Una piel solar para cada edificio

En algunos aspectos relacionados con el consumo energético, la modernidad trae más inconvenientes que ventajas. Y no sólo por la demanda creciente de energía sino por algunas modas mal entendidas. En lo que se refiere a la arquitectura y la edificación, el uso y abuso de grandes superficies acristaladas en los países del área mediterránea –con fuerte insolación– está disparando el consumo de energía para climatización. En el otro lado de la balanza, eficientes tecnologías de iluminación y climatización o la aplicación de diseños bioclimáticos comienzan a ganar terreno.

Pero la energía solar puede dar un paso más. Los edificios no tienen por qué conformarse sólo con ahorrar energía. También pueden producirla. La electricidad generada en paneles fotovoltaicos y la energía térmica captada en colectores solares, pueden abastecer total o parcialmente la demanda energética del edificio. Según distintos cálculos, para producir el 50% de la energía eléctrica que consume un hogar en el Norte de Europa es preciso un sistema de 3 kWp, que representa una superficie de captación de 25 metros cuadrados. Las necesidades en Centroeuropa bajan hasta un sistema de 2,5 kWp, de unos 20 metros cuadrados. Y en el Sur de Europa es suficiente con una instalación de 1,5 kWp, que representa una superficie de 12 metros cuadrados. También los grandes edificios, con todas sus necesidades, admiten cálculos similares. (En la imagen superior, fachada de la Biblioteca Pompeu Fabra de Mataró, donde se instaló una potencia de 52,7kWp; a la derecha, placa solar fotovoltaica del edificio Eurocenter, realizado el año pasado en Vilanova i la Geltrú. Ambos edificios en la provincia de Barcelona)

De las placas tradicionales a la integración arquitectónica
Las instalaciones tradicionales de componentes solares en edificios suelen usar los módulos estándar, normalmente sobre estructuras independientes y en el mejor de los casos sobrepuestas a alguna parte del edificio como tejados o fachadas. Recientemente se están comercializando algunos componentes solares especialmente diseñados para edificios.

Los módulos fotovoltaicos están fabricados para la intemperie, por tanto pueden formar parte de la piel de un edificio. Sin embargo, las diferentes tecnologías de encapsulado dan como resultado una gama de elementos constructivos con diferentes características:
a) Cristal-plástico posterior: El adhesivo transparente es normalmente EVA (Etil-Vinil-Acetato) y el plástico posterior Tedlar TM en diferentes colores, translúcido o transparente.
b) Cristal-cristal: El plástico posterior se sustituye por otro cristal. El adhesivo transparente son resinas o siliconas.

Los módulos estándar tienen un marco de aluminio. Los que no llevan marco, llamados laminados, se usan preferentemente para integración arquitectónica. Varios fabricantes de módulos ofrecen productos a medida del cliente en cuanto a tamaño, forma, tipo de células y disposición de estas, permitiendo una gran creatividad y adaptabilidad a los requerimientos arquitectónicos de la edificación existente.

Tejas solares y muros cortina
Diferentes compañías han desarrollado módulos especiales fotovoltaicos (FV) capaces de sustituir a las tejas tradicionales y con las mismas propiedades de impermeabilidad. Algunas compañías ofrecen productos FV con la misma forma y tamaño que las tejas o pizarras tradicionales, permitiendo una mejor integración o incluso la sustitución de las tejas existentes. Las células FV también pueden encapsularse formando módulos especiales que se pueden usar como elementos para dar sombra y controlar la radiación solar. Por razones de confort el acceso directo de luz debe evitarse. Y para ello nada mejor que las células FV, ya que necesitan luz directa. Además, se puede instalar un sistema automático que oriente los parasoles perpendicularmente al sol. De este modo, la producción de electricidad es máxima, al tiempo que se elimina la luz directa, pero no la indirecta, que pasa a través de estos dispositivos. Los parasoles, que se pueden usar en fachadas verticales o en tejados formando marquesinas, crean un ambiente claro y armonioso.

