A próxima etapa envolve a modelagem do sistema no software Ecotect Analysis. Após a modelagem e a correta inserção dos dados de projeto e arquivos climáticos, obtém-se como resultado final a energia solar total incidente em cada ponto das superfícies do edifício analisado, para um ano meteorológico típico, seguindo a mesma metodologia adotada por Bueno et al. (2015) e, posteriormente, os cálculos indicados por Häberlin (2012).
Antes da modelagem, alguns dados de projeto são solicitados e, pela importância dos mesmos no resultado final, devem ser confiáveis. As informações solicitadas incluem: latitude e longitude do local, o fuso horário local, e o deslocamento do eixo da edificação com relação ao Norte geográfico (desvio azimutal). Outras duas informações são solicitadas, porém sem influência no cálculo da irradiação solar: a
altitude do local e o tipo de terreno (exposto, rural, suburbano ou urbano) no qual se situa a edificação em estudo (uma explicação sobre os tipos de terreno é dada na seção 5.6). A primeira é utilizada para a correção das temperaturas previstas para o local, pois estas diferem das aferidas nas estações meteorológicas com altitudes diferentes (GAMBI et al., 1998), enquanto a segunda é utilizada na determinação do comportamento do vento no local (ASHRAE, 2001).
A latitude, a longitude e o fuso horário local são utilizados pelo software para determinar a posição do Sol em qualquer data e qualquer horário. Diversos autores (DGS, 2013; GTES, 2014; LUQUE; HEGEDUS, 2011; MESSENGER; VENTRE, 2003) deduzem as fórmulas para a determinação da altura solar e o ângulo azimutal do Sol utilizando as três informações, como a fonte citada no referencial bibliográfico. Esses parâmetros são facilmente encontrados na internet para as principais cidades, e caso se utilizasse os valores padrões para Curitiba, obter-se-ia uma boa estimativa. Todavia, é possível encontrar valores com alta precisão através do software Google Earth (Figura 28). Para a utilização dos valores obtidos pelo Google Earth (que utiliza o formato GMS) no Ecotect Analysis (que utiliza o formato decimal), é necessário fazer a conversão entre os formatos utilizados.
Figura 28 - Utilização do software Google Earth na determinação da latitude e longitude do local de instalação do sistema fotovoltaico
O desvio azimutal da edificação também é um importante parâmetro na determinação da irradiação incidente e sombras produzidas, como descreve Bueno et al. (2015). De fato, a orientação de uma fachada determina sua exposição ao Sol ao longo do dia, e edificações sustentáveis priorizam a maximização das fachadas que recebem luz solar direta, em detrimento da orientação da rua. Deve-se, portanto, atingir boa precisão na determinação desse parâmetro. Para tal, utiliza-se uma simples bússola (corrigindo a diferença entre o Norte Magnético e o Geográfico), caso seja viável, ou o software Google Earth, que também o faz com confiabilidade. Através da ferramenta do software denominada Régua, traça-se uma linha através do eixo mais próximo das direções Norte e Sul (como ilustra a Figura 29), obtendo-se, assim, o deslocamento em graus.
Figura 29 - Utilização do software Google Earth na determinação do desvio azimutal da edificação (deslocamento com relação ao Norte Geográfico)
Fonte: Autoria própria.
A preparação do ambiente de simulação do Ecotect Analysis inicia-se no preenchimento dos dados de projeto, que são acessados através da aba “Project”, como mostra a Figura 30. Nesta área, são informados os dados latitude, longitude, fuso horário local, desvio com relação ao Norte Geográfico, altitude e tipo de terreno.
O próximo passo é o carregamento dos dados climáticos. Como explica Bueno et al. (2015), o Ecotect Analysis trabalha com um formato próprio para arquivos
de dados climáticos (formato .WEA), baseado nos arquivos de dados climáticos do Departamento de Energia dos Estados Unidos, obtidos através do Projeto SWERA. Todavia, este disponibiliza seus arquivos no formato .EPW (para utilização no seu popular software de simulações energéticas em edificações, o EnergyPlus), o que exige uma conversão entre os dois formatos de arquivo. O Ecotect Analysis possui uma ferramenta chamada “Weather Manager”, especialmente utilizada para a criação, conversão e gerenciamento de arquivos de dados climáticos utilizados por ele e por outros softwares. Após a conversão, é possível visualizar graficamente os dados climáticos do local (Figura 31) e carregá-los no Ecotect Analysis.
Figura 30 - Aba "Project" do Ecotect Analysis, em que informa-se dados como latitude, longitude, fuso horário local, desvio com relação ao Norte geográfico, altitude e tipo do terreno Fonte: Autoria própria.
Figura 31 - Ferramenta Weather Manager para criação, conversão e gerenciamento de arquivos de dados climáticos.
Fonte: Autoria própria.
Após a obtenção dos dados de projeto solicitados pelo Ecotect Analysis, inicia-se o processo mais trabalhoso do método apresentado: a modelagem da estrutura no software. O ambiente de modelagem do Ecotect Analysis favorece a simplificação das estruturas, haja visto que o objetivo é encontrar estimativas. Modelar estruturas mais complexas com o Ecotect Analysis é mais trabalhoso do que em softwares comumente utilizados para este fim, como o Autodesk Revit, cabendo ao projetista optar pelas simplificações que não terão influências significativas no resultado final.
Para sistemas fotovoltaicos instalados sobre telhados, é possível conseguir estimativas da produção energética e apresentar pré-orçamentos apenas com os dados e medidas obtidos com o Google Earth. Um projetista experiente é capaz de identificar e simular as sombras causadas por elementos adjacentes à edificação e presentes nos mapas tridimensionais do software. Todavia, para o aproveitamento da energia incidente em fachadas e um projeto mais confiável, é imprescindível a visita ao local, principalmente quando os sistemas fotovoltaicos serão parcialmente sombreados. Como explica DGS (2013), cópias dos projetos da construção devem ser obtidos junto ao cliente, além de ser de suma importância a confecção de um
croqui do local. Este croqui deve conter a locação da edificação e do sistema fotovoltaico previsto, a indicação de edificações adjacentes já existentes ou previstas, e a vegetação ao redor que possa produzir sombras, considerando o tipo (como, por exemplo, se as árvores são coníferas ou caducifólias) e o crescimento futuro das mesmas. Outros elementos, como chaminés, antenas e cabeamentos elétricos e telefônicos devem ser considerados, caso venham a produzir sombra no sistema fotovoltaico. A Figura 32 apresenta um exemplo de esboço.
Figura 32 - Exemplo de croqui do local de instalação do sistema fotovoltaico
Nota: F = claraboias, A = antena, S = chaminé, N = árvore conífera e L = árvore caducifólia Fonte: DGS (2013).