Volte para alcançar mais telhados

Precisamos construir parques solares somente quando não houver mais metros quadrados nos telhados, escreve Mikhail Lifshitz, co-proprietário da JSC Rotec, sediada na Rússia.

A introdução de novos materiais de construção nos permitirá retornar ao princípio - "Vamos construir parques solares quando os telhados se esgotarem". Imagem: DAS Energy

Como parte do programa estadual de apoio a fontes de energia renovável na Rússia até 2024, serão inauguradas 1,75 GW de usinas de energia solar.

De acordo com as tendências atuais, essa construção provavelmente ocorrerá por meio da construção de usinas de energia em larga escala, resultando em 3.600 hectares de terras ocupadas por estruturas metálicas volumosas, pesando mais de 63.000 toneladas. Há também o futuro desmantelamento de todas essas instalações para levar em conta, que será implantado fora da infraestrutura da cidade, nos campos.

No entanto, na Rússia, mais de 70% dos edifícios têm telhados planos. Este fato levanta a questão de seu uso mais eficiente, considerando que os módulos solares modernos podem ser instalados em praticamente qualquer ângulo, inclusive em superfícies verticais.

O telhado e as superfícies dos edifícios são eles próprios elementos estruturais feitos pelo homem, permitindo-nos:
  • Evite o uso de recursos naturais e dinheiro na construção de estruturas metálicas pesadas para módulos solares; e
  • Economize quilômetros de cabos e dinheiro em equipamentos de alta tensão que aquecem o ambiente e consomem recursos para sua própria produção.

Mesmo uma análise preliminar dos elementos estruturais existentes, tais como os telhados das lojas Ikea, Auchan ou Spar, revela que os telhados de fábricas, usinas de energia e empresas podem fornecer uma área enorme para a localização de módulos solares. O uso de tais espaços existentes não exigirá novas redes de energia, e as perdas de transmissão de energia serão virtualmente eliminadas.

Você pode realizar um cálculo simples: hoje, na Rússia, foram construídas 92 lojas Leroy Merlin, e a área desses hipermercados começa em 10.000 m². Tendo em conta várias construções técnicas, que deixa 8.000 m² de superfície do telhado em que uma fazenda solar pode ser montada.

No geral, existem 736.000 m², nos quais, levando em conta o nível médio de insolação da Rússia, mais de 117 MW de potência de pico podem ser gerados. Isso é comparável a uma instalação real de turbinas a gás. Mas no caso de módulos solares, você não precisa pagar por combustível, perdas de rede e manutenção cara de equipamentos pesados.

Hora de uma mudança material?

Embora faça sentido instalar a energia solar em telhados e fachadas, a implantação é impedida hoje pela inércia da indústria e pelas atuais características tecnológicas dos painéis solares.

O primeiro módulo industrial consistia em dois pedaços de vidro com células de silício entre eles, uma moldura de alumínio e uma conexão de corrente. Portanto, as fábricas em escala gigawatt arrastaram consigo produtores de alumínio, vidro e componentes, e um sistema bancário fornecendo empréstimos com garantia de 25 anos para módulos solares. Uma indústria inteira emergiu, que se tornou lenta e pouco receptiva às inovações tecnológicas.

O desempenho da célula continua aumentando gradualmente, mas constantemente. No entanto, durante 30 anos, o elemento estrutural em si não mudou - os painéis solares feitos de vidro têm uma faixa estreita de ângulo de posicionamento em relação ao sol, principalmente porque o vidro reflete a luz do sol e o vidro é muito caro.

Quando o ângulo de inclinação necessário é atingido e toda a estrutura é colocada no teto, é necessário fornecer uma seção de lastro que garanta a estabilidade de todo o sistema contra a carga de vento. Projetado de acordo com os padrões europeus, a construção com módulos e seção de lastro levará a uma pressão adicional no telhado de cerca de 180 kg por metro quadrado, o que obviamente não foi considerado quando os tetos de área foram projetados. Ao instalar tais sistemas, a integridade da membrana da cobertura é inevitável, por exemplo.

Também vale a pena notar a iniciativa de Elon Musk de incorporar módulos solares em azulejos, e talvez esse método tenha o direito à vida. Mas aqui uma série de falhas são óbvias, como uma grande porcentagem de áreas improdutivas, um grande número de conectores e conexões e a complexidade geral do projeto. De fato, as telhas da Tesla cobrem umas às outras, parcialmente sobrepondo a superfície e requerem fios e conectores. Todos estes diferem dos modernos módulos solares feitos de compósitos.

A situação na indústria solar é semelhante à história da indústria da aviação. Nos últimos seis anos, vimos a ampla distribuição de materiais compostos em grandes aeronaves. Notavelmente, a primeira aeronave composta para aviação de pequeno porte foi fabricada pela empresa alemã Grob Aircraft na década de 1980. Quase 30 anos se passaram antes que os compostos provassem seu direito à vida na aviação em larga escala.

Por analogia com a aviação, as mentes inquiridoras na esfera da energia solar continuam suas experiências. Foi decidido colocar um painel solar em propriedade móvel, por exemplo, um barco.

Mas percebendo que com o vidro você não vai longe, eles começaram a trabalhar com compósitos. Com o envolvimento gradual de novos materiais em vários setores, mais e mais empresas e organizações científicas estão começando a trabalhar para melhorar suas propriedades. Isso inclui a produção de embarcações, aviões, eletrodomésticos, móveis de jardim e moinhos de vento.

Hoje podemos dizer que os compósitos chegaram à indústria fotovoltaica e vão mudar drasticamente sua aparência, devolvendo-a ao seu propósito original - tornar-se uma alternativa acessível e flexível à energia convencional.

A indústria de compósitos aprendeu a lidar com a degradação ultravioleta, e a força dos acrilatos é capaz de competir com uma superfície de vidro em termos de desgaste abrasivo. E assim como em outras indústrias, podemos interpretar o visionário e dizer - no momento, não apenas uma tendência está se formando associada a um aumento na eficiência e preços mais baixos para inversores PV, mas outra também - a chegada de novos materiais.

Eles tornam possível aliviar o peso específico dos módulos solares e instalá-los em várias superfícies. Uma profunda abordagem sistemática e a cooperação da indústria oferecem oportunidades adicionais para grandes objetos industriais e comerciais, que implicam um telhado macio de membrana, o desenvolvimento de estruturas com módulos solares embutidos na membrana da cobertura.

São os materiais compostos que retornarão a energia solar de volta ao turno que leva à geração distribuída, que até agora conseguiu perder. A introdução de novos materiais de construção nos permitirá retornar ao princípio - "Vamos construir parques solares quando os telhados se esgotarem".

Por: Mikhail Lifshitz é Presidente do Conselho e co-proprietário da ROTEC JSC

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