Energia fotovoltaica com rastreamento solar: uma solução revolucionária para estádios

Em um avanço significativo em direção a soluções de energia sustentável para instalações esportivas, pesquisadores da Universidade de Salerno e da Universidade de Nápoles Federico II, na Itália, projetaram um sistema fotovoltaico (FV) inovador, desenvolvido especificamente para estádios esportivos de pequeno e médio porte. Este projeto inovador apresenta uma abordagem inovadora para o aproveitamento da energia solar no contexto da arquitetura de estádios.

O sistema fotovoltaico recém-desenvolvido é uma combinação harmoniosa de módulos de cobertura metálica e painéis fotovoltaicos leves e flexíveis. Uma de suas características mais notáveis ​​é a construção leve, aliada a propriedades de rigidez "excepcionais". De acordo com Fernando Fraternali, autor correspondente da pesquisa, a estrutura desdobrável projetada para ativar o mecanismo de rastreamento solar foi meticulosamente elaborada. "A estrutura desdobrável do mecanismo de rastreamento solar foi projetada de forma a permitir uma aplicação sem esforço em estádios existentes", informou ele à revista pv. "Ela pode ser perfeitamente integrada à cobertura de qualquer estádio, conectando-se adequadamente o cabo de barramento a uma estrutura de suporte colocada sobre a cobertura existente."

Em seu artigo intitulado "Uma estrutura de tensegridade para a cobertura de um estádio solar com capacidade de rastreamento solar", publicado no prestigiado periódico Thin-Walled Structures, a equipe de pesquisa se aprofundou nos detalhes do projeto proposto. Eles o classificaram como um sistema de tensegridade de classe 4, em que a integridade estrutural depende do equilíbrio dos elementos de tração.

Os pesquisadores elaboraram ainda mais sobre a estrutura do telhado, identificada como expansor em V. Este termo refere-se à incorporação de uma escora rígida em forma de V na estrutura de tensegridade. "O expansor em V original, conforme apresentado por René Motro em seu renomado livro didático, é um sistema em forma de V composto por oito barras dispostas em dois grupos distintos de quatro barras cada, todas de igual comprimento", explicaram. "Nossa variação é uma estrutura de tensegridade de classe 4, composta por oito barras e sete cabos."

A cobertura fotovoltaica proposta é baseada em módulos metálicos triangulares, cada um equipado com painéis fotovoltaicos com rastreamento solar. O movimento que aciona o mecanismo de inclinação é iniciado por um guincho estrategicamente posicionado em um local apropriado. Ajustando o comprimento restante do cabo de barramento, o sistema pode se movimentar com um consumo de energia impressionantemente baixo.

“A estratégia de rastreamento solar emprega uma técnica de atuação por tensegridade, que é regulada pelo ajuste do comprimento restante de um cabo de barramento conectado aos suportes”, observaram os pesquisadores. “Esse mecanismo permite que as placas leves do telhado, cobertas com faixas fotovoltaicas, se inclinem de maneira ideal para máxima absorção de energia solar. As faixas fotovoltaicas podem ser fabricadas a partir de células de película fina amorfas, células fotovoltaicas orgânicas ou painéis fotovoltaicos flexíveis. Além disso, painéis fotovoltaicos mais convencionais podem ser utilizados, desde que seu peso seja cuidadosamente considerado durante a análise estrutural.”

A abordagem proposta oferece um aumento substancial na capacidade anual de produção de energia elétrica do telhado solar. Comparado a um telhado solar de inclinação fixa, ele pode aumentar a produção de energia em até 54%. "A estratégia de rastreamento solar localmente variável se mostra particularmente vantajosa durante os meses de inverno, resultando em aumentos de até 80% na produção de energia", destacaram os acadêmicos. "Quando em repouso, a estrutura de elevação funciona como um sistema de tensegridade leve."

O grupo de pesquisa acredita que o sistema possui um potencial significativo para otimização adicional. Eles sugerem que a implantação de suas subunidades com ângulos de inclinação variados ou a utilização de rastreadores solares de dois eixos poderia aprimorar seu desempenho. "Melhorias adicionais à estratégia de projeto do estádio solar podem envolver a adoção de células solares de silício de alta eficiência, que podem atingir eficiências de até 27% a 28%, bem como a integração de células bifaciais", concluíram. "Além disso, o conceito de estádio tensegrity pode ser ampliado para acomodar estádios de grande porte, abrindo novas possibilidades para soluções de energia sustentável na indústria esportiva."