Científicos daneses revelan cómo el color y la ventilación mejoran la eficiencia de paneles solares integrados en edificios
25 octubre, 2024
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**Científicos daneses revelan resultados de un año de análisis sobre paneles fotovoltaicos integrados en edificios**
Un equipo de investigadores de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU) ha llevado a cabo un estudio exhaustivo durante un año para evaluar el rendimiento de diferentes tipos de paneles fotovoltaicos integrados en edificios (BIPV, por sus siglas en inglés). El experimento se centró en analizar cómo factores como la ventilación trasera y los colores de los paneles afectan la eficiencia energética de estos sistemas.
El sitio de prueba consistió en un contenedor de oficina móvil con una estructura de aproximadamente 3 metros por 9 metros. Sobre este, se montaron fachadas prefabricadas con elementos de pared cortina, compuestas por un marco de aluminio y 200 mm de aislamiento de lana mineral. En algunas secciones, los módulos fotovoltaicos se instalaron con ventilación trasera, mientras que en otras se fijaron directamente al aislamiento, actuando como una pantalla contra la lluvia.
### Diferentes configuraciones de ventilación y colores
En la fachada sur del contenedor, se instalaron 16 módulos sin color para evaluar el impacto de la ventilación trasera. Los módulos sin ventilación se colocaron a diferentes distancias del aislamiento, variando entre 0 y 30 mm. Los módulos con ventilación trasera, por otro lado, se montaron con separaciones de aire que iban desde 50 mm hasta 200 mm, utilizando soportes horizontales para permitir la ventilación natural.
En la fachada oeste, se probaron cinco módulos de diferentes colores (rojo, gris, verde, beige y terracota), además de un módulo de referencia sin color. Estos paneles no contaban con ventilación trasera y se laminaron con capas de encapsulante y pigmentos de color entre la matriz de células y el vidrio frontal.
### Resultados del rendimiento energético
El estudio, que abarcó desde septiembre de 2022 hasta agosto de 2023, reveló diferencias significativas en el rendimiento de los módulos según su color. Los paneles de referencia y los de color verde presentaron los ratios de rendimiento (PR) más bajos, con un valor anual de 0,86. En contraste, los módulos de color gris, beige y terracota mostraron ratios ligeramente superiores, entre 0,88 y 0,89. Sorprendentemente, el panel rojo destacó con un PR de 0,95, lo que los investigadores atribuyen en parte a ganancias espectrales en las horas de la tarde, que pueden llegar a ser hasta un 10% más altas en las últimas horas del día.
En cuanto a la ventilación trasera, los módulos con mejor ventilación mostraron una diferencia de temperatura entre un 40% y un 50% menor en comparación con los módulos sin ventilación, lo que se tradujo en un aumento del 6% en el rendimiento anual.
### Simulaciones y validación de modelos
Para validar los resultados obtenidos, los investigadores utilizaron el modelo SAM (System Advisor Model) del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) de Estados Unidos. Se simularon cuatro escenarios diferentes, basados en las configuraciones más extremas de montaje de los módulos, tanto en la parte superior como en la inferior de la fachada.
Las simulaciones mostraron una buena concordancia entre los datos medidos y los modelados en términos de irradiancia, aunque se observaron discrepancias en las primeras horas de la mañana y al atardecer. En cuanto a las temperaturas de operación, el modelo SAM predijo con precisión las temperaturas de los módulos ventilados en días despejados, pero subestimó en aproximadamente 10 grados Kelvin las temperaturas de los módulos sin ventilación. Además, en días nublados, el rendimiento del modelo fue menos preciso, aunque la corrección térmica transitoria de SAM ayudó a reducir el margen de error.
Finalmente, se observó que el modelo SAM tiende a sobreestimar el rendimiento energético en los meses de invierno, en comparación con los meses de verano.
### Publicación y acceso a los datos
Los resultados completos del estudio han sido publicados en la revista *Energy & Buildings* bajo el título «Yield analysis of a BIPV façade prototype installation». Además, los datos subyacentes al estudio están disponibles para que otros investigadores puedan utilizarlos en la validación de modelos similares.
Este tipo de investigaciones son cruciales para el desarrollo de tecnologías más eficientes en el ámbito de la energía solar, especialmente en el contexto de la integración de paneles fotovoltaicos en edificios, una tendencia que sigue ganando terreno en la búsqueda de soluciones sostenibles para el futuro energético.
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