Energía solar fotovoltaica integrada en edificios: Los sistemas BIPV de la A a la Z
¿Qué son los sistemas BIPV?
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La construcción contribuye en gran medida al cambio climático, y el sector de la construcción representa el 38% de las emisiones mundiales de carbono.
Y ya que las emisiones de CO2 procedentes de las actividades de construcción alcanzaron un máximo histórico de alrededor de 10 GtCO2 en 2021 (un aumento del 5% en comparación con 2020), está claro que la industria de la construcción necesita un método más ecológico para combatir el cambio climático y al mismo tiempo satisfacer la demanda de una población en crecimiento.
Ahí es donde la energía solar fotovoltaica integrada en edificios (BIPV) puede ayudar. BIPV es una forma de sistema solar que puede utilizarse como parte funcional convencional de un edificio y al mismo tiempo generar electricidad a partir de la energía solar.
BIPV puede sustituir elementos de construcción tradicionales, como techos, fachadas y tragaluces, lo que supone un interesante avance para incorporar perfectamente la energía solar fotovoltaica a las estructuras arquitectónicas modernas.
Los sistemas BIPV ya se han incorporado en una amplia variedad de edificios en todo el mundo. Desde la emblemática Escuela Internacional de Copenhague en Dinamarca, cuyos sistemas BIPV de 700 kW alimentan el 50% del consumo total anual de electricidad de la escuela, hasta el impresionante edificio Solar Ark en Japón. Los sistemas BIPV del Solar Ark generan 630 kW a partir de más de 5.000 paneles solares, lo que suma alrededor de 500.000 kWh de energía al año.
Con un mercado mundial de BIPV que alcanzó un valor aproximado de $10.800 millones de dólares en 2022, está claro que los BIPV han llegado para quedarse, y que cada vez más gente busca soluciones ecológicas para la generación de energía.
En este artículo, analizaremos las diferencias entre los sistemas BIPV y los sistemas fotovoltaicos (PV) convencionales, las diferentes formas que puede adoptar la tecnología BIPV, sus ventajas y algunos ejemplos reales de sistemas BIPV en todo el mundo.
¿Cuáles son las diferencias entre BIPV y los sistemas fotovoltaicos convencionales?
En primer lugar, es importante aclarar las diferencias entre los sistemas fotovoltaicos convencionales (también conocidos como BAPV o energía solar fotovoltaica aplicada a edificios) y los sistemas BIPV.
Una diferencia clave es que, en los sistemas BIPV, los módulos fotovoltaicos forman parte de la arquitectura del edificio y están integrados en la propia construcción. Como los sistemas BIPV forman parte estructural del edificio, a diferencia de los sistemas fotovoltaicos tradicionales, no requieren armazones ni equipos de montaje.
Los sistemas BAPV convencionales, por el contrario, están acoplados al edificio, lo que significa que pueden desmontarse y sustituirse. Cuando se planifican BIPV durante la fase arquitectónica de la construcción, los BAPV se pueden adaptar fácilmente más adelante en el proceso de construcción.
Otra diferencia entre BIPV y BAPV es que en los sistemas BIPV, los módulos fotovoltaicos también cumplen funciones prácticas en el edificio, como proporcionar aislamiento o resguardo, además de cumplir la función principal de suministrar energía al edificio.
Además, a diferencia de los proyectos BAPV, en los que los paneles solares suelen instalarse en techos, los proyectos BIPV tienen mucho más espacio libre potencial para aprovechar. Podría utilizar la fachada del edificio para generar energía solar que, al absorber los rayos del sol, también reducirá la temperatura interior del edificio.
Mientras que los sistemas BAPV convencionales se utilizan simplemente para generar electricidad para el edificio utilizando energía solar y no cumplen ninguna función adicional más allá de eso.
A la hora de decidir si utilizar BIPV o BAPV, los arquitectos pueden considerar cómo adaptar estas tecnologías solares a las necesidades específicas de los ocupantes del edificio.
Por ejemplo, además de generar electricidad, los sistemas BIPV pueden proporcionar beneficios adicionales, como la incorporación de PV de película delgada semitransparente para iluminación natural o la integración de sistemas solares térmicos para la captación de energía térmica, que puede utilizarse para el suministro de agua caliente o la calefacción y refrigeración de espacios.
¿Cuáles son las diferentes formas de BIPV?
Hay muchas formas diferentes en las que los BIPV están configurando el futuro de nuestros edificios. Aquí describiremos algunas de las formas más comunes de BIPV que se pueden ver en la arquitectura moderna.
En primer lugar, está el techo solar completo. En este caso, los paneles solares forman el techo de un edificio, utilizando losas solares (a veces conocidas como tejas solares) para convertir cualquier superficie orientada al exterior en un generador de energía.
Luego está la fachada solar. Aquí es donde se utilizan módulos PV de película delgada en superficies curvas o fachadas semitransparentes para maximizar la eficiencia energética del edificio. Esto es especialmente útil en estructuras arquitectónicas que no tienen una forma convencional, ya que los módulos fotovoltaicos de película delgada son más flexibles y se pueden doblar más fácilmente que los paneles más gruesos diseñados para superficies planas.
Por último, otra forma popular de BIPV se observa en ventanas y tragaluces solares. Estos no sólo mantienen el flujo de luz natural en la habitación, sino que también generan electricidad a partir de la energía solar.
¿Cuáles son las ventajas de BIPV?
Eficiencia energética
Al capturar la energía solar para generar electricidad, los sistemas BIPV hacen que el edificio dependa de menos recursos energéticos para abastecerse. Como la energía solar es un recurso completamente renovable, esto reduce la dependencia en fuentes tradicionales finitas como el gas o el carbón.
