Alocação inteligente de placas solares em coberturas de ambientes urbanos densos utilizando traçado de raios.
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O crescimento da energia solar fotovoltaica em áreas urbanas brasileiras traz à tona alguns desafios, como por exemplo o sombreamento causado por edificações vizinhas, vegetação e elementos construtivos. Esse fenômeno impacta diretamente o aproveitamento da radiação solar, reduzindo a viabilidade de investimentos e a confiabilidade das estimativas. O presente artigo utiliza algoritmos de traçado de raios para mapear o sombreamento em coberturas e determinar arranjos ótimos de módulos fotovoltaicos. O uso de código paralelizado e otimizado para GPU’s amplia a viabilidade de estudos em contextos urbanos densos, onde o sombreamento por edifícios vizinhos é determinante. O objetivo do trabalho é demonstrar o potencial desta metodologia como ferramenta de planejamento urbano, auxiliando gestores e projetistas na avaliação do impacto de edificações existentes em novas construções e vice-versa, ao utilizar modelos tridimensionais para demonstrar o aumento substancial do sombreamento em relação ao espaçamento entre edificações e o seu possível impacto na geração de energia. A metodologia desenvolvida é suficientemente generalizável, possibilitando assim a replicação em casos reais, e os resultados apresentados confirmam considerações feitas por estudos anteriores, com uma redução de 35,5% do aproveitamento médio das placas solares em um cenário de construções justapostas.
Abstract in another language
The growth of photovoltaic solar energy in Brazilian urban areas brings to light some challenges, such as shading caused by neighboring buildings, vegetation, and constructive elements. This phenomenon directly impacts the utilization of solar radiation, reducing the viability of investments and the reliability of estimations. This article uses ray tracing algorithms to map shading on rooftops and determine optimal arrangements for photovoltaic modules. The use of parallelized and GPU-optimized code enhances the feasibility of studies in dense urban contexts, where shading from neighboring buildings is a determining factor. The article's objective is to demonstrate the potential of this methodology as an urban planning tool, assisting managers and designers in assessing the impact of existing buildings on new constructions and vice-versa, by using three-dimensional models to show the substantial increase in shading in relation to the spacing between buildings and its possible impact on energy generation. The developed methodology is sufficiently generalizable, thus enabling replication in real-world cases, and the results presented confirm considerations made by previous studies, showing a reduction of 35,5% in the average utilization of solar panels in a scenario of juxtaposed constructions.
Keywords
Energia solar fotovoltaica, Gestão urbana, Sombreamento, Traçado de raios, Otimização de layout fotovoltaico
Área do conhecimento
Engenharias
Citation
Paz, Antônio Marcos Cruz da. Alocação inteligente de placas solares em coberturas de ambientes urbanos densos utilizando traçado de raios. 2025. Monografia (Especialização em Engenharia de Infraestrutura Ubana) - Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal do Cariri, Juazeiro do Norte, 2025.