(BIPV) Energía Fotovoltaica Integrada en Edificios


La energía fotovoltaica integrada en el edificio (BIPV) tiene un doble propósito: sirve como capa exterior de una estructura y genera electricidad para uso in situ o para exportar a la red. Los sistemas BIPV pueden proporcionar ahorros en materiales y costos de electricidad, reducir la contaminación y aumentar el atractivo arquitectónico de un edificio.

Aunque se puede agregar una estructura como una actualización, el mayor valor para los sistemas BIPV se obtiene al incluirlos en el diseño inicial del edificio. Al sustituir materiales estándar por PV durante la construcción inicial, los constructores pueden reducir el costo incremental de los sistemas PV y eliminar costos y problemas de diseño para sistemas de montaje separados.

Los sistemas fotovoltaicos integrados en edificios se planifican durante la etapa de diseño arquitectónico y se agregan durante la construcción inicial. La energía fotovoltaica agregada al edificio (BAPV) se planifica y construye durante una modernización. Tanto BIPV como BAPV carecen de los racks y equipos de montaje de los sistemas fotovoltaicos tradicionales.

La mayoría de los diseñadores de sistemas solares integrados considerarán una variedad de tecnologías solares y sus posibles usos en comparación con las necesidades de los ocupantes del edificio. Por ejemplo, la fotovoltaica de película delgada semitransparente puede permitir la iluminación diurna natural y los sistemas térmicos solares pueden capturar energía térmica para generar agua caliente o proporcionar capacidad de calefacción y refrigeración de espacios.

BIPV - ejemplo de integración en azotea de una comunidad de propietarios ejemplo de integración en tejado instalado por Telpro Madrid

BIPV – ejemplo de integración en azotea de una comunidad de propietarios ejemplo de integración en tejado instalado por Telpro Madrid

Aplicaciones para energía fotovoltaica integrada en edificios (BIPV)

Datos breves: energía fotovoltaica integrada en edificios (BIPV)

  • Potencial técnico en España de alrededor de 1.000 GWp

  • Ventajas:

    • BIPV es un componente importante para reducir las emisiones de CO2 en los edificios (energía cero / energía adicional)
    • en muchas superficies ya acristaladas, la fotovoltaica se puede integrar con poco esfuerzo adicional
  • Desventajas:

    • Mayor esfuerzo de planificación debido a las interfaces entre los oficios y los diferentes reglamentos técnicos

    • Costos más altos debido a series de producción pequeñas, a menudo con un bajo grado de automatización y falta de estandarización.

    • La gama de productos debe ampliarse con productos funcional y estéticamente optimizados

Fachada: la energía fotovoltaica se puede integrar en los lados de los edificios, reemplazando las ventanas de vidrio tradicionales con paneles solares cristalinos o de película delgada semitransparentes. Estas superficies tienen menos acceso a la luz solar directa que los sistemas de techo, pero generalmente ofrecen un área disponible más grande. En aplicaciones de modernización, los paneles fotovoltaicos también se pueden utilizar para camuflar exteriores de edificios degradados o poco atractivos.
Tejados: en estas aplicaciones, el material fotovoltaico reemplaza al material del techo o, en algunos casos, al techo mismo. Algunas empresas ofrecen un techo solar integrado de una sola pieza fabricado con vidrio laminado; otros ofrecen “tejas” solares que se pueden montar en lugar de las tejas normales del techo.
Acristalamiento: se pueden usar células solares ultradelgadas para crear superficies semitransparentes, que permiten que la luz del día penetre y al mismo tiempo generan electricidad. Estos se utilizan a menudo para crear tragaluces fotovoltaicos o invernaderos.

ejemplo de integración en tejado instalado por Telpro Madrid

ejemplo de integración en tejado instalado por Telpro Madrid

Consideraciones de diseño de edificios

Una parte fundamental para maximizar el valor de un sistema BIPV es planificar tanto los factores ambientales como los estructurales, los cuales influyen en la economía, la estética y la función general de cualquier sistema solar. Proporciona funciones de envolvente del edificio como:

  • protección contra la intemperie (impermeabilización, protección solar);
  • aislamiento térmico;
  • protección contra el ruido;
  • iluminación diurna; y / o
  • la seguridad.

