Un diseño facetado aumenta significativamente el rendimiento eléctrico, pero requiere pequeño, módulos solares flexibles. Crédito:A. Heller, Architektur-Institut Leipzig (ai:L)
Los elementos fotovoltaicos se encuentran generalmente en los tejados; después de todo, ahí es donde la irradiación solar es más alta. Sin embargo, como han descubierto los investigadores del Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics CSP, Los elementos fotovoltaicos en las fachadas pueden ser una forma útil de complementar la fuente de alimentación. Si está apropiadamente diseñado, Pueden integrarse de forma atractiva y entregar un 50 por ciento más de energía que los tipos existentes de elementos fotovoltaicos montados en la pared. Incluso las paredes de hormigón son adecuadas.
Los elementos fotovoltaicos pertenecen al techo; después de todo, ahí es donde obtienen la mayor cantidad de luz solar. Pero eso es solo parcialmente cierto:tiene sentido instalar adicionalmente elementos fotovoltaicos en las fachadas. Por una cosa, hacen uso de espacio que de otro modo no se utilizaría, y por otro, la energía que recolectan puede complementar de manera útil el suministro de energía. En la actualidad, sin embargo, se aprovecha poco esta oportunidad, como el sol suele brillar en las fachadas en un ángulo desfavorable, y los elementos mismos tienden a no ser estéticamente atractivos.
Fachadas atractivas con estilo
En su proyecto SOLAR.shell, Los investigadores del Centro Fraunhofer de CSP fotovoltaica de silicio en Halle demostraron, junto con los arquitectos de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Leipzig (HTWK Leipzig), que esto es todo menos un factor decisivo. Presentaron una fachada solar que soluciona estos problemas. "Los elementos fotovoltaicos integrados en esta fachada entregan hasta un 50 por ciento más de energía solar que los módulos montados perpendicularmente en las paredes del edificio, "dice Sebastian Schindler, director de proyectos en Fraunhofer CSP. "Además, la fachada ofrece un atractivo visual". Los arquitectos HTWK desarrollaron la idea y los diseños. ¿Cómo deben inclinarse los elementos fotovoltaicos individuales para capturar la mayor cantidad de radiación solar posible? ¿Qué tamaño deben tener los módulos? y ¿cuántas células solares deberían incluir idealmente? Los hallazgos del equipo se presentaron en un demostrador de 2x3 metros hecho de paneles compuestos de aluminio con un total de nueve módulos solares integrados. Los expertos de Fraunhofer ofrecieron su experiencia, asesoramiento y asistencia, y los elementos fotovoltaicos utilizados en el demostrador también procedían de Fraunhofer CSP.
Los módulos fotovoltaicos del elemento de fachada “SOLAR.shell” entregan hasta un 50 por ciento más de energía solar que los convencionales. módulos solares montados en plano. Crédito:Fraunhofer IMWS
Módulos solares en fachadas de hormigón
En colaboración con HTWK Leipzig y TU Dresden, Los investigadores de Fraunhofer CSP también desarrollaron opciones adecuadas para integrar elementos fotovoltaicos en fachadas de hormigón, más específicamente en fachadas de hormigón al carbono, un material desarrollado por un consorcio de más de 150 socios en el proyecto "C3 — Carbon Concrete Composite". La estabilidad requerida del hormigón proviene de fibras de carbono en lugar de alambres de acero. "En Fraunhofer CSP, Analizamos cómo se pueden montar mejor los elementos fotovoltaicos en este tipo de fachadas de hormigón al carbono, es decir, cómo obtener el resultado óptimo al combinar este novedoso hormigón con la producción de energía solar, "explica Schindler. Con este fin, los investigadores idearon tres conceptos y métodos diferentes para integrar los elementos fotovoltaicos en las secciones de la fachada. Los módulos solares se pueden incluir directamente al moldear las secciones de hormigón o se pueden laminar o adherir a las losas de hormigón. Los módulos también se pueden unir a las losas de hormigón mediante pernos de fijación, conexiones por tornillo u otros medios, facilitando una fácil remoción para mantenimiento o reparaciones. "Pudimos demostrar que las tres opciones de montaje son técnicamente viables, "dice Schindler.
Uno de los principales desafíos es garantizar que el método utilizado para producir las secciones de hormigón sea compatible con la precisión dimensional requerida de los módulos fotovoltaicos. Esto esta hecho, por ejemplo, fundiendo las piezas de hormigón con una depresión perfectamente dimensionada para alojar un módulo. De este modo, se conserva la orientación deseada con respecto a la irradiación solar y el diseño general. "La precisión dimensional debe implementarse directamente en la sección de hormigón, ", dice Schindler. También debe asegurarse de que los módulos fotovoltaicos no se fijen donde el hormigón es particularmente delgado o donde se encuentran las fibras de carbono, ya que esto perjudicaría la resistencia de los elementos de la fachada. Desde entonces, el proyecto se ha completado con éxito.
SOLARcon:fachadas de hormigón 2.0
En el proyecto de seguimiento de SOLARcon, también en colaboración con HTWK Leipzig y TU Dresden, así como dos socios corporativos, y lanzado en noviembre de 2019:los expertos de Fraunhofer ahora están estableciendo soluciones comercializables para integrar módulos fotovoltaicos en losas de hormigón prefabricado. ¿Se mantendrá el montaje de la celda solar de forma permanente? Para responder a esta pregunta, los investigadores de Fraunhofer están llevando a cabo pruebas de resistencia adecuadas tanto en los componentes fotovoltaicos como en la interfaz con el hormigón. ¿Cómo se comporta la interfaz en diversas condiciones climáticas? ¿Qué muestran las pruebas de envejecimiento acelerado? Además del enfoque basado en experimentos, Las simulaciones también están en la agenda, más específicamente, métodos de elementos finitos. Estos permiten a los expertos calcular, por ejemplo, cómo el hormigón y el punto de unión del elemento fotovoltaico se calientan a altas temperaturas, o qué cargas de viento y presión debe soportar el módulo solar.
