Os edifícios consomem cerca de um terço da energia mundial e são responsáveis ​​por 40% das emissões de gases de efeito estufa. A redução das emissões de carbono e o uso de energia limpa e renovável nas edificações são essenciais para atingir as metas de neutralidade carbônica para toda a sociedade.
A integração de painéis solares em edifícios é uma das maneiras mais promissoras de reduzir as emissões de carbono e apoiar um futuro sustentável.

Fachadas devem ser usadas para integração de painéis solares

No passado, a maioria dos painéis solares (fotovoltaicos) para edifícios eram instalados em telhados, mas as áreas dos telhados podem ser limitadas. As fachadas de edifícios oferecem muito mais área de superfície e podem ser usadas para esta aplicação.

Pesquisas anteriores mostraram que a energia fotovoltaica integrada à fachada (FIPV) é uma solução emergente e essencial para a captação de energia solar. Na Noruega, onde o sol costuma ser baixo, as fachadas dos edifícios têm um potencial especial para a aplicação de painéis solares.

Desafios em estética

No entanto, o aspecto estético dos painéis solares pode ser um desafio. As cores pretas ou azuis escuras dos painéis solares comuns não são ideais para fachadas de edifícios, e os arquitetos são muito contra o uso de cores chatas em seus projetos.

Além disso, a Noruega está cheia de casas coloridas, muitas das quais com centenas de anos. As cores das construções tradicionais são atrativas para os turistas e apresentam um belo “senso de lugar” dos moradores locais.

É difícil imaginar que arquitetos ou proprietários aceitariam painéis solares se isso significasse que todas as casas tivessem que ser pretas ou de cores escuras.

Método de design de pixelização

Para resolver esse problema, uma equipe de pesquisa (Changying Xiang e a professora Barbara Szybinska Matusiak) do Centro de Luz e Cor da NTNU propuseram um novo método de equipar fachadas de edifícios com painéis solares coloridos para produzir energia com boa eficiência.

Como imagens em mosaico ou obras de arte "Neo-Impressionismo", o método de pixelização pode combinar diferentes painéis solares coloridos na mesma fachada - com transição de cores suave em ordem. Desta forma, tanto os painéis solares de cores claras (geralmente com menor produtividade energética) quanto os painéis solares de cores escuras (geralmente com boa produtividade energética) em tons iguais ou semelhantes podem ser combinados, produzindo uma produtividade energética aceitável para uma fachada geral.

O estudo mostra que fachadas solares coloridas pixeladas podem produzir até 85% a 93% de energia em comparação com uma fachada solar totalmente preta.

Mais importante, o método de pixelização pode adotar uma paleta de cores local – que é uma coleção de cores típicas no contexto local.

Por exemplo, a imagem abaixo mostra as cores típicas da cidade de Trondheim. Os arquitetos podem pedir às empresas fotovoltaicas que produzam a cor exata para combinar com as fachadas de edifícios existentes para painéis solares. Dessa forma, o uso da pixelização pode respeitar os designs tradicionais, ao mesmo tempo em que contribui para o colorido "senso de espaço" de valiosos espaços urbanos.

Desempenho estético satisfatório

O desempenho estético dos designs de pixelização propostos foi testado por meio de uma pesquisa online internacional com mais de 300 participantes com diferentes origens da Noruega, Dinamarca, China, Polônia, Holanda, Itália, Austrália, EUA, Japão e Brasil.

A pesquisa mostra que os designs com o método de pixelização são preferidos pela maioria e são percebidos como mais agradáveis ​​do que os designs de cores comuns não pixelizados. Além disso, a maioria dos participantes acreditava que os desenhos com cores locais eram apropriados em um contexto urbano.

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Boa produtividade energética

Another case study in Trondheim was also conducted, where the pixelization method was used in small are with three high-rise residential apartments.

A colorful renovation design for the high-rise apartment was created, where the energy productivity of the colorful solar façade would be around 80% of a black solar façade. The electricity produced by the colorful solar façade can cover around 26% of the total household energy consumption for these residences.

This research provides novel solutions and design references for applying colored photovoltaics in urban contexts on large scales. The researchers believe that façade-integrated photovoltaics will provide a useful approach to tackle climate changes and achieving a carbon-neutral society. + Explorar mais

Colorful solar panels could make the technology more attractive