Los edificios de oficinas suelen tener un consumo de energía muy elevado, lo que, habitualmente, no resulta respetuoso con el clima. Los resultados de las investigaciones actuales del Centro de Investigación en Energía Solar e Hidrógeno de Baden-Württemberg (ZSW) muestran hasta qué punto el uso de energía fotovoltaica en la fachada y en el tejado puede hacer que el consumo sea más sostenible.
Utilizando el ejemplo de la fachada fotovoltaica del edificio del instituto ZSW en Stuttgart, los investigadores determinaron cuál podría ser la proporción de energía solar autogenerada en el consumo total de energía. Transfirieron estos datos a un edificio modelo y el resultado ha sido que la electricidad de los módulos solares en el tejado y la fachada puede cubrir casi el 40 por ciento de las necesidades energéticas de un edificio de oficinas estándar, e incluso sin el uso de almacenamiento de energía solar.
Los edificios de oficinas y administración necesitan mucha electricidad. Esto se debe principalmente a la iluminación, ventilación y aire acondicionado, pero también a los dispositivos eléctricos utilizados. En el futuro, este requisito energético debe cumplirse de manera respetuosa con el clima: Alemania se ha comprometido a implementar un sector de la construcción climáticamente neutro para 2050.
Así pues, la electricidad de los sistemas fotovoltaicos es una opción. Se requerirán al menos 100 gigavatios de capacidad instalada en el país para el 2030, una buena parte en edificios. Sin embargo, muy pocos propietarios de edificios no residenciales siguen utilizando este tipo de fuente de alimentación libre de CO2 y, de ser así, la mayoría de las veces solo como instalación en el tejado.
Vale la pena la combinación de fachada y tejado solar
Muy pocos propietarios también integran módulos solares en la envolvente del edificio. Vale la pena, porque a medida que aumenta la altura del edificio, el área de la fachada aumenta de manera constante, mientras que el área de la azotea permanece constante. Además de generar electricidad, las fachadas fotovoltaicas brindan protección contra el viento y la intemperie. También brindan sombra, reducen la pérdida de calor y reemplazan los componentes convencionales. También tienen un efecto de aislamiento acústico.
La Building Energy Act premia la instalación de este tipo de fachadas solares con una mejor clasificación energética del edificio. La eficiencia económica siempre es buena si ya se tiene en cuenta una fachada solar al planificar nuevos edificios. El gasto financiero adicional se puede amortizar en diez años, después de lo cual el sistema de fachada obtiene ganancias.
Cuando se utilizan módulos de película delgada con un semiconductor de cobre, indio, galio y selenio (CIGS), también existen ventajas estéticas. Los módulos ofrecen las mismas opciones de diseño que las fachadas de vidrio. Esto permite superficies de vidrio homogéneas en colores sutiles. También se encuentran disponibles módulos de tamaños variables, formas especiales y componentes flexibles. En la ZSW, los investigadores están trabajando para optimizar estas aplicaciones.
La fachada fotovoltaica permite un 29% de autosuficiencia
Los investigadores de ZSW utilizaron un modelo con datos reales de generación y consumo para calcular qué proporción de la demanda eléctrica de un edificio de oficinas puede ser cubierta por módulos fotovoltaicos en la fachada y en el techo: Primero, determinaron la generación de electricidad solar de los módulos solares CIGS de película delgada en el sureste en el propio edificio del instituto en Stuttgart- y la fachada suroeste, así como la del sistema en el techo.
En un segundo paso, los investigadores extrapolaron los datos de generación en el instituto para un edificio administrativo típico de cinco pisos. Su suposición: una cuarta parte de toda la fachada y el 30 por ciento del área del techo están cubiertos con energía fotovoltaica, lo que en el ejemplo conduce a una potencia instalada de 131 kilovatios. Luego, los módulos solares generan juntos alrededor de 115.000 kilovatios hora de electricidad al año en comparación con los 170.000 kilovatios hora de electricidad necesarios. El requisito resulta de los datos de medición del estado BW para edificios administrativos.
Los resultados de los cálculos muestran que los edificios de oficinas pueden satisfacer sus necesidades eléctricas en gran medida con energía solar de la fachada y el techo. "Las fachadas por sí solas proporcionaron el 29 por ciento de la electricidad consumida durante un período de un año", explica Dieter Geyer, director de proyectos de ZSW. El 80 por ciento de la energía solar generada podría usarse para esto, y el resto alimentar la red eléctrica.
"La combinación de energía fotovoltaica en la fachada y en el techo incluso aumentó la cuota de autosuficiencia al 39 por ciento", dice Geyer. El 58 por ciento de la electricidad solar podría usarse para esto y, por lo tanto, consumirse localmente. El resto mejoró la participación de electricidad verde en la red.
La alta proporción solar de consumo de electricidad es posible sin almacenamiento de batería. “Esto se debe al hecho de que los edificios de oficinas necesitan principalmente electricidad durante el día, por lo que una buena parte de la electricidad solar generada se puede utilizar inmediatamente durante el día”, dice Geyer. “Por tanto, no es absolutamente necesario almacenar la electricidad para su posterior consumo”. Esto tiene un efecto positivo en los costes de todo el sistema fotovoltaico.
Además, con una orientación adecuada, como en el ejemplo examinado, las fachadas solares generan electricidad principalmente en las horas de la mañana y de la tarde, mientras que los sistemas de cubierta generan principalmente electricidad al mediodía. Hay un suministro de energía solar permanentemente alto en el período de consumo de energía entre las 8 a.m. y las 6 p.m.
Los sistemas solares de techo y fachada también van bien entre sí durante las estaciones y, por lo tanto, hacen que el suministro de energía de los edificios de oficinas sea más ecológico: mientras que el sistema de techo, como se esperaba, tiene los valores de salida más altos en los meses de verano, la fachada fotovoltaica se complementa idealmente el perfil de generación anual con su mayor producción durante los meses de invierno. Los sistemas de fachadas aprovechan mejor el sol bajo en invierno que los sistemas de techo debido a su alineación vertical.
En conclusión, las fachadas solares y su combinación con sistemas de cubierta son una opción recomendable para hacer que el suministro eléctrico de edificios de oficinas y administrativos sea más amigable con el clima. Por lo tanto, los arquitectos y planificadores de edificios utilizarán cada vez más los sistemas fotovoltaicos de fachada en el futuro, predicen expertos y científicos. Para los fabricantes alemanes de módulos fotovoltaicos y sistemas de producción, esto abre una oportunidad para abrir un mercado importante. En el futuro, la ZSW investigará una considerable ampliación de la vida útil de las fachadas fotovoltaicas para adaptar su vida útil a la de una fachada normal.
Miguel
22/02/2021