Soluciones de integración fotovoltaica en edificios: hacia edificios de balance energético cero
Comunicación presentada al II Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autores
- Laura Fernández, Dpto. Marketing, Onyx Solar
- Teodosio del Caño, Director Técnico, Onyx Solar
- Daniel Valencia, Dpto I+D+i, Onyx Solar
- Leonardo Casado, Dpto I+D+i, Onyx Solar
- Cristina Fernández, Business Development, Onyx Solar
- Isabel Sánchez, Onyx Solar
Resumen
Uno de los objetivos marcados por la UE para el Horizonte2020 es la lucha contra el cambio climático. En este sentido, se han articulado diversas políticas de ahorro energético como las dirigidas a 'edificios de balance energético cero' donde las fuentes de generación de energía renovables son esenciales. La integración fotovoltaica en edificios, conocida por sus siglas en inglés BIPV (Building Integrated Photovoltaics), permite alcanzar este objetivo al generar electricidad limpia y gratuita gracias al sol en el mismo punto de consumo. El material de construcción fotovoltaico de Onyx Solar tiene propiedades multifuncionales que mejoran la eficiencia energética del edificio proporcionándole un mayor aislamiento térmico y acústico, permitiendo ahorros gracias al paso de la luz natural, aumentando el confort interno de los usuarios filtrando las radiaciones solares dañinas para la salud y reduciendo las emisiones de CO2.
Introducción
El actual modelo de consumo energético basado en la utilización de combustibles fósiles es totalmente insostenible. No sólo porque la creciente demanda de energía está reduciendo las reservas, sino por las claras evidencias de impacto medioambiental (emisión de gases contaminantes, calentamiento global, etc.) que de su uso se derivan.
En concreto, los edificios son los responsables de más del 40% del consumo final de energía y del 70% de la electricidad demandada. Una electricidad que se genera a grandes distancias de los lugares de consumo y de la que aproximadamente el 15% se pierde en su distribución.
Para solucionar ese problema, es necesario apostar por medidas que nos permitan un ahorro energético, una mayor eficiencia de los recursos empleados, y la posibilidad de un modelo de Generación Distribuida a través de pequeñas instalaciones que generan electricidad donde más se necesita, en los edificios de nuestras ciudades.
Esta problemática actual ha propiciado una mayor concienciación y un cada vez más extendido compromiso gubernamental de cara a aplicar políticas de ahorro energético y el fomento del uso de las energías renovables. Dentro de este marco, se publicó la Directiva Europea 2002/91/CE de Ahorro Energético en Edificios (European Energy Performance of Buildings Directive-EPBD), ya derogada y sustituida por la nueva directiva 2010/31/UE, que junto con el SetPlan2020 (Strategic Energy Technology Plan) tienen como objetivo disminuir la demanda energética por edificio a un valor crítico de 70 kWh/m2 para el año 2020, además de reducir un 20% el consumo energético primario en la UE, reducir un 20% las emisiones de gases de efecto invernadero desde el año 1990 y elevar la contribución de las energías renovables al 20% del consumo total.
En esta coyuntura, el mercado de la edificación sostenible (Green Building) ha crecido exponencialmente en los últimos 5 años y conceptos como edificios de balance neto (Zero-Net Energy), edificios de emisiones neutras (carbon neutral buildings) o estándares Passivhaus son ya cotidianos dentro del sector de la edificación como buenas prácticas arquitectónicas.
Teniendo en cuenta la situación descrita con anterioridad y los compromisos en materia de energía que la UE ha prefijado para el 2020, la presente comunicación pretende demostrar la aplicación de las tecnologías solares de integración arquitectónica BIPV (Building Integrated Photovoltaics) en edificios ya existentes como medida de rehabilitación o para edificios de nueva construcción que combina propiedades activas y pasivas en materia de eficiencia energética.
Soluciones Constructivas Multifuncionales con Propiedades Activas-Pasivas: Building Integrated Photovoltaics
En lo que se refiere al Sector de la Energía Solar Fotovoltaica y sus aplicaciones en edificación, hasta la fecha se ha optado por la inversión en productos estándares de bajo coste cuyo principal valor añadido radica en la generación de energía eléctrica sin prestar atención a su aspecto estético final en el edificio. Fruto de esta situación, tecnologías emergentes BIPV comienzan a penetrar en el mercado de nueva construcción y de la rehabilitación mediante la sustitución de elementos constructivos convencionales por soluciones constructivas fotovoltaicas multifuncionales que combinan propiedades activas, como la capacidad para generar energía fotovoltaica in-situ, con otras pasivas, asociadas al confort interno y a la mejora de la envolvente como la filtración de la radiación ultravioleta e infrarroja, el aislamiento térmico y acústico, el paso homogéneo de la luz natural y la reducción las emisiones de CO2 a la atmósfera.
