Concepto Fotovoltaico Integrado: la integración de paneles fotovoltaicos en edificios y en infraestructura vial

Artículo elaborado por:Gestión de Contenidos CDT/BiT

Fundación Fraunhofer trabaja en Alemania en el curso de varios proyectos de investigación en el desarrollo de tecnologías y conceptos de la fotovoltaica integrada en edificios y vías de tráfico. En Chile, en tanto, la tecnología también podría implementarse.

Según el Plan Nacional de Eficiencia Energética 2022-2026, el sector edificación representó en 2019 un 22% del consumo de energía final en el país. El Ministerio de Energía proyecta que para el 2050 el parque inmobiliario crecerá el doble, causando una subida promedio de las emisiones de CO₂ del sector edificación entre 1% y 2% cada año. La sustentabilidad de este sector juega un rol fundamental en el cambio energético en Chile y la energía fotovoltaica puede apoyar este cambio suministrando energía verde directamente al consumidor.

Aplicaciones de PV integrado en edificios implementadas por Fraunhofer ISE en Alemania (Copyright Fraunhofer ISE) Gentileza Fraunhofer ISE

Fotovoltaica integrada en edificios

Según explican desde Fraunhofer Chile, la fotovoltaica integrada en edificios (BIPV) se refiere a componentes de edificios que, además de generar electricidad, cumplen funciones clásicas como: el aislamiento térmico y la intemperie o también funciones arquitectónicas. Debido a su multifuncionalidad, estos componentes activos del edificio pueden lograr un mejor equilibrio económico y ecológico que los elementos de construcción convencionales a lo largo de su vida útil. Los módulos fotovoltaicos integrados arquitectónicamente en tejados y fachadas permiten que sistemas energéticos estéticamente atractivos se integren en el paisaje urbano o rural y contribuyan significativamente a la transformación energética.

Aplicaciones de PV integrado en edificios implementadas por Fraunhofer ISE en Alemania (Copyright Fraunhofer ISE) Gentileza Fraunhofer ISE

 

Los nuevos tipos de tecnología y las opciones de diseño permiten elegir libremente los formatos y colores de los módulos fotovoltaicos integrados, los cuales tienen características como: un peso mínimo por superficie, una resistencia mecánica alta o la transmisión de luz que puede elegirse utilizando los materiales y el equipo adecuados.

Fotovoltaica integrada en zonas de tráfico

Desde Fundación Fraunhofer, indican que a su vez, la fotovoltaica integrada en zonas de tráfico comprende la integración en carreteras y vías férreas o cerca de ellas. Y es que el suministro de energía eléctrica es cada vez más importante para el funcionamiento continuo de las carreteras. El aumento de los volúmenes de tráfico, las calles y túneles adicionales, así como las nuevas normas de seguridad contribuyen a aumentar las necesidades de electricidad.

Los módulos fotovoltaicos pueden integrarse directamente en carreteras, ciclovías, caminos peatonales o plazas urbanas, pero también sobre las vías férreas o en zonas asociadas como barreras acústicas o arcenes de autopistas.

Proyectos PVSued y PVwins de Fraunhofer ISE (Fotos copyright Fraunhofer ISE)

Según se indica en el sitio web de Fraunhofer ISE en proyectos como PVSued, cubrir tramos de carretera con techos fotovoltaicos tiene como objetivo: generar energía mediante módulos fotovoltaicos, garantizar una implementación flexible en redes viales de alto nivel (incluidas áreas de descanso, cabinas de peaje, puestos de control de tráfico, puentes y entradas de túneles), mejorar la seguridad del tráfico (estado de la carretera, iluminación), mejorar la durabilidad y longevidad de las características de la superficie de la calzada al proteger contra el sobrecalentamiento y la precipitación y proporcionar protección adicional contra el ruido. En el caso del proyecto PVSued, su objetivo es desarrollar un prototipo de un sistema fotovoltaico de techado de carreteras, construir un demostrador para dicho sistema y establecer el monitoreo necesario y evaluar los aspectos fotovoltaicos y los posibles efectos secundarios positivos de dicho sistema.

Otro ejemplo es el caso del proyecto PVwins, en el que se están desarrollando módulos fotovoltaicos que se pueden instalar en nuevas barreras en el momento de la construcción, durante las modificaciones o posteriormente como complemento. Según se detalla en su sitio web, el objetivo es desarrollar paneles de módulos fotovoltaicos que absorban el sonido y que puedan usarse sin elementos absorbentes de ruido adicionales. Para aplicaciones que requieren protección contra el ruido reflectante se deben desarrollar paneles de módulos fotovoltaicos bifaciales absorbentes de sonido que se pueden usar en combinación con paredes de barrera contra el ruido. La estructura bifacial está destinada a bloquear el sonido a través de un alto peso por unidad de área, con la reflexión jugando un papel subordinado.

Proyectos PVSued y PVwins de Fraunhofer ISE (Fotos copyright Fraunhofer ISE)

Las superficies disponibles son enormes, un enfoque actual para desarrollar módulos especialmente resistentes se basa en superficies de vidrio reforzadas y estructuradas. En el marco de un proyecto de investigación del Instituto Fraunhofer ISE en Alemania, se desarrolló la estructura de los elementos fotovoltaicos en carreteras para conseguir un rendimiento eléctrico óptimo, una larga vida útil y segura.

Otros ejemplos

Los futuros sistemas energéticos requerían grandes áreas para la instalación de convertidores de energía térmica y fotovoltaica. Así es como otro de los proyectos de Fraunhofer Alemania es “SolConPro”, cuyo objetivo es el desarrollo del gran potencial de las áreas envolventes de los edificios de una manera rentable, confiable y eficiente. La integración temprana de las fachadas solares en el proceso de planificación es esencial. El modelado de información de construcción (BIM) es el método central para este propósito. Es una base importante del proceso digitalizado de planificación y construcción. Los resultados del proyecto “SolConPro” deberían facilitar la planificación e instalación de todo tipo de componentes multifuncionales para la envolvente del edificio, no solo para fachadas con conversión activa de energía solar.

Fraunhofer Chile

En el caso de nuestro país, Fraunhofer Chile también cuenta con participación en un proyecto conjunto con el Centro de Innovación de la Madera de la Universidad Católica financiado por el Ministerio de Vivienda y Urbanismo que investigó el comportamiento físico-ambiental de construcciones habitacionales de madera. En el proyecto “Torre Peñuelas”, Fraunhofer Chile conceptualizó la instalación módulos bifaciales en el techo investigando su comportamiento en condiciones integradas en una estructura del edificio.

Según se indicó en la oportunidad, esta tecnología, permite dar una sensación de mayor espacio al ser transparente, lo cual abre la puerta a ser adoptado como material de construcción “activo” por arquitectos.

En este sentido, Fraunhofer Chile indicó que seguirá ampliando sus actividades en la integración de módulos fotovoltaicos en edificios y zonas urbanas. La idea básica es llevar a cabo proyectos de transferencia de tecnología para traer a Chile tecnologías desarrolladas en Alemania e investigar su aplicabilidad y viabilidad para el mercado local.