Un grupo de investigadores chinos ha desarrollado un nuevo diseño de muro cortina fotovoltaico integrado al vacío (VPV) que, según afirman, puede combinar eficazmente la generación de energía fotovoltaica y el aislamiento térmico del edificio.
“Por primera vez, se ha propuesto un método de diseño multifuncional para muros cortina fotovoltaicos, cuyo objetivo es conciliar la demanda de diferentes funciones de los muros cortina fotovoltaicos, como la luz natural, las vistas y la generación de energía”, explica a pv magazine Jinqing Peng, autor principal de la investigación. “Ahora estamos optimizando la altura y la tasa de cobertura fotovoltaica de cada sección y, tras este estudio, cooperaremos con empresas para producir el muro cortina fotovoltaico con particiones”.
Los investigadores explicaron que los muros cortina fotovoltaicos con alta cobertura fotovoltaica pueden ser beneficiosos para un edificio, ya que pueden impedir que entren en él grandes cantidades de radiación solar, evitando así problemas de sobrecalentamiento. Por el contrario. Los muros cortina VPV con baja cobertura fotovoltaica pueden tener problemas de sobrecalentamiento, pero pueden ayudar a que el edificio requiera menos energía para iluminación y calefacción.
“Así pues, el diseño óptimo con un único objetivo de los muros cortina VPV es incapaz de equilibrar sus funciones restrictivas e incluso contradictorias”, afirmaron. “El objetivo principal de este estudio es equilibrar las compensaciones entre las distintas funciones del muro cortina VPV y mejorar su potencial de ahorro energético, garantizando al mismo tiempo el confort de los ocupantes”.
El sistema consta de un vidrio laminado fotovoltaico basado en células solares de teluro de cadmio (CdTe), una cavidad de aire y una lámina de acristalamiento al vacío. Los científicos grabaron las células solares en tiras mediante láser.
El sistema también se divide en secciones de luz diurna, vistas y tímpano según las distintas funciones, y la cobertura fotovoltaica de cada sección debe determinarse por separado. Las secciones de luz natural y vistas están diseñadas para proporcionar luz natural y una conexión visual con el exterior, mientras que la sección tímpano está destinada principalmente a la generación de energía. Esto permite modular las transmitancias de cada sección ajustando la densidad de las tiras de células fotovoltaicas.
El grupo chino simuló el rendimiento de la cortina VPV mediante los programas informáticos Radiance y EnergPlus y la técnica de orden de preferencia por similitud a la solución ideal (TOPSIS). Supusieron que el sistema se implantaba en un edificio privado de oficinas orientado al sur.
“Se supone que se trata de la planta intermedia de un edificio de gran altura con muro cortina de cristal y dimensiones de 2,7 m de altura, 4,0 m de profundidad y 3,0 m de anchura”, declararon los investigadores. “El muro cortina VPV estaba equipado en la fachada sur con una gran relación ventana-pared del 86%”.
La simulación demostró que la variación de la cobertura fotovoltaica de la sección de luz natural tiene un gran impacto en la iluminancia útil de la luz natural (UDI) y en el índice de deslumbramiento molesto (DGP). El deslumbramiento molesto es una sensación psicológica causada por la alta luminosidad, y la UDI se refiere a la cantidad de luz diurna útil para los ocupantes de un espacio.
Además, los académicos descubrieron que la configuración óptima del sistema requeriría una cobertura fotovoltaica del 20% en la sección de luz diurna, del 40% en la sección de visión y del 90% en la sección tímpano. “El muro cortina VPV óptimo, con coberturas fotovoltaicas del 50%, 40% y 90% en las secciones de luz natural, vistas y tímpano, logró una reducción del 34,5% en el índice de deslumbramiento, un incremento del 4,9% en el UDI, un incremento del 5,2% en el ratio de horas de energía neta nula (RNEH) y un aumento de 112,59 kWh de electricidad excedente”, explicaron también.
El sistema se describe en el estudio “Multi-function partitioned design method for photovoltaic curtain wall integrated with vacuum glazing towards zero-energy buildings” (Método de diseño particionado multifunción para muro cortina fotovoltaico integrado con acristalamiento al vacío hacia edificios de energía cero), publicado en Renewable Energy. El grupo de investigación está formado por científicos de la Universidad Jiao Tong de Shanghai y la Universidad de Hunan (China).
“En cuanto al coste de este sistema, el muro cortina fotovoltaico particionado sólo difiere del muro cortina fotovoltaico tradicional en la disposición de las tiras de células solares”, concluye Peng. “En consecuencia, no hay una diferencia de coste significativa entre los dos diseños, pero el muro cortina fotovoltaico particionado propuesto puede reducir el consumo de energía del edificio y producir más excedente de electricidad de generación”.
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