Aula 2 Energias alternativas

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Energia solar:
Uma alternativa para as cidades?
Para a arquitetura?
SEU DIÂMETRO É 109 VEZES MAIOR 
QUE O DA TERRA
SÓ ELE CONCENTRA 98%
DA MASSA TOTAL DO SISTEMA SOLAR
SUA TEMPERATURA SUPERFICIAL É DE
~ 6.000 oC
A distância média da Terra ao Sol é de
150 milhões de km
A radiação solar fornece anualmente para a atmosfera terrestre
1,5 x 1018 kWh de energia
A quantidade de energia solar (CALOR)
que chega, por unidade de tempo e por unidade de área, a uma superfície 
perpendicular aos raios solares, à distância média Terra-Sol, se chama 
constante solar, e vale :
1367 w / m2
Esse valor da constante solar é medido por satélites logo acima 
da atmosfera terrestre.
Hoje, poluição planetária, aquecimento global, escassez dos 
combustíveis fósseis, crises econômicas nos orientam para a 
busca de alternativas energéticas menos agressivas e mais 
duradouras.
Comercial de energia solar EUA
Há muito tempo aprendemos a utilizar 
a energia recebida do sol.
ALGUNS USOS MAIS COMUNS:
Arquimedes (287 a.C. - 212 a.C.)
Secador de cabelo solar
Carelman – Catalogue d´objets introuvables
HOMEM
SOL
E 
ARQUITETURA
Aristarco de Samos (310-230 a.c.)
A primeira hipótese da rotação da Terra em torno do Sol.
Ruinas de Chankillo, Perú
Assentamento Anasazi 
Colorado, EUA 
Bar-sur-Loup Fr
Bonifacio Córsega
Bonifacio Córsega
Auribeau-sur-Siagne Fr
Auribeau-sur-Siagne - Fr
Positano It
Energia e consumo
Em 2003 o planeta teve um consumo de 
energia de 10.579 Mtep
Com instalações fotovoltaicas instaladas em 
cada um dos pontos indicados no mapa, 
poderiam ser produzidos 
13.567 Mtep ao ano.
Em 2003 o planeta teve um consumo de energia de 10.579 Mtep
Com centrais elétricas solares instaladas em cada um dos pontos indicados no 
mapa a seguir, poderiam ser produzidos 3.567 Mtep ao ano.
AQUECEDORES DE ÁGUA SOLARES
De acordo com um levantamento da DASOL 
(Departamento Nacional de Aquecimento Solar da Associação Brasileira de Refrigeração, Ar 
condicionado, Ventilação e Aquecimento – ABRAVA), 
cada 1 m2 de coletor instalado permite os seguintes 
benefícios para o meio ambiente:
• Evitar a inundação de 56 m2 para geração de energia elétrica;
• Economizar 66 litros de diesel por ano;
• Economizar 55 kg de gás de cozinha por ano;
• Evitar o uso de usinas termo elétricas e de energia nuclear;
• Economizar 73 litros de gasolina por ano;
• Eliminar a queima de 220 kg de lenha por ano;
• Proporcionar a economia com gasto de energia elétrica.
CENTRAIS SOLARES
Central Solar de Odeillo – Font 
Romeu, França
Em funcionamento desde 1970
Solar Tower, Austrália. Projeto de 
estação térmica de 1Km de altura.
Geração de 200 Megawatts
Na terra do Sol
“ O sol batendo no solo 
do Brasil equivale por 
dia à energia gerada em 
24 horas por 320.000 
usinas hidrelétricas de 
Itaipu.”
J.W.Bautista Vidal –
O Poder dos Trópicos
Matriz energética brasileira.
Fonte: Pereira, Ennio B. p.9
Cidade consomem
40%
De toda a energia elétrica
produzida
O aproveitamento da energia solar nas 
cidades surge com a perspectiva de 
economia no consumo de energia elétrica.