Proyecto, Material y Métodos
En este sentido, Onyx Solar ha desarrollado diversas soluciones constructivas fotovoltaicas como lucernarios, fachadas ventiladas, muros cortina, marquesinas, parkings o suelos transitables entre otras.
Como ejemplo de un caso real de lucernario fotovoltaico, a continuación se explica el proyecto del Edificio LUCIA en Valladolid.
El edificio Lanzadera Universitaria de Centros de Investigación Aplicada (LUCIA) forma parte de las infraestructuras del Campus Miguel Delibes de la Universidad de Valladolid (UVA). Se trata de un edifico sostenible donde la energía se produce mediante un sistema de trigeneración con biomasa que genera la electricidad necesaria, calefacción, agua caliente y refrigeración. Se utiliza también energía fotovoltaica en la que ha colaborado Onyx Solar con dos lucernarios y pozos geotérmicos. Se genera así un Edificio de Energía Nula, donde todas las energías utilizadas son renovables.
El edificio opta a certificación LEED PLATINO (leadership in Energy and Enviromental Desing) y calificación superior a cuatro hojas en la herramienta VERDE (GBCEspaña). Además, ha recibido uno de los Premios de Construcción Sostenible promovidos por la Junta de Castilla y León y aspira ser un referente europeo de construcción energéticamente eficiente al ser un edificio 'cero emisiones'.
¿Qué aportan nuestras soluciones?
La entrada de luz natural es uno de los sistemas de ahorro energético más eficiente. Nuestros vidrios fotovoltaicos semitransparentes reducen la iluminación artificial necesaria para llenar de luz un espacio y actúan como filtro solar absorbiendo gran parte de la radiación ultravioleta e infrarroja. Además, la cámara de gas que forma parte de la estructura del vidrio optimiza el rendimiento térmico del producto. En otras palabras, un lucernario fotovoltaico aporta soluciones multifuncionales mediante las cuales no sólo se genera electricidad in-situ, sino que además facilita una iluminación natural gracias al solar mejorando el confort interior de los ocupantes del edificio y evita el envejecimiento prematuro de los materiales.
¿Qué metodología y material se han implementado?
Para esta modulación de lucernario se ha diseñado un triple vidrio laminado con cámara de aire y doble vidrio laminado interior de dimensiones 2120 x 1245 mm; donde la configuración del vidrio se muestra a continuación:
El grado de transparencia del vidrio fotovoltaico es del 10% con una potencia instalada de 42 Wp/m2. Esta transparencia es elegida en función de la configuración del lucernario para asegurar el mayor grado de confort térmico interior (para el sol de verano, muy vertical, se necesita un grado de transparencia menor, que absorba en mayor medida la radiación solar).
Resultados
En el siguiente cuadro se muestran los valores de la intervención realizada con tecnología de silicio amorfo y un grado de transparencia del 10% en las superficies de los lucernarios (norte y sur) del edificio LUCIA.
Considerando el resultado conjunto de ambas intervenciones -superficie total de 124,2 m2, potencia nominal instalada de 5.215,0 Wp-, a través de la tecnología fotovoltaica se alcanzaría una producción total de energía de 5.552 kWh/año. Esta energía generada por la instalación fotovoltaica tendría una repercusión en 277.600 horas de luz, (Cálculo realizado con bombillas de bajo consumo de 20W-intensidad de luz equivalente a una bombilla incandescente tradicional de 100W-)
Por otra parte, extrapolando la producción anual de la propuesta y adecuándola a los datos de 'mixing' energético extraídos del informe de la IEA para España (International Energy Agency, 0,67 Kg CO2/kWh) está instalación garantiza evitar la emisión anual de 3,7 Toneladas de CO2.
Discusión y Conclusiones
En la presente comunicación se ha tratado de dar una visión general de la integración arquitectónica de soluciones solares fotovoltaicas en edificios y se ha expuesto un caso real de integración de un lucernario fotovoltaico en un edificio de nueva construcción donde se ve como Onyx Solar ha contribuido con sus vidrios fotovoltaicos a realizar una edificación sostenible. En este sentido, se ha tratado de demostrar la perfecta alineación de la tecnología de Onyx Solar con las principales políticas energéticas vigentes en la UE en materia de cambio climático.