schlüter diz." Em teoria, o espaço com maior eficiência energética não teria janelas. Estamos, portanto, satisfeitos em demonstrar como uma interface inteligente entre o interior e o exterior de um edifício pode fornecer o conforto ideal para o usuário e também gerar excesso de energia. "

Professor Schlüter's group will soon be able to measure the impact of the adaptive solar façade on a physical building:the system is part of the futuristic "HiLo" unit currently being constructed on the topmost platform of the NEST research building in Dübendorf.