LEIS DE ENERGIA SOLAR em 
municípios brasileiros contemplam 
principalmente o aquecimento de água para 
uso doméstico.
2007 / 2008
Sócrates explicou que, nas casas orientadas para o sul, os raios do 
sol penetravam durante o inverno enquanto que, nos meses de 
verão eram barrados pelos pórticos. 
Citado por Xenofonte (431 – 355 a.C.) em Memorabilia, Livro III, 
cap. VIII, 
Reconstituição de uma casa grega da cidade de Priene
Propaganda para o CLIMAX, primeiro aquecedor 
solar comercial, patenteado em 1891, EUA.
Quanto ao aproveitamento da energia solar, para 
aquecimento de água ou dos ambientes construídos, 
nada de novo no front...
Propaganda dos aquecedores solares climax – Anos 1890, EUA
Residência com aquecedor solar em Pasadena, Califórnia, 1911
Nada mesmo...
Horace Bénédicte de Saussure, 
naturalista e geólogo suíço (1740-1799) 
inventou, em 1767, 
o primeiro coletor solar plano 
para aquecimento de água, 
que ele apelida de “caixa quente”
FOTOVOLTAICOS
Já, o efeito fotovoltaico foi descoberto pela primeira vez em 1839
por Edmond Becquerel e as primeiras células fotoelétricas foram 
construídas a partir de 1883, por Charles Fritts.
Sua aplicação realmente se difundiu a partir da década de 1950.
A empresa japonesa KYOSEMI, em Kyoto, 
desenvolveu uma célula solar esférica com 
uma eficiência de 20%.
Célula solar, feita de silício poli-cristalino 
Célula solar fotovoltaicas desenvolvida pela AIST
A empresa japonesa Nihon Sistemas de Telecomunicações desenvolve 
vidros com células fotovoltaicas integradas, por ora capazes de 
alimentar um computador e carregar o seu telefone celular. 
Sol, energia e leis
A Lei no 14.459, de 3 de julho de 2007, decorrente do projeto de Lei no
313/06, é um acréscimo a Lei no 11.228, de 25 de junho de 1992: 
o Código de Obras e Edificações do Município de São Paulo atualmente 
em vigor.
Trata do uso da energia solar (calor) e dispõe sobre as instalações de 
sistemas de aquecimento de água por meio do aproveitamento da energia 
solar, nas edificações novas no Município de São Paulo, destinadas às 
categorias de uso residencial e não-residencial.
O Decreto nº 49.148, 
de 21 de janeiro de 2008, completa, com algumas alterações, e regulamenta 
a lei anterior.
O sol e a lei
Textos de autoria do jurisconsulto romano Domitius Ulpianus, durante 
o império de Alexandre Severus (século III d.C.) tratam do direito à luz 
do sol.
Tão notável foram as sentenças proferidas por Ulpianus ao proibir a 
construção de edifícios que sombreassem heliocamini existentes que 
leis garantindo o direito à luz do sol foram introduzidas, 
quatro séculos depois, nos Códigos Justinianos.
Obs. A maior parte do Corpus Júris Civilis romano foi extraída dos 
escritos de Ulpianus.
O Código Justiniano
(Nouus Iustinianus Codex, Bizâncio, 534 A.D.) 
continha leis que protegiam o direito à luz do sol, 
garantindo que os Heliocamini e 
edifícios públicos, principalmente, 
não fossem prejudicados 
pela sombra de novas edificações vizinhas.
Heliocaminus
Gravuras de Giovani Batista Piranesi (1720 – 1778) representando ruínas 
na Roma do século XVIII.
Relógio de Augustus
30 d.C. Roma
SÉCULO XXI
E hoje ?
O código de obras Arthur Saboya
Lei no 3.427 de 19 de Novembro de 1929
Capítulo III, parágrafo 1 - Insolação
Art. 152 – Nenhuma edificação poderá ser executada 
desde que as paredes erguidas na linha divisória 
prejudiquem a insolação legal dessas áreas comuns 
dos prédios vizinhos já edificados.
