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Estádio do Maracanã, no Rio de Janeiro
Proposta para energia solar no Maracanã
A geração de energia fotovoltaica para o Maracanã é tema deste artigo elaborado pelos engenheiros Knut Göppert e Knut Stockhusen, da empresa alemã schlaich bergermann und partner, responsável pelo projeto estrutural da nova cobertura do estádio, com a participação de Miriam Sayeg, gerente executiva da companhia no Brasil.
Os primeiros conceitos e ideias para a geração de energia solar foram desenvolvidos após a primeira crise do petróleo em 1973, dando então início à experiência na concepção, construção e operação de usinas de energia solar.
Como exemplos de plantas construídas, temos o desenvolvimento da primeira torre solar updraft tower na Espanha, vários espelhos parabólicos, heliostats e sistemas de calha parabólica de grande escala.
A maior fonte de energia que a humanidade tem à sua disposição vem do Sol. Ano após ano, a atmosfera exterior da Terra é atingida pela energia de radiação de cerca de 1,5 x 1.018 kWh ou 5.461.000 exajoules, correspondendo a cerca de 10 mil vezes o nível de consumo de energia primária de hoje em todo o mundo (aproximadamente 600 exajoules em 2010).
Se conseguisse utilizá-la, livre de custos, de forma eficiente, através do desenvolvimento de tecnologias adequadas, uma fonte de energia sustentável e ecológica estaria disponível para o mundo por um período de tempo ilimitado.
Será tarefa das gerações de engenheiros e investidores, presente e futura, promover a tecnologia solar, com ideias e técnicas de grande escala.
A oferta global de energia, que cada vez mais precisará confiar em fontes renováveis, requer uma ampla gama de tecnologias, que vão desde a captação de água quente nas coberturas residenciais, centrais eólicas, usinas de energia das marés, energia fotovoltaica em pequena e grande escalas e sistemas de processo de prestação de calor até usinas solares de larga escala, com produção de dois e três dígitos de megawatts.
Torre solar na Espanha
Heliostats e sistemas de calha parabólica de grande escala
Espelhos parabólicos com painéis fotovoltaicos
Nos últimos anos, as soluções técnicas para o aproveitamento da energia solar têm sido promovidas através do estabelecimento de um quadro político adequado. Como resultado, um número cada vez maior de tecnologias estão, felizmente, disponíveis hoje.
A energia fotovoltaica, tecnologia atualmente mais comum para a geração de energia solar, já tem reduzido seus custos de geração em algumas usinas de energia convencionais instaladas em locais favoráveis.
Para garantir que a energia solar se torne um substituto completo no futuro, sistemas com instalações de armazenamento serão necessários, já disponíveis hoje na forma de centrais térmicas solares. Atualmente estão sendo desenvolvidos também para instalações fotovoltaicas.
Também no Brasil, um país destacado por seu enorme potencial de exploração de recursos hídricos e pelas recentes descobertas de combustíveis fósseis em mar aberto, o uso da energia solar para a geração de energia elétrica através de painéis fotovoltaicos tem evoluído muito, com um nível cada vez maior de aceitação entre indústrias, empresas, governos e população em geral.
Isso resulta não só do apelo ambiental, mas diz respeito também às questões de autonomia e aumento da demanda de acesso comum à energia.
Comparando, no entanto, a utilização da energia solar no Brasil com países como Alemanha, Espanha, Estados Unidos e Japão, por exemplo, a penetração no segmento de energia solar ainda é muito recente, vulnerável e requer maior desenvolvimento em território brasileiro.
O fato de o Brasil possuir um nível muito mais elevado de radiação solar do que os países mencionados (200% maior no caso da Alemanha e Japão), sem dúvida, contribui para uma redução no custo final de fotovoltaicos e outras energias solares e uma propagação contínua de tecnologias relacionadas.
Detalhe da cobertura do estádio do Maracanã
O projeto do Maracanã
Definindo um pequeno, mas importante, sinal de manifestação da responsabilidade comum de preservação do planeta, estádios das copas da Uefa e Fifa têm sido equipados com instalações fotovoltaicas.
Para a Copa do Mundo de 2014, uma oportunidade extraordinária para o Brasil e especialmente para a cidade do Rio de Janeiro vem servir como modelo único e marcante de sustentabilidade, energia limpa e proteção ambiental.
