Demuestran la viabilidad económica de las instalaciones fotovoltaicas integradas en fachadas

Un reciente trabajo desarrollado por el grupo de investigación Solar and Wind Feasibility Technologies de la Universidad de Burgos ha determinado el potencial de producción de energía de instalaciones fotovoltaicas en superficies verticales orientadas en las cuatro direcciones cardinales, demostrando su viabilidad económica. En concreto, se ha determinado la energía solar promedio diaria recibida por superficies verticales orientadas en las cuatro direcciones cardinales, a partir de datos de radiación solar global medidos durante 45 meses, con los estándares de calidad más exigentes en una instalación meteorológica experimental situada en la Escuela Politécnica Superior.

El estudio ha determinado que, entre los meses de octubre a enero, la fachada sur recibe prácticamente dos veces más radiación solar que la superficie horizontal en el mismo lugar e iguala a la suma de energía recibida por las fachadas este y oeste. A lo largo del año, la suma de la energía promedio recibida por las cuatro fachadas multiplica por dos la recibida por la superficie horizontal.

Por su parte, el tiempo de retorno de la inversión (TIR), considerado en este estudio el indicador más adecuado para determinar la viabilidad económica de las instalaciones fotovoltaicas, se ha calculado con respecto a los actuales valores del precio de la energía. Los resultados obtenidos permiten afirmar que, en comparación con el plazo de amortización de 10 años para una instalación fotovoltaica convencional sobre superficie horizontal, las instalaciones situadas sobre las fachadas sur, este y oeste se podrían amortizar en un plazo ligeramente superior (12 y 15 años, respectivamente). La fachada norte precisaría un tiempo tres veces superior.

El estudio ha calculado los plazos de amortización para algunos de los edificios de la Universidad de Burgos. Así, por ejemplo, el Edificio Ciba de la Universidad de Burgos consta de dos fachadas acristaladas con orientaciones Este y Oeste. La sustitución del acristalamiento tradicional actual por vidrio fotovoltaico tendría un plazo de amortización de 21 años. La realización de la instalación en el momento de ejecución de la obra hubiera supuesto un TIR de tan solo 13 años. Y por lo que se refiere a la fachada principal del edificio de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Burgos, posee orientación sur-oeste y sombras en una zona de la fachada. El plazo de amortización para una instalación fotovoltaica integrada en esta fachada se ha estimado en 27 años, pero hubiera disminuido a 16 años si se hubiera ejecutado en el momento de remodelación del edificio.

Extensión a otras localizaciones geográficas

La extensión de estos resultados a otras localizaciones geográficas se realiza mediante el análisis de la bondad de diferentes modelos matemáticos para calcular la radiación solar. Estos modelos asumen que la radiación solar global es la suma de tres componentes: difusa, directa y reflejada, componentes que se determinan en instalaciones meteorológicas terrestres, para superficie horizontal, de manera experimental. El conocimiento de estas componentes permite el cálculo de la radiación recibida por una superficie en cualquier orientación e inclinación. Los modelos analizados cubren la práctica totalidad de tipos de cielo y características climáticas.

El estudio ha permitido determinar que, si bien todos los modelos son aplicables independientemente de la inclinación y la orientación deseada, para el caso de superficies verticales los resultados están muy determinados por la orientación y las condiciones locales del cielo, dándose el caso de modelos que solo son aplicables a la superficie norte. De entre los modelos analizados, el que mejores resultados globales arroja es el modelo Klucher, un modelo anisótropo clásico que incluye entre sus parámetros la altura solar y una modulación cuadrática de la componente difusa.

Conclusiones del estudio

La integración fotovoltaica en edificios es considerada como una de las vías principales para la penetración efectiva de la energía fotovoltaica en el mercado y contribuirá al objetivo ambicioso de edificios de consumo de energía casi nula. La integración fotovoltaica en la edificación se considera cada vez más como un medio para producir electricidad a nivel local. Como se ha señalado, los valores de insolación solar disponibles sobre superficies verticales son lo suficientemente interesantes como para garantizar la viabilidad energética y económica de las instalaciones fotovoltaicas integradas en edificios, mostrando tiempos de retorno promedio de la inversión de, aproximadamente, 18 años para las cuatro direcciones cardinales.

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Para ampliar información del estudio, acceda a artículo completo en CIC551.