(NETTO, 1947, p.48)
A altura máxima dos prédios é condicionada à largura da rua
Width of street < 9 m a = 63, 43º
9 m < Width of street < 12 m a = 68,19º
12 m < Width of street a = 71, 56º
O código atual
Lei nº 11.228, de 25 de Junho de 1992
A altura dos edifícios decorre de cálculos da taxa de 
ocupação e do coeficiente de aproveitamento do lote.
Os recuos são fixos.
1960’
2000’
Lei e Decreto determinam a obrigatoriedade de instalação de Sistema 
de Aquecimento Solar (SAS) em todo projeto, residencial ou não, com 
mais de 3 banheiros.
Piscinas aquecidas, novas ou existentes deverão instalar SAS.
A aplicação da lei poderá acarretar uma economia de até 40%
no consumo de energia elétrica doméstico.
A Lei da energia solar em São Paulo
X
O VILÃO A REDENÇÃO
Efeito imediato esperado
Aquecedor de água solarPara água quente, a solução é simples:
Aquecedor de água solar
Ousada, arrojada, sofisticada ?
Painéis aquecedores de água
Ou painéis fotovoltaicos
A médio e longo prazo, no Brasil, pode-se prever a 
produção doméstica de eletricidade.
Adaptados às coberturas
O futuro ?
Transformando a paisagem...
Desenho de Luciano Dutra in Eficiência energética na arquitetura
de Roberto Lamberts e Fernando O.R. Pereira, 1997
Ceci n’est pas une pipe...
E quanto à arquitetura?
Na arquitetura, estamos interessados em 
conhecer a quantidade de energia por unidade de 
área e por unidade de tempo que chega em um 
determinado lugar da superfície da Terra, que 
chamamos insolação do lugar. 
A insolação varia de acordo com o lugar, com a 
hora do dia e com a época do ano.
LUZ E CALOR DO SOL PODEM SER APROVEITADOS 
EM ARQUITETURA DE MANEIRA:
* DIRETA (SISTEMAS PASSIVOS), OU 
* INDIRETA (SISTEMAS ATIVOS) TRANSFORMANDO A 
RADIAÇÃO
INCIDENTE EM FORMA DE ENERGIA UTILIZÁVEL .
A QUANTIDADE DE ENERGIA APROVEITÁVEL DEPENDE:
* DA EFICIÊNCIA DOS SISTEMAS, 
* DA ÁREA DE CAPTAÇÃO,
* DO ÂNGULO DE INCIDÊNCIA DOS RAIOS SOLARES.
A EFICIÊNCIA DOS SISTEMAS PASSIVOS, NA ARQUITETURA, 
DEPENDE:
* DA RELAÇÃO ENTRE O VOLUME INTERNO E AS ÁREAS DE 
CAPTAÇÃO.
ASSIM, A FORMA, A ORIENTAÇÃO E A DISPOSIÇÃO NO TERRENO 
DOS EDIFÍCIOS DESTINADOS A UTILIZAR A ENERGIA SOLAR 
DEPENDEM: 
* DE SUAS RELAÇÕES COM AS TRAJETÓRIAS APARENTES DO SOL,
* DA RELAÇÃO ENTRE EFICIÊNCIA E ÁREA DE CAPTAÇÃO, E
* DA RELAÇÃO ENTRE O VOLUME INTERNO E AS ÁREAS DAS
ENVOLTÓRIAS.
