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Marzo 2013

Integración arquitectónica de la energía solar fotovoltáica

Arquitectura solar, arquitectura bioclimática, arquitectura sostenible; sistemas pasivos y activos; energía renovables, energía solar fotovoltáica; sistemas aislados y de conexión a red; objetivos y ventajas de la integración arquitectónica fueron los temas que trato el arq. Ismael Eyras, especialista en energía eólica e investigador de la UBA, en el Seminario Medio Ambiente, Ahorro Energético e Innovación Tecnológica en Arquitectura que realizó la SCA.

La energía solar se clasifica según los textos clásicos en Pasiva (aquellos sistemas de ahorro que a través de herramientas de diseños hacen que el edificio consuma menos energía) y en los sistemas Activos (aquellos que generan una energía adicional que puede ser utilizada por el edificio o por otra gente). Dentro de los sistemas activos, podemos encontrar la energía solar térmica y la energía solar fotovoltaica. Esta última podríamos dividirla en dos grandes subsistemas, el autónomo, que produce energía y se consume en el propio edificio, y la conexión a red, genero energía, no la consumo dentro de ese edificio y después la vendo, como si fuese un productor de energía.

En ese sentido, es necesaria una normativa argentina para la conexión a red, que todavía en el país no existe. Ni siquiera tenemos normativa para las conexiones de energía eólica, que produce mucha mas energía y mucho más barata que la energía fotovoltaica. Es decir, que todos los parques eólicos del país, que son muy pocos, están funcionando de forma autónoma.

Sistema autónomo
Un panel fotovoltaico funciona convirtiendo alrededor del 20% de la energía solar que llega al mismo, genera electricidad a partir de la energía solar que recibe. El resto de la energía se disipa, se pierde. El regulador es un elemento que sirve para proteger la vida útil de la batería, protege por sobrecarga o descarga. En algunos casos puede tener un inversor, que produce que los 12W que generan los paneles de energía solar fotovoltaicos se conviertan en 220 W corriente continua.

Sistema inyección a red
El sistema de inyección a red, que aún no existe en el país, posee un inversor que convierte toda la energía que recibe, no con baterías, sino que toda la energía que recibo a través de mi inversor la llevo a la red. Un medidor mide la energía que se inyecta a la red. Al final del mes la compañía eléctrica (Edenor o Edesur) mide la energía que inyecté y me paga una factura como productor de electricidad verde. En países como Alemania o España el watio Verde, el watio que inyecta una pequeña vivienda por ejemplo un equipo de 5 KW hasta 100 Kilo Watio, básicamente el valor de ese watio es 7 veces mayor que el valor que tiene el watio que entrega la eléctrica. Es un watio que no es 100% renovable. Esta normativa hace que la fotovoltáica ya no sea simplemente una cuestión de estoicos o de gente con mucha vocación, gente con mucha disciplina respecto a su consumo, sino que se ha convertido en un negocio rentable.

Integración de la energía en arquitectura
Existe una relación bastante directa entre lo que es la superficie del panel y su potencia. La dimensión de los paneles que tenemos en el mercado argentino, hereditarios de los sistemas fotovoltaicos autónomos, donde el panel se coloca en forma manual, generalmente sobre una estructura metálica o sobre un tejado. Está conformado por un cristal templado de baja emisividad, de gran transparencia. En la parte trasera están las células fotovoltaicas, que son producidas con cilicio monocristalino o policristalino de acuerdo al costo. Monocristalino es mucho más eficiente tiene capas antireflectivas y capa fósforo. Finalmente, éste está rodeado por un marco de aluminio, que le da rigidez, y tiene unas cajas de conexión que son las que hacen que yo pueda vincular mediante sistemas de series paralelas puedo generar distintas potencias o distintas intensidades de energía.

Cómo se colocan los paneles al sol
¿Cómo coloco los paneles? En invierno para lograr mayor eficiencia o en verano para que cuando hay más sol produzca más energía.
Como aún las estructuras de seguidores solares son poco comunes, generalmente se utilizan estructuras fijas en el hemisferio norte.
La elección de cuál es la inclinación apropiada de los paneles va a depender del tipo de sistema que haya que alimentar y del tipo de energía que se quiera obtener.