O Estádio do Maracanã, que deverá receber a final da Copa da Fifa de 2014 e a abertura da Olimpíada de 2016, teve suas obras de reestruturação iniciadas em 2010, com remodelação das arquibancadas existentes, construção de novas arquibancadas inferiores, a demolição da cobertura em concreto existente e construção de nova cobertura tensionada em membrana, projetada pelo escritório schlaich bergermann und partner (sbp).
O sistema estrutural dessa cobertura é baseado no princípio simples da roda raiada. Um anel de compressão de aço perimetral é suportado pela estrutura existente de concreto.
O anel equilibra as forças das vigas de cabos radiais, que são tensionadas pelo anel interno de cabos circunferenciais. Uma cobertura em membrana se estende entre os cabos de vale e cume, criando um layout de planos de membrana leve, translúcido e econômico.
Como um marco visível no que diz respeito à necessidade crescente de utilização de fontes de energia renováveis para a geração de energia, desenvolveu-se a ideia de empregar um sistema fotovoltaico sobre o anel de compressão do estádio.
Um estudo de viabilidade, financiado pelo banco alemão KfW e executado por schlaich bergermann und partner, comparou várias tecnologias e fornecedores para a definição das bases para o projeto. A Light Esco e a EDF decidiram apoiar e executar o projeto com o apoio do Consórcio Maracanã, responsável pelos trabalhos de construção em geral no estádio.
Uma vez instalada a estrutura do anel de compressão na cobertura, uma maneira simples de conectar a subestrutura dos fotovoltaicos à estrutura primária foi desenvolvida.
Para evitar aumento dos esforços de vento e da sobrecarga da cobertura, foi previsto um revestimento em alumínio em torno da subestrutura dos painéis fotovoltaicos, que gerasse ao mesmo tempo uma moldura arquitetônica adequada para um projeto de tanta visibilidade.
A maioria das células solares produzida comercialmente é feita de silício. Células de silício monocristalino e policristalino variam em seu método de fabricação, o que também leva a resultados diferentes de eficiência (células policristalinas de 13%-15%, as células monocristalinas 14%-17%).
Os tipos de células têm também diferentes propriedades visuais. Células policristalinas possuem a típica estrutura de cristal cintilante azul, enquanto as monocristalinas apresentam coloração monocromática, que vão desde azul-escuro até cinza/preto. Por várias razões, células policristalinas foram escolhidas para este projeto.
O volume total de radiação global sobre uma superfície horizontal no Rio é de cerca de 0,192 kWh/m² * 8.760 h/a = 1,690 kWh/m² e foi levado em consideração para os cálculos. Diferentes arranjos dos módulos e da colocação de outros componentes foram analisados em conjunto com os tipos de módulos e tecnologias disponíveis, resultando no layout definitivo.
O sistema fotovoltaico será instalado sobre o anel de compressão, na cobertura do estádio do Maracanã
Os painéis fotovoltaicos são incorporados ligeiramente inclinados à malha da subestrutura
Para evitar aumento dos esforços de vento e da sobrecarga da cobertura, foi previsto um revestimento em alumínio em torno da subestrutura dos painéis fotovoltaicos
Células policristalinas foram escolhidas para o sistema fotovoltaico do Maracanã
A energia verde do Maracanã será um fator de impulso para esse tipo de geração de energia e irá contribuir para a sensibilização do público para a necessidade geral de uma mudança de pensamento com relação à geração e, naturalmente, ao consumo de energia.
Com esse projeto ambicioso e uma equipe motivada, composta pelo governo do Rio, a Light Esco, a EDF, o Consórcio Maracanã, o banco KfW e schlaich bergermann und partner, o Rio de Janeiro cria um marco de referência para as abordagens sustentáveis.
O projeto de modernização do estádio do Maracanã foi desenvolvido pelo escritório Fernandes Arquitetos Associados (arquitetos Daniel Hopf Fernandes, Luís Lima, Paulo Eduardo Jr., Janaína Ferreira, Ricardo Noguer e Ricardo Serzedello).
A construção é do Consórcio Maracanã, composto pelas construtoras Odebrecht, Andrade Gutierrez e Delta.
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