BRASÍLIA, 1960’
Paulo Mendes da Rocha
Affonso Eduardo Reidy
Vilanova Artigas
Carlos Barjas Millán – Casa D’Elboux 1960 SP
Arquitetura e direito ao sol
Lelé
Oscar Niemeyer
Eduardo Affonso Reidy
Zanetini
Guilherme Motta
Candi Hirano
Le Corbusier
Frank Lloyd Wright
Falling water
Sol e design
Carregador de i-pod e celulares
design de Vivien Muller 
Lanterna solar
Luminária “Corona” para jardins - design por Shane Kohatsu e Emi Fujita, Japão
Avião solar ‘Impulse’ 2008
Dassault Aviation, l’Agence Spatiale Européenne et l’Ecole 
Polytechnique Fédérale de Lausanne 
Aeronave solar Helios - NASA
Reino Unido
Emirados 
Árabes Brasil
L’Anémelectroréculpédalicoupeventombroparacloucycle - 1890 Bicicleta solar - 2005
Energia solar e edificações
Outro caminho
Vilarejo, Alemanha, ‘2000
SOLARSIEDLUNG Conjunto habitacional, 
Freiburg, Alemanha
Incorporar, adaptar, disfarçar....? 
Casa solar passiva em Salzburg Aus., 1980: 
Eng. Heinz Eggert
CasaS em Freiburg, Alemanha, 1980
ATIVO
Casa de adobe no Novo México EUA
OU PASSIVO
Um caminho possível
Casa de Steve Baer, Corrales, New Mexico, EUA, 1971. 
Uma arquitetura solar?
Exemplos de parede Trombe
Esquema de funcionamento de uma parede Trombe
Quebra-capta sol
Projeto: Arq. Boris Villén
O “Nautilus Earthship”, em Taos, Novo México, 1996. 
Arquiteto: Michael Schirber
Redesenhar...
Prefeitura de Gifu, 
Japão:
O “Solar Ark” da Sanyo
5,046 painéis solares, 
podem produzir 
530,000 kWh ao ano
Casa solar da Universidade de Michigan, EUA, 2007
Robert Ramey Harry Giles 
Complexo habitacional 
construído na Alemanha. 
Totalmente fechado a vidro e 
painéis solares. O complexo 
cobre cerca de 11.500 m2. 
Todo este vidro cria um 
microclima interno agradável. 
Os painéis solares integrados 
no telhado e nas paredes têm 
uma capacidade de 1 megawatt, 
produzindo cerca de 650.000 
kWh de energia por ano, mesmo 
sob os céus cinzentos da 
Alemanha, ou seja, produzem o 
dobro da energia que necessita 
o complexo.
Casa solar rotativa
“Heliotrop”
Freiburg, Ale
Arquiteto: Rolf Dish, 2007
Stade de Suisse Wankdorf
Luscher, Schwaar e Rebmann arquitetos
Berna, Suíça, 2008
12.000 m2 de cobertura, 7.000 painéis fotovoltaicos de 
silício policristalino, fabricados pela empresa japonesa 
Kyocera, com rendimento de 15%.
Potência máxima: 1.300 K
Estimativa de produção anual: 1.200.000 kWh
Suficiente para alimentar 400 lares em energia elétrica.
EDIFÍCIO MASDAR - MASDAR CITY - ABU DABI
Emirados Árabes Unidos 2008 – 2016
Projetado por Adrian Smith + Gordon Gill
Um edifício multifuncional que produzirá mais energia do 
que consumirá.
Complexo multi-funcional para Singapura
Foster & Partners, 2008
O FUTURO
Brincando com o sol
Projeto para 6 casas 
solares
Roland Mösl
Ale, 1992
Projeto para a nova sede da BMW em Munique, construída em 
aço, vidro e painéis solares. Projeto : Coop Himmelblau
O Sol é o limite...
Conclusões
O pleno aproveitamento da energia solar em edificações e 
nas cidades requer :
- a revisão da legislação vigente (Código civil, Códigos de 
obras e edificações e Constituição);
- mudanças de posturas e estratégias de projeto;
- mudanças de hábitos no uso dos espaços edificados.
Conclusões
É de se esperar que adoção sistemática da energia 
solar como fonte alternativa de energia acarretará 
mudanças 
na forma das edificações (desenho das envoltórias) e 
no desenho urbano. 
