Los avances en la tecnología para convertir la luz solar en energía siguen sorprendiendo en todos los rincones del mundo, España incluida. La emergencia climática es una realidad que se puede combatir desde muchos frentes, y el de los paneles fotovoltaicos es uno de los más desarrollados. Hay soluciones de todo tipo más allá de las placas que se instalan en los tejados, como el vidrio fotovoltaico que se instala en las fachadas o las cortinas con paneles solares, una revolucionaria tela para bajar la factura de la luz fácilmente.
La última novedad viene desde China. Allí, investigadores de la Universidad Tsinghua de Pekín y de la Universidad de Shenzhen han desarrollado un concepto con un inmenso potencial, sobre todo en las grandes ciudades. Como los edificios de gran altura con fachadas acristaladas son los menos eficientes desde el punto de vista energético, han ideado unas persianas fotovoltaicas dinámicas que cambian su inclinación y su posición a lo largo del día para generar hasta un 226% más de energía que las placas estáticas convencionales.
La solución, una envolvente dinámica y vertical de edificios fotovoltaicos integrados (dvPVBE), "ofrece un enfoque viable que permite regular eficazmente la carga térmica, la penetración de la luz natural y la generación de energía", según revelan los investigadores en un artículo publicado en la revista Engineering.
Rascacielos eficientes
Los muros cortina acristalados son una de las soluciones más habituales en los edificios de gran altura. Por desgracia, este tipo de envolventes implican un consumo de energía muy superior al de otros edificios. Distintos dispositivos de sombreado, como cortinas o persianas, o incluso ventanas que dejan pasar la luz y bloquean el calor para ahorrar en la factura de la luz, permiten un ahorro energético importante en aire acondicionado y favorecen el confort térmico interior, pero implican un enorme desperdicio de la energía solar.
La enorme superficie de los ventanales de los rascacielos se aprovecha en algunos casos a través del vidrio fotovoltaico (también conocido por las siglas BIPV), pero sigue siendo una solución fija, que no tiene en cuenta el movimiento del sol a lo largo del día. Para solucionarlo, los investigadores de Shenzhen y Pekín proponen una envolvente fotovoltaica integrada en los edificios gracias a unas persianas dinámicas que combinan estética y funcionalidad.
En su estudio, los ingenieros proponen un sistema que "responde a los cambios meteorológicos y mitiga el impacto en la estética arquitectónica", gracias a una persiana fotovoltaica exterior con "un diseño moderno, una estructura compacta y la capacidad de ajustar con flexibilidad el ángulo de las lamas y la posición de la persiana".
A diferencia de otros sistemas que ya se están usando, que siguen automáticamente la trayectoria del sol para generar electricidad, esta propuesta mejora notablemente el rendimiento energético gracias a su adaptación inmediata a la climatología.
El material protagonista, tanto en la estructura del bastidor como las lamas de la persiana, es una aleación de aluminio ligera y resistente, capaz de soportar todo tipo de condiciones meteorológicas adversas. Por su parte, los módulos fotovoltaicos integrados en cada lama son 26 células de silicio monocristalino de la empresa china Jinko Solar, con una eficiencia del 21,32%.
Estas lamas están motorizadas a través de un control de motor oculto en el marco superior de la persiana. El mecanismo puede detener las lamas a cualquier altura y hacerlas girar entre 0º y 90º de forma casi instantánea. Su movimiento puede ser manual a través de un mando a distancia inalámbrico o controlado por ordenador, pero también puede estar completamente automatizado gracias a sensores integrados en la estructura del marco que obtienen datos en tiempo real sobre la temperatura, la velocidad del viento, la radiación solar incidente y la generación de energía.
Así, tanto la superficie de la persiana expuesta al sol como el ángulo de las lamas pueden ajustarse de forma independiente para aprovechar toda la superficie de la fachada de los edificios. Eso permite mitigar al máximo el efecto de las condiciones meteorológicas sobre el ambiente interior, lo que ofrece un confort térmico constante y lo hace compatible con una reducción considerable del gasto energético.
Pruebas y mejoras
Para investigar el potencial de este ingenioso sistema, el equipo de científicos construyó un prototipo y luego utilizó simulaciones por ordenador para evaluar hasta qué punto podría suponer una diferencia frente a otras soluciones. Se tuvieron en cuenta tres estrategias distintas: prioridad a la generación de energía, prioridad al ahorro de energía y prioridad a la luz natural, aunque sólo se realizaron simulaciones para las dos primeras.
Para la simulación, eligieron un rascacielos construido en Pekín, con las peculiaridades del clima de la capital china. Según los resultados obtenidos, "la aplicación del dvPVBE puede cubrir hasta el 131% de la demanda anual de energía de una sala de oficinas en Pekín y aumentar la producción anual neta de energía en al menos un 226% en comparación con las persianas fotovoltaicas estáticas tradicionales", señalan las conclusiones del estudio.
Una solución similar es la que propone la empresa SolarGaps, fundada por ucranianos pero con una sede en Barcelona. Esta compañía comercializa desde hace años unas persianas solares inteligentes para todo tipo de edificios, incluidas viviendas unifamiliares. Según explican en su página web, este producto "rastrea automáticamente el sol y genera electricidad a partir de su energía mientras mantiene fresco su apartamento u oficina", además de facilitar un ahorro de hasta el 70% en aire acondicionado en los meses de verano.
Su parte exterior está fabricada de aluminio duradero y las células fotovoltaicas son SunPower C60, con una eficacia del 22,4%. La conexión corre a cargo de un cable de acero resistente para la protección contra el viento. El sistema es capaz de funcionar en temperaturas de –20 a 60 °C, y dispone de una aplicación para móvil, además de la posibilidad de controlarlo por comandos de voz a través de Alexa o Google Assistant.