En cuanto al muro cortina ventilado es de hecho un elemento híbrido termo-FV que da electricidad y aire caliente. Consiste en dos paramentos, una pared interior y una exterior, separadas por una cámara de aire ventilada por convención natural o forzada. Gracias al flujo de aire se reduce la temperatura de las células FV mejorando su producción, y se elimina el efecto de "pared radiante", fría en invierno y caliente en verano.

Cómo integrar paneles fotovoltaicos en edificios
El área solar, obviamente debe ser dirigida al Sur (entre SE y SW) y libre de sombras. En todos los casos el área deberá adaptarse a los requerimientos arquitectónicos (por ejemplo transparencia, aislamiento térmico, etc). También hay que tener en cuenta el ahorro en materiales de construcción sustituidos. Una fachada habitualmente costará más que un tejado. (La foto de la izquierda corresponde al edificio Nexus, en Barcelona).

Los siguientes conceptos de técnicas de integración, con diferentes grados de integración, pueden ser aplicados a todas los elementos de energía solar:

– Independiente: es un método fácil y simple, muy utilizado en tejados planos y edificaciones ya existentes. Los paneles FV se montan sobre una estructura independiente del edificio. Así los paneles FV pueden situarse con la orientación e inclinación óptimas, pero puede presentar un impacto visual fuerte en el edificio. No hay ningún ahorro por sustitución de elementos.

– Sobrepuesto: otro buen método simple y fácil para edificios ya existentes. Los paneles FV se montan con una pequeña estructura sobre la piel del edificio y en paralelo con ella. El impacto visual no es tan fuerte. No hay ningún ahorro por sustitución de elementos.

– Integrado: en los siguientes casos los paneles FV tienen una función arquitectónica además de generar electricidad. Entonces algunos elementos de construcción se sustituyen produciendo en cada caso el correspondiente ahorro. Es la técnica más indicada para edificios nuevos. Ofrece un aspecto limpio y bonito.

– Revestimiento: vale para fachadas y tejados fríos. Una capa externa hecha por paneles FV que hace de impermeabilización se sitúa encima de una capa opaca que aísla térmicamente. La teja FV es una técnica especial para integración en tejados. Se necesita ventilación trasera de los paneles para obtener un buen rendimiento de las células. El ahorro es significativo.

– Cerramiento: apto para fachadas y tejados calientes. El panel FV hace de tejado o fachada. Se utilizan sistemas convencionales adaptados de acristalamiento (silicona estructural, "Montante-Travesaño"). También en FV una doble pared que cierra una cámara ventilada mejora las prestaciones térmicas y permite generar aire caliente para calefacción. El ahorro es máximo.

– Parasol: diferentes soluciones como toldos, etc, dan sombra al interior, protegiendo de la luz directa del sol y permitiendo el paso de luz indirecta. Permiten el uso de sistemas de seguimiento para optimizar la producción de electricidad. El ahorro es significativo.



		Células fotovoltaicas para cada necesidad En cuanto a las células fotovoltaicas, las más utilizadas provienen del mismo material base: el silicio. Pero diferentes tecnologías ofrecen células con características técnicas y estéticas propias. Las células monocristalinas son de 10 x 10 cm2 y 350 micras de espesor, con un rendimiento del 14-17%. Las células policristalinas de iguales dimensiones llegan a un rendimiento del 12%. Una tecnología diferente es la del silicio amorfo. Una fina capa de silicona (de unas micras) se deposita sobre un cristal que tiene una imprimación metálica transparente. Estas células, llamadas de capa fina, tienen una eficiencia del 5-8%. Las últimas tecnologías ofrecen células en diferentes colores y nuevos materiales base como Arseniuro de Galio (GaAs), Teluro de Cadmio (CdTe) o Diseleniuro de cobre e indio (CIS). Las células FV tienen que protegerse mediante un encapsulado con un cristal frontal y una protección trasera, formándose los módulos FV.
				Museo Nacional de Ciencia y Técnica de Cataluña, en Terrassa (Barcelona). Tiene una potencia instalada de 40 kWp y ocupa una superficie de 332 m2. La instalación se hizo el año pasado sobre un edificio ya existente.

Más información: Teulades i Façanes Multifuncionals. Tel: 93 575 36 66. Fax: 93 565 00 57. E-mail: info@tfm.es. Web: www.tfm.es