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O caso de estudo apresentado resulta do trabalho realizado no âmbito do projeto GreenSolarShade (POCI-01-0247-FEDER-017844) em copromoção com a Constálica (Promotor líder), Itecons e ANQIP.

ENQUADRAMENTO/DESCRIÇÃO DA SOLUÇÃO

A solução desenvolvida consistiu num sistema híbrido de sombreamento, cobertura verde modular (MGR), aproveitamento de águas pluviais (RHS), e produção de energia elétrica com recurso a painéis fotovoltaicos e sistema de seguimento solar (PV-T), com potencial de aplicação em zonas urbanas (parques de estacionamento de veículos automóveis). O sistema teve como base uma estrutura metálica com capacidade de integrar os vários subsistemas e de todos os elementos e assessórios inerentes ao funcionamento autónomo e otimizado de uma solução altamente eficiente, com custos de manutenção reduzidos e com elevado potencial comercial. Esta solução irá responder a vários problemas ambientais associados ao meio urbano, e em simultâneo promover o recurso a fontes de energias renováveis através de painéis fotovoltaicos com seguimento solar, para maior aproveitamento da radiação solar. Apesar da combinação de coberturas verdes com PV´s já se encontrar aplicada em estruturas de edifícios, considera-se que a sua aplicação em estruturas leves com características modulares é inexistente no mercado o que a torna totalmente inovadora.

METODOLOGIAS

Foram determinados os fluxos de calor com recurso a uma ferramenta de simulação dinâmica, para avaliar o benefício associado à presença da cobertura verde. Para tal, procedeu-se à comparação do calor devolvido ao ambiente para a situação do sistema com e sem vegetação.

Para a simulação da energia fotovoltaica produzida, foi considerado um cenário climático e de utilização de referência para um período de 25 anos, e foi implementado um modelo no software SAM. Foi considerada a influência da cobertura verde no arrefecimento das células fotovoltaicas provocado pela evapotranspiração.

Para o comportamento hídrico do sistema foi apurada a caracterização dos modelos locais de precipitação, os quais são indispensáveis para o dimensionamento e verificação hidráulica do sistema de drenagem pluvial e para a conceção e dimensionamento do sistema de aproveitamento de águas pluviais (SAAP). Os módulos de cobertura verde foram também avaliados quanto à capacidade de atraso dos picos de cheia assim como a drenagem e retenção de água.

A capacidade de retenção de poluentes transportados por águas pluviais também foi avaliada, através de ensaios de drenagem com um efluente contendo uma mistura de óleos minerais e metais pesados. Foi ainda avaliada a capacidade, da cobertura verde, capturar gases nocivos e partículas.

Foi determinado o coeficiente de absorção sonora ponderado (αw) do sistema modular de cobertura verde para várias frequências, e avaliada a influência da pluviosidade fazendo-se variar o teor em água dos módulos.

Foi também efetuada uma avaliação do desempenho ambiental com base na metodologia de Avaliação de Ciclo de Vida (ACV), que teve como principal objetivo identificar os principais impactes ambientais ao longo do ciclo de vida do sistema completo.

PRINCIPAIS RESULTADOS

• Para um período de 24 horas onde a radiação solar máxima foi de 900 W/(m2.°C), e a temperatura ambiente máxima de 35°C, para a solução com cobertura verde obteve-se um valor do fluxo diário libertado para o ambiente de 406 Wh/m2, face a um valor de 761 Wh/m2 para a situação sem cobertura verde, o que corresponde a uma redução de 47%.
• Estimou-se que a integração de painéis fotovoltaicos com sistema de seguimento solar permite aumentar a produção efetiva em mais de 10% relativamente aos painéis fixos.
• A avaliação da performance do sistema ao longo do tempo de vida espectável (25 anos) mostrou que sistema fotovoltaico consegue cobrir 43% da carga dos veículos elétricos com energia de fonte solar, sendo o restante fornecido pela rede elétrica. A principal diminuição ocorre devido à degradação natural da eficiência das células fotovoltaicas.
• Tendo em conta o volume de água da chuva aproveitável e o total de consumos estimados, considerando a eventualidade de suprimento da rede pública no verão, consegue-se um aproveitamento de água pluvial total de 18.07 m3.
• A cobertura verde tem a capacidade de reduzir o escoamento das águas pluviais em, pelo menos, 30%, com capacidade de retenção entre 14% e 25%, após a saturação do substrato.
• O sistema modular de cobertura verde revelou uma capacidade de reter entre 70 a 96% de metais pesados, e a possibilidade de reter óleos e gorduras de aproximadamente 30%.
• Constatou-se que a presença de vegetação na cobertura contribuirá para a qualidade do ar, permitindo fixar, ao longo de 50 anos, até 2.41 toneladas de partículas PM10, 2.68 toneladas de NO2, 0.76 toneladas de SO2 e 5.38 toneladas de O3.
• Obtiveram-se valores αw superiores a 0.75 para o estado saturado, enquanto que, para os outros níveis de teor em água os valores foram superiores a 0.90.
• O estudo de ACV realizado permitiu concluir que apesar de se verificar um ligeiro aumento do impacte ambiental na etapa de produto, houve uma redução do impacte ambiental na etapa de utilização deste e foram evitados impactes significativos devido à substituição da energia elétrica da rede por energia solar.

BENEFÍCIOS ESTUDADOS

✘ Melhoria do isolamento térmico/aumento da eficiência energética do edifício

✔ Mitigação da ilha de calor

✔ Melhoria da qualidade do ar

✔ Atenuação dos picos de cheia

✘ Aumento da biodiversidade urbana

✔Outros