11 de marzo de 2021
Los Sistemas de Energía Eléctrica Fotovoltaica Integrada en el Edificio, habitualmente llamados BIPV (Build Integrate Photovoltaics) son piezas, productos o sistemas para la construcción que además generan electricidad a partir de la energía solar. Su objetivo es que se integren a la perfección en un edificio, reemplazando los materiales de construcción convencionales por los materiales BIPV.
Los Sistemas de Energía Eléctrica Fotovoltaica Integrada en el Edificio (BIPV), no solo producen electricidad, sino que también forman parte del edificio. Por ejemplo, un tragaluz BIPV es un componente integral de la envolvente del edificio, así como un sistema de energía eléctrico solar que genera electricidad para el edificio. Estos sistemas solares son, por tanto, materiales de construcción multifuncionales y es aquí donde tienen su gran virtud.
El elemento base para un material BIPV es el módulo fotovoltaico. En aplicaciones BIPV, a costa de perder eficiencia, los módulos fotovoltaicos pueden tener baja densidad de silicio e incluso ser transparentes o ligeramente transparentes. Esto permite resultados estéticos adecuados como los presentados en las imágenes de este artículo. En los módulos fotovoltaicos, las células solares individuales están interconectadas y encapsuladas en varios materiales (acorde a las necesidades de la construcción) para formar un módulo fotovoltaico completo. Los módulos se unen en una serie eléctrica cableados eléctricamente para formar una matriz fotovoltaica. La luz del sol que incide sobre las células solares induce el efecto fotovoltaico, generando energía eléctrica en corriente continua. Esta energía se puede usar para almacenar en un sistema de baterías o alimentar a un inversor que transforma y sincroniza la energía en electricidad de corriente alterna, la utilizada en nuestras casas. La electricidad se puede utilizar en el edificio o, incluso, exportar a la distribuidora eléctrica a través de la conexión a la red eléctrica pública (el llamado vertido de excedentes).
Con un doble propósito por tanto, un sistema BIPV es un componente integral de la estructura exterior del edificio que convierte la energía solar en electricidad y, al mismo tiempo, proporciona funciones de envolvente del edificio como:
Los sistemas BIPV pueden instalarse durante la fase de construcción de un edificio o implementarse en el curso de una remodelación de un edificio existente cuando uno de los componentes de la envolvente necesita ser reemplazado. En general, hay tres áreas principales de aplicación para BIPV: techos (tejados y tragaluces); fachadas (revestimientos, muros, ventanas); sistemas integrados externamente (balconeras, celosías de entrada de luz y resguardo de intimidad).
Los beneficios de BIPV son enormes, ya que no solo producen electricidad, sino que también pueden afectar al consumo de energía de un edificio a través del uso de la luz de día y la reducción de las cargas de enfriamiento. Por lo tanto, el BIPV es un gran aliado para contribuir a lograr edificios con energía neta cero. Al convertir techos y fachadas en activos generadores de energía, el BIPV es el único material de construcción que tiene, curiosamente, un retorno de la inversión.
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».
Los sistemas de montaje en tejado se utilizan para instalar módulos fotovoltaicos convencionales en tejados con un kit estandarizado de componentes como marcos, abrazaderas, capas estancas, etc. Los paneles se insertan en una parte del tejado definida geométricamente, y a la misma altura que el resto del material de tejado convencional.
Las soluciones BIPV en los tejados pueden ofrecer otras alternativas en las que el diseño arquitectónico implica una integración tanto estética como funcional y constructiva. A menudo se trata de un concepto de techo solar completo, de modo que la superficie del techo se concibe como un colector solar para la producción de energía, eliminando total o parcialmente las tejas convencionales y utilizando “tejas fotovoltaicas”, con capacidad también de dar la estanqueidad, la resistencia mecánica y la seguridad, que la construcción del edificio requiere, garantizando una integración funcional y constructiva adecuada de todo el sistema del tejado.
Estos laminados fotovoltaicos vidriados para techos a menudo se fabrican con celdas de silicio cristalino con espaciado ajustado o con una película delgada ranurada con láser que proporciona una visión filtrada, encapsulada dentro de los paneles con envolvente de vidrio. Se pueden utilizar como parte de un techo semitransparente (el tragaluz). La capa funcional transparente (vidrio) se reemplaza por paneles fotovoltaicos, mientras que la parte portante está equipada para los pasos de cableado eléctrico. El patrón y el ensamblaje de la celda pueden proporcionar el control adecuado de la luz solar y del día reemplazando las tradicionales persianas externas y definiendo una apariencia arquitectónica particular e incluso estéticamente agradable.
Un muro es típicamente un sistema de envolvente de edificio continuo en el que las paredes exteriores no son estructurales. Un muro cortina cumple con todos los requisitos de la envolvente del edificio, como soporte de carga, aislamiento térmico, impermeabilización y aislamiento acústico. Dado que la energía fotovoltaica está completamente integrada en un complejo sistema de revestimiento del edificio, cuando se utilizan muros cortina de alto acristalamiento los parámetros de energía relacionados con el control de la ganancia solar, como el confort térmico y visual, están estrictamente relacionados con el diseño fotovoltaico. De manera similar a los tragaluces, la capa funcional transparente (vidrio) se reemplaza por un panel de vidrio activo fotovoltaico, mientras que la parte de carga, representada por el marco, está equipada para los pasajes de cableado eléctrico.
Los edificios también pueden tener «accesorios solares» integrados en el diseño. Estos componentes pueden incluir balcones, parapetos, particiones al aire libre, sistemas de sombreado (típicamente techo de galería) y varios otros elementos. El control del microclima interior, especialmente en los sistemas de fachada acristalada, suele requerir el uso de dispositivos de sombreado destinados a seleccionar la radiación solar para asegurar el bienestar termohigrométrico y visual mediante un uso adecuado de la iluminación natural.
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