Aplicação do Painel PVT em Edifícios Comerciais e Instituições Públicas

Introdução

Nos últimos anos, o panorama energético global tem vindo a sofrer profundas mudanças. As alterações climáticas, as flutuações dos preços da energia e a proposta da meta de neutralidade carbónica têm aumentado continuamente a importância da energia limpa em vários campos. Como tecnologia emergente para a utilização abrangente da energia solar, a integração fotovoltaica e térmica (PVT) tem demonstrado um grande potencial de aplicação em edifícios comerciais e instituições públicas devido à sua capacidade de gerar eletricidade e calor em simultâneo. Ao contrário da geração de energia fotovoltaica simples ou dos sistemas solares térmicos, a PVT pode maximizar a eficiência de utilização da área do telhado ou da parede exterior, conseguindo assim uma maior produção de energia num espaço limitado. Este artigo irá aprofundar o valor da PVT em edifícios comerciais e instituições públicas a partir de aspetos como os requisitos de aplicação, casos típicos, benefícios económicos, benefícios ambientais e perspetivas futuras.

I. Características da Procura Energética dos Edifícios Comerciais e das Instituições Públicas

Comparativamente com as residências comuns, os edifícios comerciais e as instituições públicas apresentam as seguintes características notáveis ​​no consumo de energia:

A escala da procura energética é grande

Os complexos comerciais, centros comerciais, hotéis, hospitais e escolas, etc., têm grandes áreas construídas e diversas funções, e as suas exigências de eletricidade e água quente são maiores do que as das habitações.

A diversificação das exigências energéticas

Para além da iluminação, refrigeração, aquecimento e funcionamento dos elevadores, estes edifícios também requerem uma grande quantidade de sistemas de água quente e ar condicionado. Alguns hospitais e estabelecimentos de restauração necessitam mesmo de desinfecção com vapor de baixa temperatura ou água quente.

A distribuição do tempo de consumo de energia é relativamente concentrada

O consumo de energia durante os dias úteis e durante o dia é geralmente maior do que à noite, o que é altamente consistente com as características de geração de energia e de recolha de calor da energia solar.

Conservação de energia, redução de emissões e papel de demonstração social

As instituições públicas e as grandes instalações comerciais são frequentemente edifícios emblemáticos de uma cidade, de grande importância em termos de imagem exterior e demonstração de poupança energética. A adoção de tecnologias avançadas de energia limpa pode trazer benefícios sociais adicionais.

I. A manifestação das vantagens técnicas do PVT na área da construção

Elevada utilização de espaço

O espaço de cobertura dos edifícios comerciais é geralmente limitado, mas a procura de energia é enorme. O sistema PVT resolve a relação competitiva entre os sistemas fotovoltaicos e solares térmicos durante a instalação, garantindo a geração de energia e o fornecimento de calor através de um único painel.

Melhoria da eficiência energética

A eficiência abrangente do sistema PVT pode chegar aos 70% a 80%, muito superior à de um sistema único. Para instalações comerciais com um elevado consumo de energia, isto significa efeitos significativos de poupança de energia.

Melhore o desempenho dos módulos fotovoltaicos

O calor na parte traseira dos painéis fotovoltaicos é levado pelo fluxo de líquido ou ar, o que não só melhora a utilização da energia térmica, como também mantém a temperatura dos módulos fotovoltaicos baixa e prolonga a sua vida útil.

Poupe custos de operação e manutenção

A integração dos dois sistemas pode reduzir a complexidade das tubagens, suportes e sistemas de controlo, diminuindo assim os custos de operação e manutenção a longo prazo.

Iii. Casos típicos de aplicação

Indústria hoteleira

O hotel tem uma enorme procura de água quente e requer uma grande quantidade de eletricidade para iluminação, ar condicionado e equipamento de cozinha. Após alguns hotéis europeus instalarem sistemas PVT nos seus terraços, mais de 80% da água quente dos quartos é fornecida por energia solar, e a eletricidade é autogerada e autoconsumida, reduzindo significativamente as faturas de energia.

Hospitais e lares de repouso

Os hospitais funcionam 24 horas por dia. Os equipamentos médicos, os sistemas de refrigeração e o funcionamento de elevadores consomem uma grande quantidade de energia elétrica. Ao mesmo tempo, é necessária água quente para as enfermarias, serviços de alimentação e limpeza. O sistema PVT pode fornecer água quente para banho e desinfeção, garantindo o fornecimento de energia. Alguns hospitais na Alemanha adotaram paredes exteriores BIPVT (Building-Integrated Photovoltaic and Solar Thermal), que não só melhoram a aparência dos edifícios, como também satisfazem parte da procura energética.

Campi escolares e universitários

Os dormitórios e refeitórios escolares têm uma elevada procura de água quente, e a procura de eletricidade para as salas de aula e laboratórios é também considerável. A instalação do PVT não só reduz os custos operacionais das escolas, como também serve como um projeto de exposição científica e educativa para popularizar o conhecimento sobre as novas energias junto dos alunos.

