Aplicação de Algoritmo Evolutivo na Otimização de Brises Fotovoltaicos em sala de aula de um edifício institucional

Resumo

O estudo analisa a integração de sistemas fotovoltaicos em dispositivos de sombreamento na fachada Nordeste de uma sala de aula em Pelotas, visando otimizar o arranjo dos brises para reduzir o consumo e maximizar a geração de energia através de abordagem multiobjetivo. Foram realizadas simulações computacionais para três situações: no caso base, utilizaram-se brises a 25° perpendiculares à fachada, com módulos fotovoltaicos voltados para o norte, simulando apenas no EnergyPlus; no caso 1, combinou-se o EnergyPlus com o algoritmo evolutivo NSGA-II, cujos parâmetros consideraram ângulos dos brises variando de 0° a 360° em relação à fachada; e no caso 2, os ângulos foram ajustados conforme o azimute solar. O caso base gerou 836,86 kWh/ano com consumo de 17.388,75 kWh/ano (4,81% de geração), enquanto o caso 1 produziu 940,29 kWh/ano (5,39%) e o caso 2 alcançou 1.083,80 kWh/ano (6,21%). O estudo contribui com soluções voltadas à melhoria da eficiência energética em edifícios, demonstrando que pequenas alterações nos ângulos dos brises podem otimizar a relação entre geração e consumo de energia elétrica. A pesquisa evidencia que a comparação entre os cenários otimizados, obtidos por meio da aplicação de um algoritmo evolutivo, e o cenário de referência, no qual os brises possuem angulação pré-definida e foram simulados exclusivamente no EnergyPlus, revelou ganhos significativos na geração de energia, com potencial de aumento na produção anual de até 246,95 kWh.