Por ejemplo, en un sistema de iluminación en una vivienda rural, se va a tratar de que en el momento más desfavorable del año, que es donde hay menos iluminación natural, trabaje a máxima eficiencia.

Un sistema que funciona bien en invierno, que es cuando tengo menor presencia del sol, en verano quizás no sea tan eficiente, pero va a funcionar sobradamente. Es una cuenta muy burda pero es una buena guía para que los arquitectos puedan saber cómo orientar los paneles. La mejor inclinación en el hemisferio sur es 20º y orientación norte.

En cambio en un sistema de conexión a red, que en Alemania, España, países que tienen gran conexión de la fotovoltaica, lo que interesa es generar un promedio de la ganancia energética anual, porque lo que interesa es la factura de la luz. En principio se necesita inyectar una cantidad de watios al año, con lo cual la inclinación del panel es distinta. Por otro lado, los sistemas autónomos que son los bomberos, los cuales se intenta que funcionen al máximo en verano, porque el bombero toda la energía la convierte en agua, no tiene baterías, el agua se puede acumular para, por ejemplo, la etapa estival en la cual se necesita más agua para darle de beber al ganado.

Integración arquitectónica
La arquitectura generalmente tiene gran cantidad de la superficie expuesta al sol, con lo cual puede ser utilizada fácilmente para la colocación de paneles solares. Por otro lado, permite ahorrar materiales de construcción ya que los paneles pueden ser utilizados como tejas, parasoles, o como revestimiento de fachadas. Además, generan una energía adicional, por lo tanto desde el punto de vista del confort generan un ahorro de energía. Si los paneles son colocados estudiadamente voy a generar que se produzca sombra en verano y que los rayos beneficiosos del sol entren en invierno.

Cabe resaltar la importancia de producir la energía en el mismo lugar donde se consume, ya que muchas veces no se tiene en cuenta lo costoso que es el transporte de energía. En la Patagonia argentina existe un potencial eólico muy fuerte, pero hay que evaluar también el costo que significa el transporte de esa energía, que tiene que es transportada a través de tuberías y cableados de secciones muy importantes. La construcción de esa red debe amortizarse en la vida útil de ese parque eólico que me va a generar energía para la gran ciudad. Al no poseer grandes vientos en las ciudades, pero sí tenemos sol, lo cual beneficia la utilización de los paneles fotovoltaicos. De las energías renovables es la que tiene mayores posibilidades de integración en la arquitectura.

Hay mucha variedad de paneles, pueden no tener el marco de aluminio, hay laminados, donde las células fotovoltaicas están laminadas dentro de los cristales. Pueden ser opacos, transparentes, también puedo regular la cantidad de sombra que me generan esos paneles, utilizando más o menos cantidad de células, por supuesto que si dejo pasar más luz genero menos cantidad de energía. Otro de los materiales que gustan mucho a los arquitectos es el policristalino, que en vez de ser células negras, son azuladas, aunque tiene menor valor energético. Una de las últimas tecnologías son las microperforales, un sistema de agujas muy delgadas, que genera que la oblea de cilicio no sea totalmente opaca, sino que sea traslucida, aunque también hay una perdida mínima de la eficiencia. Los marcos y las formas que puede adoptar este panel y que hacen que se pueda utilizar como una teja con algún encastre especial para evitar la entrada del agua. Otros son módulos cerámicos que sirven para armar fachadas ventiladas.

Se pueden utilizar como parasoles generando sombras beneficiosas en verano y asoleamiento en invierno, pueden ser utilizados en muros cortinas pueden ser horizontales o los tejados de cristal, en vez de tener un sistema de cortinas o de semihombre que en verano cubre el cristal puedo obtener el sistema integrado a la carpintería que permite la entrada de la luz suficiente, necesaria y nada más. Básicamente se trata no solo de protegerse de la iluminación sobrante sino de generar energía con esa iluminación sobrante que tenemos en la construcción en vez de generar calor y tener que aislar ese calor, utilizar esa energía para producir.

Después existe por supuesto, otro tipo de aplicaciones las barreras de sonido, que está aplicándose para lugares como trenes y autopistas que están cercanas a los poblados y se utiliza una gran masa de aislación y sobre esa gran masa de aislación va eso.

Fuente: ventanaenlaweb

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