Centros comerciais e edifícios de escritórios

O pico de consumo de energia destes edifícios durante o dia é altamente consistente com a curva de radiação solar. A eletricidade gerada pelo sistema PVT pode ser utilizada diretamente no sistema de ar condicionado, e o calor pode ser utilizado para aquecimento central de água ou aquecimento, aumentando assim a taxa de autossuficiência energética.

Iv. Análise de Benefícios Económicos

Reduza os custos de energia

O preço da eletricidade para edifícios comerciais é frequentemente mais elevado do que para edifícios residenciais. A PVT pode reduzir significativamente os custos de eletricidade e combustível, gerando e consumindo a sua própria eletricidade e substituindo os sistemas de aquecimento de água a gás.

Encurtar o período de retorno do investimento

Embora o investimento inicial em PVT seja superior ao de um sistema único, devido ao seu efeito de poupança de energia mais significativo, o retorno a longo prazo é mais considerável. Alguns casos na Europa mostram que o período de retorno do investimento em PVT é de 6 a 8 anos.

Aumente o valor do imóvel

No setor imobiliário comercial, as certificações verdes e de poupança de energia (como o LEED e o BREEAM) podem aumentar o valor de mercado e o apelo de arrendamento dos edifícios. Como uma das configurações de energia verde, a PVT tem um efeito positivo na valorização dos ativos.

V. Benefícios Ambientais e Sociais

Redução das emissões de carbono

As emissões de carbono dos edifícios comerciais e das instituições públicas são consideráveis. O sistema PVT não só substitui parte da energia térmica, como também reduz o consumo de gás das caldeiras. Segundo as estimativas, se um edifício de escritórios de 5.000 metros quadrados estiver equipado com um sistema PVT de 100 kW, podem ser reduzidas centenas de toneladas de emissões de dióxido de carbono anualmente.

Efeito de demonstração

A instalação de PVT nas instituições públicas não é apenas uma medida de poupança energética, mas também uma manifestação de orientação política. Transmite um sinal à sociedade sobre a viabilidade e a necessidade de energia limpa, o que pode levar outras indústrias a seguir o exemplo.

Melhorar a estrutura energética urbana

Os edifícios comerciais de grande dimensão estão amplamente distribuídos nos centros urbanos. As características de energia distribuída da PVT ajudam a reduzir a dependência das redes elétricas urbanas e a aliviar os picos de carga.

Vi. Desafios enfrentados nas aplicações

O custo inicial é relativamente elevado

Para as escolas ou instituições públicas com orçamentos limitados, o elevado custo de instalação do PVT continua a ser um obstáculo.

As normas técnicas ainda não estão unificadas

Comparado com a energia solar fotovoltaica ou térmica, o PVT não possui normas globalmente unificadas em termos de instalação, inspeção, operação e manutenção.

Limitações do projeto de arquitetura

Nem todos os telhados ou paredes exteriores de edifícios são adequados para a instalação de PVT, especialmente edifícios antigos que podem exigir reforço e renovação adicionais.

Consciência de mercado insuficiente

Muitos proprietários ou gestores de edifícios têm uma compreensão insuficiente do PVT e ainda permanecem presos ao conceito de aquecedores de água solares ou fotovoltaicos tradicionais.

VII. Direções de desenvolvimento futuro

Apoio político e subsídios

À medida que a estratégia de neutralidade carbónica avança, mais países podem oferecer incentivos financeiros ou fiscais para projectos de PVT no futuro.

Integrar com edifícios inteligentes

Se o PVT puder ser ligado ao sistema de gestão de energia do edifício para obter o despacho inteligente de eletricidade e energia térmica, a eficiência aumentará muito.

A combinação de armazenamento de energia e PVT

Armazenar energia elétrica em baterias e energia térmica em materiais de mudança de fase ou tanques de água quente pode resolver o problema do consumo e geração de energia assíncronos.

Projeto arquitetónico integrado

Através da tecnologia BIPVT, os módulos PVT são utilizados diretamente como parte do telhado ou da parede cortina, o que é esteticamente agradável e energeticamente eficiente.

viii. Conclusão

Em edifícios comerciais e instituições públicas, os sistemas PVT, com a sua utilização eficiente do espaço e ampla capacidade de geração de energia, podem reduzir significativamente os custos operacionais, diminuir as emissões de carbono e melhorar a imagem verde dos edifícios. Apesar dos desafios em termos de custo, normas e promoção, com o apoio das políticas e do progresso tecnológico, espera-se que o PVT se torne uma componente importante dos edifícios verdes no futuro. Para as empresas e instituições públicas que procuram independência energética e desenvolvimento de baixo carbono, o PVT não é apenas uma tecnologia de poupança de energia, mas também uma escolha estratégica para o futuro.