Estética
A diferencia de los paneles solares BAPV tradicionales, los BIPV se integran en el diseño del edificio. Esto permite a los arquitectos integrar los módulos PV como parte intrínseca de la identidad visual del edificio, con el sistema BIPV combinando forma y función.
Los arquitectos suelen preferir esta opción, ya que consideran que los paneles solares de los sistemas BAPV convencionales, con sus soportes y fijaciones, son un elemento “agregado” que resta valor a la apariencia del edificio.
Como parte de la estructura integral del edificio, los módulos BIPV también se pueden personalizar en tamaño, color y forma para adaptarse mejor al diseño general. Esto les permite integrarse a cualquier estructura, desde casas hasta rascacielos.
Costos operativos reducidos
Los sistemas BIPV no son sólo una forma de energía más ecológica, también se consideran una sabia decisión financiera. Al disminuir las facturas de energía, se reducen significativamente los costos operativos de los sistemas BIPV.
Estos costos reducidos de materiales y electricidad también implican que el edificio obtiene un mejor retorno de la inversión, lo que convierte a los sistemas BIPV en una buena opción para la sostenibilidad financiera y ambiental a largo plazo.
Confiabilidad
Una vez instalados, los sistemas BIPV son más confiables y requieren un mínimo mantenimiento.
A largo plazo, esto significa que los edificios pueden contar con una generación de energía estable sin necesidad de mantenimiento y conservación periódicos, lo que reduce aún más sus costos iniciales.
Diseño compacto
Dado que los sistemas BIPV pueden integrarse en las paredes exteriores, las ventanas o el techo de un edificio, no ocupan espacio adicional con soportes ni fijaciones voluminosas.
Al elegir una solución que tenga en cuenta el espacio desde el principio del proceso de diseño del edificio, los arquitectos y las empresas constructoras pueden garantizar que los sistemas BIPV optimicen cada centímetro de espacio para una captación y generación de energía más eficientes.
Antes de emprender cualquier proyecto BIPV, asegúrese de consultar con los operadores locales para garantizar que su proyecto cumple las leyes y regulaciones.
Menos polución
Al generar energía limpia sin emitir contaminantes ni gases de efecto invernadero, los sistemas BIPV son una excelente forma de reducir masivamente la huella de carbono de un edificio.
Además, especialmente en los países cálidos que reciben mucha luz solar, existe otro beneficio adicional del uso de sistemas BIPV: El uso de BIPV para proporcionar sombra y aislamiento a un edificio también puede ayudar a reducir su consumo total de energía.
Darle sombra a las ventanas con sistemas BIPV, por ejemplo, puede ayudar a reducir la cantidad de calor que ingresa al edificio. Esto, a su vez, minimiza el uso de aire acondicionado y otros sistemas de refrigeración que consumen mucha energía, reduciendo así el consumo de energía y las emisiones de carbono asociadas.
Los microinversores de Hoymiles desempeñan un papel importante en los sistemas BIPV
Para obtener los mejores resultados de los sistemas BIPV, es especialmente importante incorporarlos en el diseño inicial del edificio, reemplazando materiales tradicionales como las tejas de los techos por componentes PV como tejas fotovoltaicas, por ejemplo.
Al integrar BIPV en el diseño arquitectónico desde el principio, se reducen los gastos adicionales de cualquier adición tardía de sistemas BAPV, que podría no encajar con el diseño del edificio, junto con las molestias de instalar sistemas de montaje independientes.
Asimismo, en los proyectos BIPV, la mayor superficie de los módulos PV conlleva a que sea más probable que algunos de los paneles solares estén a la sombra en determinados momentos del día o entre distintas estaciones. Para compensar esto, los microinversores de Hoymiles permiten que cada módulo PV funcione de forma independiente. Esto garantiza que los módulos en la sombra no comprometan la potencia de generación de otros módulos del sistema.
Pero cuando se trata del funcionamiento interno de BIPV, hay un problema. A diferencia de los proyectos solares convencionales, los BIPV no cuentan con una estructura existente (como un techo, por ejemplo) de la que puedan hacer uso. Cualquier peso adicional podría causar daños al sistema BIPV o hacerlo demasiado pesado instalarlo en edificios de forma segura, por lo que es necesario evaluar cualquier posible adición.
Y también implica que los inversores utilizados en estos proyectos deben ser livianos.
En Hoymiles, ofrecemos microinversores pensados para proyectos BIPV, por lo que son lo suficientemente compactos y livianos para adaptarse a cualquier sistema BIPV.
En China, una estación de ferrocarril utilizó microinversores de Hoymiles en sus paneles BIPV del techo para asegurarse de poder aprovechar la energía solar limpia sin agregar ninguna carga innecesaria a la estructura.
Y en Finlandia, los microinversores de Hoymiles se utilizaron en las tejas BIPV del techo de una cabaña junto a un lago, para aprovechar al máximo el sol del verano manteniendo la estructura liviana y eficiente.
Conclusión
En un mundo que se enfrenta al cambio climático y un sector de la construcción que contribuye con el 38% de las emisiones globales de carbono, BIPV ha surgido como una solución transformadora.
Al combinar forma y función para aprovechar la energía solar y generar electricidad al tiempo que se integra perfectamente en la arquitectura, BIPV ayuda a reducir la dependencia a otras fuentes de energía, ofrece flexibilidad estética y reduce los costos operativos.
Y lo que es más importante, BIPV reduce significativamente la contaminación al generar energía limpia. Con un floreciente mercado mundial de BIPV valorado en unos $10.800 millones de dólares en 2022, está claro que los BIPV se están convirtiendo rápidamente en una opción clave para la tecnología de energía ecológica en el panorama de la construcción.
