Los módulos Building Integrated Photovoltaics (BIPV) sustituyen a elementos constructivos tradicionales como tejas, marquesinas, sistemas de la fachada, ventanas, o claraboyas. Como las células fotovoltaicas suelen estar encapsuladas entre capas de vidrio, los módulos BIPV son especialmente adecuados para sustituir soluciones arquitectónicas basadas en este material.
Por otro lado, uno de los parámetros del acristalamiento que influye en el rendimiento energético de los edificios es el solar heat gain coefficient (SHGC), que depende en gran medida de la transmitancia total de energía solar. Este valor es una propiedad del sistema de acristalamiento y se desea que sea lo más bajo posible durante las estaciones cálidas para reducir la radiación solar que entra en el edificio y, por tanto, el consumo eléctrico para refrigeración.
Sin embargo, durante las estaciones frías, los sistemas de acristalamiento con altos valores de SHGC son deseables para permitir que la radiación solar entre en el edificio y lo caliente a través del efecto invernadero, para reducir el consumo de calefacción. Por desgracia, la mayoría de los sistemas de acristalamiento tienen un valor determinado de SHGC que no puede ajustarse entre estaciones.
Como las células fotovoltaicas suelen ser opacas, su introducción en las soluciones de acristalamiento reduce su transmitancia solar total y, por tanto, su SHGC. Sin embargo, la proporción de superficie cubierta con células solares debe equilibrar la producción fotovoltaica y la transmitancia luminosa, por lo que la reducción del SHGC está limitada por los requisitos de iluminación natural del edificio durante el invierno.
El sistema low concentration photovoltaic skylight (LCSK), desarrollado en el entorno del proyecto de I+D europeo PVSites (Grant agreement No 691768) por Tecnalia y un equipo de investigadores del Basque Research and Technology Alliance (BRTA), la Universidad de Grenoble y el Departamento de Ingeniería de la facultad de Bilbao, está compuesto por un vidrio fotovoltaico semitransparente de doble laminación y lentes Fresnel sobre él. Las lentes están compuestas por un vidrio templado de bajo contenido en hierro de 4 mm y una película de polimetilmetacrilato (PMMA) adherida a su superficie inferior. Los científicos determinaron que el sistema LCSK es especialmente atractivo para latitudes entre 30 y 45 grados, aunque pueden utilizarse en lugares de latitud 20 y 50 grados.
La eficacia de este sistema BIPV de baja concentración se probó en una configuración de lucernario utilizando dos bancos de pruebas situados en Le Bourget du Lac, en Francia, y cerca de Bilbao, en España. Se llevó a cabo una campaña de pruebas comparativas de un año de duración para analizar el comportamiento térmico y el rendimiento eléctrico del LCSK y, en la medida de lo posible, su impacto en el consumo energético del edificio para calefacción y refrigeración además del confort térmico interior.
El resultado más interesante del sistema LCSK fue el aumento de la producción de electricidad durante el verano, un 20% extra y un 10% anual, debido a la desviación parcial de la luz hacia las células solares. Mediante el uso de lentes Fresnel estáticas, se consiguió desviar la radiación solar hacia las células solares durante la primavera-verano pero permitió que la luz entre en el edificio durante el otoño-invierno. Esto supone dos ventajas durante la primavera-verano: mayor producción fotovoltaica y menor demanda de refrigeración en el edificio, que se redujo hasta en un 20%.
El sistema parece ser robusto, por lo que no es sensible a pequeños cambios como ligeras desviaciones de las lentes, pequeña suciedad u otros elementos. Debido al escaso número de piezas y a su diseño, es fácil de integrar con las actuales estructuras actuales de claraboyas. Aunque se deben tener en cuenta algunas limitaciones en el diseño, como la anchura limitada de las lentes de 1 m por razones estructurales, y algunos requisitos de forma geométrica de la estructura.
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