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Aprovechar la energía solar que reciben las fachadas, clave en la edificación del futuro


Una investigación de la Universidad de Burgos mide, de manera experimental en la ciudad, el potencial energético solar en las superficies verticales de los edificios y determina la viabilidad económica de instalaciones fotovoltaicas en fachadas


Cristina G. Pedraz/DICYT El Grupo de Investigación SWIFT (siglas de Solar and Wind Feasibility Technologies) de la Universidad de Burgos (UBU) ha medido, , la radiación solar que reciben las fachadas de los edificios en un estudio experimental llevado a cabo en la ciudad de Burgos. Los resultados apuntan a que las instalaciones fotovoltaicas verticales pueden ser viables y que, en el futuro, la combinación adecuada de las superficies disponibles será clave para lograr edificios de consumo energético neto nulo o Net Zero Buildings.

Sistema de medida de irradiancia global vertical en las cuatro orientaciones cardinales. EPS Burgos/Grupo SWIFT

Según explica a DiCYT una de las investigadoras del Grupo, la profesora de la UBU Cristina Alonso Tristán, en los últimos años se han desarrollado paneles fotovoltaicos que pueden ser adaptados o integrados en edificios, como los vidrios fotovoltaicos, que sustituyen a los cristales tradicionales de las ventanas o se pueden integrar en las fachadas acristaladas de los grandes edificios. Asimismo, “también existen desarrollos para incorporar a toldos, marquesinas, a las lamas de las persianas o que se integran directamente sustituyendo parte del muro, como si fuera un material decorativo de la fachada”, detalla.

Estos productos ya se pueden ver en muchos edificios, nuevos o rehabilitados, de uso público o residencial pero ¿se sabe cuánta energía solar reciben? “Cuando se diseña una instalación fotovoltaica, uno de los aspectos clave para que su eficiencia sea la máxima es que los paneles estén adecuadamente colocados y que reciban la máxima cantidad de radiación solar posible. La radiación máxima se consigue cuando los rayos solares inciden perpendicularmente sobre el panel. Pero esto depende de la latitud en la que se encuentra la instalación y del día del año”.

Así, es fundamental conocer los datos de radiación solar del lugar donde se instalan los paneles para saber cuánta energía podrían producir y analizar su viabilidad económica. Pero los datos que se utilizan actualmente para dimensionar las instalaciones fotovoltaicas son los obtenidos para el plano horizontal, aquellos que se miden de forma habitual en las estaciones meteorológicas.

Con el objetivo de determinar la cantidad exacta de energía solar que se obtiene en las fachadas, el equipo midió experimentalmente la energía total recibida en superficies verticales orientadas en las cuatro direcciones cardinales (norte, sur, este y oeste), utilizado una instalación que disponen en la Escuela Politécnica Superior de Burgos. En total, realizaron medidas durante 45 meses de manera continua, siguiendo unos estándares de calidad muy restrictivos para asegurar que los datos eran fiables.

La fachada sur, la superficie que recibe más energía en invierno

Los resultados apuntan que las instalaciones fotovoltaicas verticales son completamente viables. “Aunque los edificios consumen de manera continua, las fachadas reciben la energía a horas distintas dependiendo de su orientación. Hemos obtenido que, en los meses de invierno, la fachada sur recibe más energía que la superficie horizontal en la misma localización, con lo que una instalación en esa fachada produciría más que la colocada en el tejado”, asegura la investigadora de la UBU.

Asimismo, las fachadas este y oeste producen aproximadamente la mitad que la superficie horizontal, “porque una recibe el sol de mañana y otra el de tarde”, pero entre las dos “se podría distribuir la producción a lo largo de todo el día”. Incluso la fachada norte, agrega, produce aproximadamente un 25 por ciento de la superficie horizontal en la misma localización.

Cámara de cielo. Permite obtener fotografías del cielo en 360º para determinar el grado de nubosidad/Grupo SWIFT

El mejor procedimiento

Por otro lado, los investigadores han tratado de determinar, en lugares en los que estos datos no existen, cuál es el mejor procedimiento para obtener los datos de radiación en superficie vertical a partir de otras magnitudes. Para ello, utilizaron dos componentes de la radiación solar -los datos de radiación directa y difusa- medidos en la misma instalación a la vez que los datos de superficie vertical y aplicaron diferentes modelos que distinguen, entre otras cosas, las características del cielo.

El equipo comparó los datos de radiación vertical que calculan los modelos con los medidos experimentalmente y seleccionó el modelo que obtiene menor error. De esta forma, “se podrá dimensionar adecuadamente las instalaciones fotovoltaicas en fachadas, aunque no tengamos datos reales de la energía recibida en esas fachadas”, subraya Alonso Tristán.

Se trata, en definitiva, de combinar adecuadamente las superficies disponibles y aprovechar también otras ventajas de las instalaciones, como la mejora de la envolvente del edificio o incluso de su estética.


“Todos sabemos que la orientación sur es siempre la más soleada, la que recibe más horas de sol a lo largo del año, pero no se debe menospreciar la energía que se recibe en otras orientaciones. La superficie disponible en las ciudades es limitada y, sin embargo, es donde más nos interesa disponer de energía puesto que es donde se consume. Con nuestro estudio, analizamos las posibilidades de superficies que, en principio, pudieran parecer poco adecuadas para acoger instalaciones fotovoltaicas. Pero el estudio también es importante para conocer la energía térmica que se recibe a través de cada fachada y la iluminación natural disponible”, concluye.

Referencia
Díez-Mediavilla, M., Rodríguez-Amigo, M. C., Dieste-Velasco, M. I., García-Calderón, T., & Alonso-Tristán, C. (2019). The PV potential of vertical façades: A classic approach using experimental data from Burgos, Spain. Solar Energy, 177, 192-199.  

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