Los edificios consumen alrededor de un tercio de la energía mundial y son responsables del 40% de las emisiones de gases de efecto invernadero. La reducción de las emisiones de carbono y el uso de energías limpias renovables en los edificios son fundamentales para alcanzar los objetivos de neutralidad en carbono para toda la sociedad.

La integración de paneles solares en los edificios es una de las formas más prometedoras de reducir las emisiones de carbono y apoyar un futuro sostenible.

Las fachadas deben utilizarse para la integración de paneles solares

En el pasado, la mayoría de los paneles solares (fotovoltaicos) para edificios se instalaban en los techos, pero las áreas de los techos pueden ser limitadas. Las fachadas de los edificios ofrecen una superficie mucho mayor y podrían utilizarse para esta aplicación.

Investigaciones anteriores han demostrado que la energía fotovoltaica integrada en fachadas (FIPV) es una solución emergente y esencial para la recolección de energía solar. En Noruega, donde el sol suele estar bajo, las fachadas de los edificios tienen un potencial especial para la aplicación de paneles solares.

Retos en estética

Sin embargo, el aspecto estético de los paneles solares puede ser un desafío. Los colores negro o azul oscuro de los paneles solares ordinarios no son ideales para la construcción de fachadas, y los arquitectos están muy en contra del uso de colores aburridos para sus diseños.

Además, Noruega está llena de casas coloridas, muchas de las cuales tienen cientos de años. Los colores de los edificios tradicionales son atractivos para los turistas y presentan un hermoso "sentido de lugar" de los residentes locales.

Es difícil imaginar que los arquitectos o los propietarios aceptarían paneles solares si eso significara que todas las casas tenían que ser negras o de colores oscuros.

Método de pixelización del diseño

Para resolver este problema, un equipo de investigación (Changying Xiang y la profesora Barbara Szybinska Matusiak) del Centro de luz y color de la NTNU ha propuesto un método novedoso para equipar las fachadas de los edificios con paneles solares coloridos para producir energía con buena eficiencia.

Al igual que las imágenes de mosaico o las obras de arte del "neoimpresionismo", el método de pixelización puede combinar paneles solares de diferentes colores en la misma fachada, con una transición de color suave en orden. De esta forma, se pueden combinar paneles solares de color claro (generalmente con menor productividad energética) y paneles solares de color oscuro (generalmente con buena productividad energética) en los mismos tonos o similares, produciendo una productividad energética aceptable para una fachada en general.

El estudio muestra que las fachadas solares coloridas y pixeladas pueden producir entre un 85 % y un 93 % de energía en comparación con una fachada solar totalmente negra.

Más importante aún, el método de pixelización puede adoptar una paleta de colores local, que es una colección de colores típicos en el contexto local.

Por ejemplo, la imagen de abajo muestra colores típicos de la ciudad de Trondheim. Los arquitectos pueden pedir a las empresas fotovoltaicas que produzcan el color exacto para que coincida con las fachadas de los edificios existentes para los paneles solares. De esta manera, el uso de la pixelización puede respetar los diseños tradicionales mientras contribuye al colorido "sentido del espacio" de los valiosos espacios urbanos.

Rendimiento estético satisfactorio

El rendimiento estético de los diseños de pixelización propuestos se probó a través de una encuesta internacional en línea de más de 300 participantes con diferentes antecedentes de Noruega, Dinamarca, China, Polonia, Países Bajos, Italia, Australia, EE. UU., Japón y Brasil.

La encuesta muestra que los diseños con el método de pixelización son los preferidos por la mayoría, y se perciben como más agradables que los diseños de colores ordinarios no pixelados. Además, la mayoría de los participantes creía que los diseños que usaban colores locales eran apropiados en un contexto urbano.

Good energy productivity

Another case study in Trondheim was also conducted, where the pixelization method was used in small are with three high-rise residential apartments.

A colorful renovation design for the high-rise apartment was created, where the energy productivity of the colorful solar façade would be around 80% of a black solar façade. The electricity produced by the colorful solar façade can cover around 26% of the total household energy consumption for these residences.

This research provides novel solutions and design references for applying colored photovoltaics in urban contexts on large scales. The researchers believe that façade-integrated photovoltaics will provide a useful approach to tackle climate changes and achieving a carbon-neutral society. + Explora más

Colorful solar panels could make the technology more attractive