Are those solutions sustainable?
Homenagem ao Prof. Arq. Dr. LADISLAO SZABO (in memoriam)
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1)
AGENDA ELETRICA SUSTENTAVEL 2020 – Estudo de cenários para um setor elétrico brasileiro 
eficiente, seguro e competitivo. WWF Brasil, Série técnica, Volume XII, Brasília, 2006.
ALTERNATIVAS ENERGETICAS PARA O BRASIL : texto de apoio - Brasília, DF : Editora da 
Universidade de Brasília, 1978. Preparado para o "Encontro da UnB" realizado pelo Decanato de 
Extensão no período de 30 de maio a 2 de junho de 1978. Exemplares na biblioteca FAU.
CÓDIGO DE OBRAS E EDIFICAÇÕES do Município de São Paulo. Lei nº 11.228, de 25 de Junho de 
1992, Prefeitura do Município de São Paulo. 
http://plantasonline.prefeitura.sp.gov.br/legislacao/lei_int.php?id=1040.
NETTO, Gabriel Ayres – Código de Obras “Arthur Saboya”. Edições LEP ltda. São Paulo. Edição de 
1947.
CONGRESSO BRASILEIRO DE ENERGIA (10. : 2004 : Rio de Janeiro) - A universalização do 
acesso à energia : anais do X Congresso Brasileiro de Energia – CBE. Rio de Janeiro : 
COPPE/UFRJ, 2004. 4 v.
DIÁRIO OFICIAL da Cidade de São Paulo Nº 121, 4 de julho de 2007 - LEI Nº 14.459, DE 3 DE 
JULHO DE 2007 - (Projeto de Lei nº 313/06, do Vereador Russomanno - PP)
DIÁRIO OFICIAL da Cidade de São Paulo Nº 14– DOM de 22/01/08: DECRETO Nº 9.148, DE 21 DE 
JANEIRO DE 2008
GALIANO, Luis Fernandez – Fire and Memory - MIT Press. Cambridge, Massachussets, 2000.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (2)
GOLDEMBERG, José, COELHO, Suani Teixeira & REI, Fernando - Brazilian energy matrix and 
sustainable development. 2002, p.55-59. Energy for Sustainable Development, v.6, n.4, p. 55-59, 
Dec.2002. ARTIGO DE PERIODICO. Exemplares na biblioteca IEE.
JANNUZZI, Gilberto de Martino - Políticas públicas para eficiência energética e energia renovável no 
novo contexto de mercado : uma análise da experiência recente dos EUA e do Brasil . Campinas : 
Autores Associados, 2000
NUTAU – As Energias renováveis no Novo Milênio. X congresso Ibero-Americano de Energia Solar e V 
congresso Ibero-Americano de Energia Solar. FAU/USP, São Paulo, 1999.
VASCONCELLOS, Gilberto Felisberto & VIDAL, J.W.Bautista – Poder dos trópicos : meditação sobre a 
alienação energética na cultura brasileira São Paulo : casa amarela, 2004.
ROLNIK, Raquel – A cidade e a lei, legislação, política urbana e territórios na cidade de São Paulo. 3a 
edição. São Paulo : StudioNobel, 1997.
Documentário : L´ÉNERGIE SOLAIRE – Complément Terre : une émission consacrée à 
l’environnement et au développement durable, s/data (+ou- 2006, 2007), França.
Pesquisas na internet 27/09/2008
Digitando a palavra “fotovoltaico” (em português), 
o Google aponta 1.960.000 resultados
Digitando a palavra “photovoltaic” (em inglês), 
o Google aponta 7.070.000 resultados
Digitando as palavras “solar architecture” (em inglês), 
o Google aponta 446.000 resultados e
488.000 imagens
Obrigado
Prof. Msc. Dominique Fretin
São Paulo, maio de 2008