Annual net-zero electricity feasibility of Riyadh villas depends more on subdivision into separate dwellings than on the 2024 massing rules
Este estudo demonstra que, para as vilas de Riade, o subdividir propriedades em múltiplas habitações tem um impacto significativamente maior na obtenção do status de emissão líquida zero de eletricidade anual do que as alterações nas regras de volumetria de 2024, que aumentam principalmente a área de piso, mas oferecem ganhos limitados na capacidade de painéis solares devido às restrições de recuo.
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Nas cidades ensolaradas da Arábia Saudita, a casa unifamiliar, conhecida localmente como villa, é a forma dominante de habitação. Estas estruturas são projetadas para manter o calor intenso do lado de fora, enquanto dependem fortemente do ar condicionado para manter o interior fresco, um processo que consome uma parte massiva da eletricidade do país. À medida que o país busca equilibrar o seu uso de energia com os seus objetivos ambientais, surgiu uma questão crítica: será que estas casas conseguem gerar eletricidade suficiente das suas próprias placas solares no telhado para se alimentarem inteiramente ao longo de um ano? Este conceito, conhecido como energia net-zero (emissões líquidas zero), depende de um equilíbrio delicado entre quanta energia uma casa utiliza e quanta luz solar o seu telhado consegue capturar. No entanto, a forma de um edifício e as regras que regem a sua construção desempenham um papel enorme neste equilíbrio. Um telhado que é grande, mas fortemente sombreado pelo próprio edifício ou pelos vizinhos, produzirá muito menos energia do que um telhado menor e mais ensolarado.
Em 2024, o governo saudita atualizou as regras para a construção destas villas, permitindo casas maiores e permitindo que um único lote de terreno fosse dividido em apartamentos separados e independentes. A intenção era aumentar a densidade habitacional e proporcionar mais espaço de vivência. Um investigador decidiu testar se estas novas casas, maiores e mais povoadas, ainda poderiam atingir esse objetivo de gerar a sua própria eletricidade. Ele construiu um modelo digital detalhado de uma villa típica de Riade e simulou milhares de variações para ver como as novas regras afetavam a quantidade de energia solar que o telhado poderia produzir em comparação com a energia que a casa necessitaria. Ele levou em conta os requisitos específicos das novas regulamentações, tais como as folgas obrigatórias entre os painéis solares e as bordas do telhado para manutenção, e as sombras projetadas pelos próprios níveis superiores do edifício e pelas estruturas vizinhas.
O investigador descobriu que as novas regras de construção, embora bem-sucedidas em adicionar mais área de piso, não adicionaram muito mais espaço para painéis solares. Como as regras exigem que os edifícios mantenham uma certa distância das linhas de propriedade, o tamanho da área de vivência principal é frequentemente limitado por estes espaços vazios, e não pelo tamanho total do lote. Quando as novas regras permitiram uma extensão maior no nível superior, isso na verdade cobriu grande parte do telhado principal onde os painéis solares poderiam ter sido colocados. Consequentemente, para uma casa unifamiliar, a capacidade de gerar eletricidade suficiente para satisfazer as suas próprias necessidades mudou muito pouco sob as novas regras. A proporção de energia solar gerada em relação à energia utilizada alterou-se apenas numa margem pequena, o que significa que as novas regulamentações não ajudaram nem prejudicaram significativamente o caminho da villa unifamiliar para a independência energética.
No entanto, a história mudou drasticamente quando o investigador observou o que acontecia quando uma única villa era dividida em vários domicílios separados. O estudo revelou que o número de famílias a viver num lote importava muito mais do que o tamanho do edifício em si. Quando uma casa foi dividida em três habitações separadas, a procura total de eletricidade disparou porque cada família precisava do seu próprio arrefecimento, eletrodomésticos e água quente, embora a área de telhado disponível para painéis solares permanecesse a mesma. As simulações mostraram que um lote de terreno que era suficientemente grande para suportar uma casa unifamiliar net-zero tornou-se subitamente demasiado pequeno para suportar três famílias, mesmo com o equipamento mais eficiente disponível. Para um lote de 400 metros quadrados, uma única casa poderia facilmente atingir o status net-zero, mas adicionar mais duas famílias elevou significativamente o tamanho de terreno necessário, a um ponto em que o espaço de telhado disponível já não conseguia gerar energia suficiente para satisfazer a procura combinada.
O investigador também descobriu que o tipo de sistema de ar condicionado utilizado fazia uma diferença substancial no resultado. Os seus modelos sugeriram que, se as casas utilizassem unidades de arrefecimento padrão de velocidade única, em vez de sistemas mais avançados de velocidade variável, a procura de energia seria maior, tornando ainda mais difícil atingir o status net-zero. Nos cenários mais desafiadores, onde o telhado estava apinhado de tanques de água e unidades de ar condicionado, o investigador descobriu que três famílias não conseguiriam atingir o net-zero num lote de 400 metros quadrados, a menos que abdicassem de uma parte significativa do seu espaço de vivência. Especificamente, para fazer isto funcionar, a extensão do nível superior teria de ser reduzida a um tamanho muito pequeno, sacrificando a área de piso extra que as novas regulamentações foram desenhadas para fornecer.
Em última análise, o estudo conclui que a chave para tornar estas casas densas e subdivididas energeticamente independentes não reside nas regulamentações de construção em si, mas em como o telhado é planeado desde o início. O investigador descobriu que o fator mais influente era simplesmente quanta parte do telhado era realmente utilizável para painéis solares, após contabilizar os caminhos de manutenção e equipamentos. Se um telhado estiver congestionado com serviços ou sombreado pela própria estrutura do edifício, o potencial para energia solar cai drasticamente. As conclusões sugerem que, para as villas subdivididas funcionarem como casas net-zero, arquitetos e planeadores devem priorizar o telhado como uma superfície dedicada à geração de energia, talvez agrupando todos os equipamentos mecânicos em áreas sombreadas para deixar o resto do telhado livre para os painéis. Sem este planeamento cuidadoso, o aumento da densidade habitacional irá provavelmente ultrapassar a capacidade do telhado de gerar a eletricidade necessária para a alimentar.
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