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Soluciones de energía solar para fachadas de hormigón

10/03/2020

Los elementos fotovoltaicos pertenecen al techo; después de todo, ahí es donde obtienen la mayor cantidad de luz solar. Pero eso es solo parcialmente cierto: tiene sentido instalar adicionalmente elementos PV (fotovoltaicos) en fachadas. Por un lado, hacen uso del espacio que de otro modo no se usaría, y por otro, la energía que recolectan puede complementar útilmente la fuente de alimentación. Actualmente, sin embargo, se aprovecha poco esta oportunidad, ya que el sol generalmente brilla en las fachadas en un ángulo desfavorable, y los elementos en sí mismos tienden a no ser estéticamente atractivos.

 

Atractivas fachadas con estilo

 

En su proyecto SOLAR.shell, los investigadores del Centro Fraunhofer para CSP de silicio fotovoltaico en Halle demostraron, junto con arquitectos de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Leipzig (HTWK Leipzig), que esto es todo menos un factor decisivo. Presentaron una fachada solar que remedia estos problemas. "Los elementos fotovoltaicos integrados en esta fachada entregan hasta un 50 por ciento más de energía solar que los módulos montados perpendicularmente en las paredes de los edificios", dice Sebastian Schindler, gerente de proyectos de Fraunhofer CSP. "Además, la fachada ofrece un atractivo visual". Los arquitectos HTWK desarrollaron la idea y los diseños. ¿Cómo deben inclinarse los elementos fotovoltaicos individuales para capturar tanta irradiación solar como sea posible? Qué tan grandes deben ser los módulos, ¿y cuántas células solares deberían incluir idealmente? Los hallazgos del equipo se presentaron en un demostrador de 2x3 metros hecho de paneles compuestos de aluminio con un total de nueve módulos solares integrados. Los expertos de Fraunhofer ofrecieron su experiencia, asesoramiento y asistencia, y los elementos fotovoltaicos utilizados en el demostrador también provienen de Fraunhofer CSP.

 

Módulos solares en fachadas de hormigón.

 

En colaboración con HTWK Leipzig y TU Dresden, los investigadores de Fraunhofer CSP también desarrollaron opciones adecuadas para integrar elementos fotovoltaicos en fachadas de concreto, más específicamente en fachadas hechas de concreto reforzado con fibras de carbono, un material desarrollado por un consorcio de más de 150 socios en el “C3 - Proyecto compuesto de hormigón de carbono ”. La estabilidad requerida del concreto proviene de fibras de carbono en lugar de cables de acero. "En Fraunhofer CSP, analizamos cómo los elementos fotovoltaicos se pueden montar mejor en este tipo de fachadas de concreto con carbono, es decir, cómo obtener el resultado óptimo al combinar este concreto novedoso con la producción de energía solar", explica Schindler. Con este fin, los investigadores idearon tres conceptos y métodos diferentes para integrar los elementos fotovoltaicos en las secciones de fachada. Los módulos solares pueden incluirse directamente al fundir las secciones de concreto o laminarse o adherirse a las losas de concreto. Los módulos también se pueden unir a las losas de concreto mediante sujetadores de espárragos, conexiones de tornillo u otros medios, lo que facilita la extracción para mantenimiento o reparaciones. "Pudimos demostrar que las tres opciones de montaje son técnicamente factibles", dice Schindler.

 

Uno de los principales desafíos es garantizar que el método utilizado para producir las secciones de concreto sea compatible con la precisión dimensional requerida de los módulos fotovoltaicos. Esto se hace, por ejemplo, fundiendo las partes de concreto con una depresión que tiene el tamaño perfecto para acomodar un módulo. De esta manera, se conserva la orientación deseada con respecto a la irradiación solar y el diseño general. "La precisión dimensional debe implementarse directamente en la sección de concreto", dice Schindler. También debe asegurarse de que los módulos fotovoltaicos no estén sujetos donde el concreto es particularmente delgado o donde se encuentran las fibras de carbono, ya que esto afectaría la resistencia de los elementos de la fachada. 

 

SOLARcon: fachadas de hormigón 2.0

 

En el proyecto de seguimiento SOLARcon, también en colaboración con HTWK Leipzig y TU Dresden, así como con dos socios corporativos, y lanzado en noviembre de 2019, los expertos de Fraunhofer ahora están estableciendo soluciones comercializables para integrar módulos fotovoltaicos en losas de hormigón prefabricadas. ¿El montaje de la célula solar se mantendrá de forma permanente? Para responder a esta pregunta, los investigadores de Fraunhofer están realizando pruebas de resistencia apropiadas tanto en los componentes fotovoltaicos como en la interfaz con el concreto. ¿Cómo se comporta la interfaz bajo diversas condiciones climáticas? ¿Qué muestran las pruebas de envejecimiento acelerado? Además del enfoque basado en experimentos, las simulaciones también están en la agenda, más específicamente, los métodos de elementos finitos. Esto permite a los expertos calcular, por ejemplo, cómo el concreto y el punto de fijación del elemento PV se calientan a altas temperaturas,

 

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