Factores medioambientales

  • Insolación: se refiere a la cantidad promedio de radiación solar recibida, generalmente calculada en kWh / m 2 / día. Es la forma más común de describir la cantidad de recursos solares en un área en particular.
  • Condiciones climáticas y meteorológicas: las altas temperaturas ambientales pueden disminuir la salida de los sistemas solares, y las nubes y los patrones de lluvia pueden afectar la salida del sistema y los requisitos de mantenimiento. Los altos niveles de contaminación del aire pueden requerir una limpieza regular para aumentar la eficiencia.
  • Sombreado: los árboles, los edificios cercanos y otras estructuras pueden bloquear el sol, reduciendo la salida del sistema fotovoltaico.
  • Latitud: la distancia desde el ecuador afecta el ángulo de inclinación óptimo para que los paneles solares reciban radiación solar.

Factores estructurales

  1. Requisitos de energía del edificio: el diseño de un sistema BIPV debe tener en cuenta si el edificio debe poder funcionar con total independencia de la red eléctrica, que requiere baterías u otros sistemas de almacenamiento de energía en el sitio.
  2. Diseño del sistema solar: el diseño del sistema fotovoltaico en sí está determinado por los requisitos energéticos del edificio y cualquier limitación estructural o estética que pueda limitar la elección de materiales. Los paneles de silicio cristalino tienen una mayor producción de electricidad por metro cuadrado, pero mayores costos y limitaciones de diseño. Los materiales de película fina generan menos electricidad por metro cuadrado, pero son menos costosos y pueden integrarse más fácilmente en más superficies.

Beneficios de BIPV

Los beneficios de BIPV son múltiples: BIPV no solo produce electricidad limpia en el sitio sin requerir un área de terreno adicional, sino que también puede afectar el consumo de energía de un edificio a través del uso de la luz del día y la reducción de las cargas de enfriamiento.

Por lo tanto, BIPV puede contribuir al desarrollo de edificios de energía neta cero. Al convertir techos y fachadas en activos generadores de energía, BIPV es el único material de construcción que tiene un retorno de la inversión (ROI).

Además, el uso diverso de los sistemas BIPV abre muchas oportunidades para que los arquitectos y diseñadores de edificios mejoren la apariencia visual de los edificios. Por último, pero lo que es más importante, los propietarios de edificios se benefician de la reducción de las facturas de electricidad y de la imagen positiva de ser reconocidos como “ecológicos” e “innovadores”.

ejemplo de integración en azotea de una comunidad de propietarios BIPV instalado por Telpro Madrid

ejemplo de integración en azotea de una comunidad de propietarios instalado por Telpro Madrid

BIPVT: un subconjunto de BIPV

Un subconjunto de BIPV es BIPV con recuperación de energía térmica, llamado BIPVT. Dichos sistemas producen calor y electricidad simultáneamente desde la misma superficie del edificio.

Cuando se utiliza aire como medio de recuperación de calor (BIPVT / a), la energía térmica extraída está disponible para uso directo para aplicaciones de baja temperatura (p. Ej., Precalentamiento de aire fresco). O mediante la mediación de una bomba de calor, para temperaturas más altas (p. Ej. calefacción de habitaciones, calentamiento de agua sanitaria).

El principal beneficio de BIPVT es que produce más energía por área de superficie que un sistema BIPV independiente. Un beneficio adicional es que, en condiciones de recuperación de calor. Las células fotovoltaicas estarán más frías que en un techo BIPV sin recuperación de energía térmica, mejorando así la eficiencia del módulo.

BIPV en España

Hay un enorme potencial de mercado para BIPV en España, lo que indica que se podrían generar alrededor de 71,34 TWh mediante la instalación de esta tecnología en edificios residenciales y comerciales / institucionales. La tendencia de construcción hacia edificios de varios pisos con alto acristalamiento en la última década ha aumentado aún más el área adecuada para BIPV.

Además, los avances tecnológicos con respecto a los materiales solares transparentes, coloreados, flexibles y eficientes desde el punto de vista energético permiten aplicaciones más amplias de BIPV.

Historias de éxito españoles. Hasta la fecha, se han realizado más de 50 proyectos BIPV comerciales, institucionales y varios residenciales más pequeños en España, lo que brinda nuevas oportunidades de mercado para los fabricantes de energía solar y la industria de la envolvente de edificios

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