Los paneles fotovoltaicos integrados en edificios (BIPV) son módulos fotovoltaicos que pueden sustituir a los materiales de construcción convencionales en la cubierta de las edificaciones, como por ejemplo la fachada, el tejado o las ventanas. Las mejoras en materia de rendimiento y costes podrían impulsar su popularización.
Y si bien su potencial para abordar el reto energético mundial es enorme, los BIPV han presentado problemas relacionados con una baja eficacia, costes elevados y una eliminación de calor deficiente. El proyecto financiado con fondos de la Unión Europea BIPV-PCM-COGEN (A novel BIPV-PCM heat and power cogeneration system for buildings) creó una tecnología basada en un PCM (material de cambio de fase) en estado semilíquido (slurry) para vencer los obstáculos que se interponen a la popularización de estos sistemas.
El semilíquido está compuesto por una mezcla de partículas de PCM encapsuladas y agua. Su formulación óptima se determinó mediante una combinación de trabajos experimentales y modelización informática con un software diseñado para tal fin. El semilíquido transfiere el calor del fondo de los módulos fotovoltaicos para aumentar su eficacia. Unos intercambiadores de calor exclusivos transfieren la energía térmica del semilíquido PCM a un refrigerante que ventila el edificio y aporta calefacción y agua caliente para uso doméstico. El exceso de energía se almacena para su posterior distribución cuando sea necesario.
Los ensayos en el laboratorio con el prototipo mostraron que el módulo posee una eficacia solar del 83,8 %. La eficacia eléctrica y térmica del módulo y el coeficiente de rendimiento del sistema aumentan al elevarse la turbulencia del flujo del semilíquido. No sorprende por tanto que el sistema de BIPV-PCM-COGEN produzca más energía en el sur de Europa que en el norte, circunstancia debida a la radiación solar y la temperatura.
Un estudio sobre el periodo de amortización relevante de un sistema BIPV, un sistema de BIPV y agua y el sistema de BIPV-PCM semilíquido sacó a la luz una ventaja económica de este último. En climas septentrionales, el coste del ciclo de vida del sistema de PCM semilíquido no llegó ni al 10 % del alcanzado por un sistema BIPV convencional. En el sur de Europa, el sistema de agua BIPV fue el mejor pero con poca diferencia.
Por último, el sistema semilíquido en ambos climas posee el mayor potencial de todos los sistemas BIPV estudiados para reducir las emisiones relacionadas con los sistemas de producción combinada de calor y electricidad (CHP). En climas meridionales, es capaz de reducir las emisiones en hasta un 95 %, mientras que en los septentrionales este porcentaje es del 40 %.
El BIVP basado en semilíquido con un sistema integrado de CHP de BIPV-PCM-COGEN PCM supone una mejora de alto rendimiento y rentable con respecto a los sistemas BIPV convencionales. Su integración perfecta en las fachadas y cubiertas de los edificios de toda Europa podría aportar una contribución importante y rápida al paisaje energético europeo.
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