PROJECTS

GreenSolarShade

Development of a metallic structure shading system that integrates green roofs, recovery of rainwater and the production of photovoltaic energy

  • Project code
    POCI-01-0247-FEDER-017844
  • Approval date
    12/07/2016
  • Start date
    09/01/2016
  • Conclusion date
    08/31/2018
  • Promotor
    Constálica
  • Copromotors
    Itecons ANQIP
  • Total eligible amount
    573.878,46 €
  • Financial support from the European Union
    FEDER - 370.015,85 €
  • Funding

ENQUADRAMENTO

Neste projeto, pretende-se desenvolver um sistema inovador e sustentável de coberturas verdes assentes em estrutura metálica para sombreamento de parques de estacionamento com capacidade de produção de energia e aproveitamento das águas pluviais. A solução a desenvolver será um sistema híbrido que integra módulos de cobertura verde, painéis fotovoltaicos com seguimento solar e sistema de aproveitamento das águas pluviais. Este projeto, com início em setembro de 2016, tem a duração de 24 meses e envolve a Constálica (empresa) e o Itecons e a ANQIP (entidades de I&D).


OBJETIVOS PRINCIPAIS

  • Caracterização teórica da solução nas vertentes hídrica, energética, mecânica e ambiental;
  • Definição de um processo de fabrico modular da estrutura metálica e do mecanismo de seguimento solar, com vista à redução dos custos de fabrico e transporte e garantia da competitividade da solução no mercado nacional e internacional;
  • Construção de protótipo e sua caracterização em ambiente laboratorial e in-situ;
  • Definição de guidelines e regras de aplicação da solução;
  • Produção de documentação técnico-científica com informação sobre a solução e divulgação de resultados.


ATIVIDADES DO PROJETO E RESULTADOS ESPERADOS

As principais atividades a desenvolver no decorrer do projeto são:

  • A realização de estudos preliminares com vista à análise do mercado e à definição de exigências e requisitos a cumprir pela solução;
  • O desenvolvimento e especificação dos componentes do sistema inovador;
  • O desenvolvimento industrial do sistema;
  • A realização de uma campanha de validação experimental;
  • A disseminação e promoção dos resultados do projeto.


PRINCIPAIS RESULTADOS ALCANÇADOS

Estudos preliminares e conceção do sistema: Identificou-se o mercado-alvo com maior potencial de aceitação da solução e definiu-se as exigências e requisitos a cumprir pelo sistema.

Desenvolvimento e especificação da solução: Definiu-se um sistema uniaxial de eixo horizontal com eixo N-S (seguimento E-O entre -30° e 30°). Implementou-se um algoritmo de controlo do seguimento baseado em equações astronómicas, permitindo a maximização da recolha de radiação solar e considerando a ação do vento. Especificaram-se todos os componentes de controlo, de geração e armazenamento de energia e de segurança.

Melhoria de eficiência com seguimento solar: Estimou-se mais 9% de produção energética do que a solução fixa inclinada e mais 25% do que painéis horizontais).

Análise de Ciclo de Vida (ACV): Uma avaliação comparativa permitiu concluir que o sistema conduz a uma redução significativa dos impactes ambientais (55 a 77% relativamente a um sistema de sombreamento convencional e 5 a 21% relativamente a um sistema fixo) na maior parte das categorias devido à produção de energia solar na etapa de utilização).

Aumento da biodiversidade: Verificou-se que a utilização de uma mistura de vegetação herbácea com sedum e gramíneas se adequa à exposição em pleno sol e em meia-sombra (zona dos painéis) e oferece uma ampla variedade de espécies.

Redução do escoamento das águas pluviais: Obteve-se, para a solução de cobertura verde modular, uma percentagem de retenção de água entre 20% e 40%.

Filtragem das águas da chuva: Uma campanha de ensaios de drenagem com poluentes tipicamente encontrada em pavimentos revelou a elevada capacidade de retenção de metais pesados (entre 70 a 96%) e a possibilidade de retenção de óleos e gorduras (aproximadamente 30%).

Solução leve e modular: Selecionou-se um tabuleiro para o módulo de cobertura com 500 mm x 500 mm, o que corresponde a uma solução modular com um peso entre 14 kg e 17.5 kg, o que permitirá o fácil manuseamento e assemblagem.

Aumento do coeficiente de absorção sonora: Com base numa campanha experimental em câmara reverberante obteve-se um coeficiente de absorção sonora ponderado (αW) superior a 0.75.

Redução do fluxo de calor para o ambiente: Avaliou-se a influência da cobertura verde na temperatura envolvente e na produção energética dos painéis PV.


LISTA DE COMUNICAÇÕES

1. Serra C, Simões N., Matos S., Miranda N., Pimentel-Rodrigues C. Silva-Afonso A., Shading System Integrating Green Roofs, Solar PV Trackers and Rainwater Harvesting, 3rd Energy for Sustainability International Conference – EfS2017, 8 a 10 de fevereiro 2017, Funchal, Portugal.

2. Silva R., Serra C., Brett M., Kanoun-Boulé M., Simões N., Tadeu A., Matos S., Miranda N., Conception and Design of a Sustainable Green Roof for Car Parks with Solar Tracking Photovoltaic System, 9th International Renewable Energy Congress – IREC2018, 20 a 22 de março 2018, Hammmet, Tunísia.

3. Ferreira A. D., Fino R., Thiis T., Lopes A.M.G., Sousa A.C.M., On the modelling of wind erosion threshold of piles in tandem, 7th International Symposium on Computational Wind Engineering – CWE 2018, 18 a 22 de junho 2018, Seoul, República da Coreia.

4. Simões N., Serra C., Simões I., Flat roof surface temperature assessment using IRT, 14th Quantitative InfraRed Thermography Conference - QIRT 2018, 26 a 29 de junho de 2018, Berlim, Alemanha.


LISTA DE PUBLICAÇÕES

1. Pimentel-Rodrigues C., Silva-Afonso A. (2017), Determination of Runoff Coefficients with a View to Integration of Green Roofs with Rainwater Harvesting Systems, International Journal of Environmental Science, Volume 2, pp. 366-372.

2. Silva R., Serra C., Brett M., Kanoun-Boulé M., Simões N., Tadeu A., Matos S., Miranda N. R. (2018), Conception and design of a sustainable green roof for car parks with integrated solar tracking photovoltaic system, 2018 9th International Renewable Energy Congress (IREC), Hammamet, DOI: 10.1109/IREC.2018.8362460

3. Ferreira A. D., Fino R., Thiis T., Lopes A.M.G., Sousa A.C.M., (2018) On the modelling of wind erosion threshold of piles in tandem, 7th International Symposium on Computational Wind Engineering Proceedings, Seoul.

4. Simões N., Serra C., Simões I. (2018), Flat roof surface temperature assessment using IRT, 14th Quantitative InfraRed Thermography Conference Proceedings, Berlin, DOI: 10.21611/qirt.2018.032.