Una fachada solar desarrollada en ETH Zurich combina la producción de electricidad con un sombreado inteligente para lograr un balance energético óptimo.

Calentar o enfriar espacios internos requiere energía. Las fachadas de edificios más inteligentes podrían ahorrar gran parte de esa energía. Un sistema desarrollado en ETH Zurich utiliza paneles solares móviles para generar electricidad y, al mismo tiempo, permite la cantidad adecuada de luz solar o sombra para adaptarse a las condiciones climáticas y al uso interno.

Balance energético positivo

Arno Schlüter, Catedrático de Arquitectura y Sistemas de Edificación, y su grupo de investigación han desarrollado un sistema de fachada solar adaptativa que regula las habitaciones individuales de modo que produzcan más energía de la que consumen a lo largo del año. Acaban de informar de sus hallazgos en una edición reciente de la revista. Energía de la naturaleza .

La innovadora fachada comprende conjuntos de paneles solares móviles montados en una red de cables de acero livianos. Estos se controlan individualmente y se mueven vertical y horizontalmente mediante un elemento robótico suave. Estos accionadores robóticos blandos son el corazón del sistema:la combinación de materiales blandos que cambian de forma bajo presión y una junta rígida en forma de U les permite bloquearse en su lugar para resistir las inclemencias del tiempo, incluso las tormentas.

Los investigadores han probado la resistencia a la intemperie del sistema y han realizado mediciones con varios prototipos en el campus de Hönggerberg. Descubrieron que los paneles solares móviles recolectan alrededor de un 50 por ciento más de energía en un día despejado de verano que los paneles solares estáticos montados en la fachada de un edificio.

Potencial de ahorro simulado

Sin embargo, la fachada no solo genera electricidad, pero también puede regular la cantidad de luz y calor que penetran en la envolvente del edificio, regulando así el clima interno. Un algoritmo de aprendizaje adaptativo controla el movimiento de los paneles para que los ahorros realizados en la calefacción y refrigeración de los espacios internos reduzcan la demanda neta de energía. Al mismo tiempo, el algoritmo también tiene en cuenta el uso actual del edificio y ajusta el clima en consecuencia.

Para determinar el grado en el que teóricamente se podría reducir el consumo de energía de una habitación, los investigadores simularon varios escenarios utilizando datos de prototipos. Calcularon el potencial de ahorro de energía de las envolventes de edificios equipados con fachadas solares móviles en El Cairo, Zurich y Helsinki. Al hacerlo, ejecutaron simulaciones para espacios tanto en oficinas como en uso residencial.

Mayor potencial en zonas templadas

Los resultados muestran que el ahorro de energía tiende a ser mayor en las oficinas que en los espacios habitables, en climas cálidos en lugar de fríos, y sobre todo en zonas templadas como Europa Central. Arno Schlüter resume los hallazgos:"Cuanto más variables son las condiciones ambientales, mayores serán los beneficios de la fachada adaptativa ".

El mejor balance energético se observó en las simulaciones para espacios de oficinas en una zona templada (en este caso Zurich) en edificios construidos con los últimos estándares. En este escenario, donde tanto la calefacción como la refrigeración interior fueron necesarias durante el transcurso del año, la fachada adaptable generó el 115 por ciento de la energía requerida para un ambiente confortable en la habitación.

Un resultado igualmente bueno provino de la simulación de un espacio de oficina en una casa en El Cairo construida antes de 1920, que requería mucha más sombra y enfriamiento. En este caso, la fachada produjo el 114 por ciento del requerimiento energético anual total. En otras palabras, el estudio destaca el potencial de ahorro de energía para edificios nuevos y antiguos, pero la fachada siempre debe considerarse en conjunto con el espacio interior y su uso.

"Nos gustaría resolver el compromiso entre la comodidad del usuario y la eficiencia energética en los edificios, ", Dice Arno Schlüter." En teoría, el espacio con mayor eficiencia energética no tendría ventanas. Por lo tanto, nos complace demostrar cómo una interfaz inteligente entre el interior y el exterior de un edificio puede proporcionar una comodidad óptima para el usuario y también generar un exceso de energía ".

El grupo del profesor Schlüter pronto podrá medir el impacto de la fachada solar adaptativa en un edificio físico:el sistema es parte de la unidad futurista "HiLo" que se está construyendo actualmente en la plataforma más alta del edificio de investigación NEST en Dübendorf.