Una nueva investigación realizada en Marruecos indica que la integración de materiales de construcción de origen biológico producidos localmente con paneles fotovoltaicos podría contribuir a lograr la neutralidad de carbono en las viviendas rurales. Según los científicos, las propiedades térmicas de los muros de base biológica han sido mejoradas recientemente por la industria de la construcción, y los precios se mantienen en niveles “ultrabajos”.
“La investigación hace hincapié en lograr un importante ahorro energético y mejorar el confort interior mediante la integración de sistemas fotovoltaicos y materiales de base biológica”, explicó a pv magazine la investigadora Sara El Hassani. “Utilizamos una combinación de estrategias pasivas y activas: los enfoques pasivos incluyen el uso de materiales ecológicos locales para el aislamiento, mientras que los enfoques activos implican la introducción de técnicas de energías renovables”.
Utilizaron fibra Alfa de producción local como adobes y tierra arcillosa local como aglutinante, mezclados en una proporción ponderal del 8%. También crearon una muestra de comparación utilizando únicamente tierra arcillosa. Estas mezclas se prensaron en un molde para crear ladrillos experimentales para su análisis. Tras probar los ladrillos, crearon y simularon un perfil térmico para cada uno de ellos en un caso práctico.
“El edificio consta de dos dormitorios y un salón, con una superficie total de 40 m2”, explican los académicos. “Para que sea representativo, se supone que el edificio se encuentra en la ciudad de Oujda y está ocupado por tres personas”.
Los investigadores mejoraron la resistencia térmica de un muro de 45 cm de grosor de 0,549 m2K/W en los ladrillos sólo de tierra arcillosa a 1,125 m2K/W en la mezcla combinada. También aumentaron el desfase temporal de la envolvente del edificio de 18,5 horas a 23,2 horas. El retardo mide la rapidez con que un material responde a los cambios de temperatura.
En condiciones climáticas semiáridas simuladas en el este de Marruecos, el biomaterial demostró un comportamiento inteligente, según informó el equipo de investigación.
“Por ejemplo, en el día más frío, la pared de biomaterial aumenta la temperatura interior hasta 1 ºC, lo que podría ser muy eficaz en el consumo energético de los edificios durante las estaciones invernales”, señalaron los investigadores. “Además, en el día más caluroso, la misma mezcla ha provocado una reducción de hasta 2 ºC”.
En conjunto, los muros de base biológica redujeron las cargas máximas simuladas de calefacción en torno a un 24,3%, y las de refrigeración, en torno a un 26,7%.
“Todos estos hallazgos apoyan el uso de fibras vegetales como práctica sostenible en el desarrollo de adobes locales y eficientes para mejorar la calefacción y la refrigeración pasivas en regiones rurales áridas y semiáridas”, afirman los científicos.
Los investigadores procedieron a determinar el sistema fotovoltaico necesario para la casa del estudio de caso basándose en las cargas de calefacción. Con un software de optimización, identificaron el sistema más rentable, con 6,01 kW de capacidad.
El coste total de este sistema, incluidos los costes de capital, funcionamiento y sustitución, menos un valor de recuperación al final de su vida útil de 25 años, ascendió a 11.560 dólares. Con estos valores, el sistema alcanzó un LCOE de 0,218 dólares/kWh.
“Estos resultados indican que combinar la energía solar disponible con materiales de construcción biológicos producidos localmente puede ser un método viable para conseguir la neutralidad de carbono y construir viviendas rurales de bajo coste y gran eficiencia energética”, afirman los investigadores.
Su estudio, “Towards rural net-zero energy buildings through integration of photovoltaic systems within bio-based earth houses: Case study in Eastern Morocco” (Hacia edificios rurales de energía neta cero mediante la integración de sistemas fotovoltaicos en casas de tierra de base biológica: Estudio de caso en el este de Marruecos), se publicó recientemente en Solar Energy. El grupo de investigación está formado por científicos de la Universidad Mohammed I y del Parque de la Energía Verde. Afirmaron que en el futuro intentarán desarrollar un sistema fotovoltaico autónomo dentro de un prototipo de edificio de base biológica.
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