Vidrio fotovoltaico, innovación y sostenibilidad para una energía más eficiente

Sabemos que la energía fotovoltaica es un medio realmente eficaz para producir, a través del sol, electricidad directa para un edificio, sin apenas mantenimiento, sin contaminación y sin agotamiento de materiales. No obstante, y tal como citábamos en nuestro post sobre este tipo de energía, una de las limitaciones que tiene es que, el espacio que necesitamos para colocar los paneles y obtener la energía que necesitamos, es en la mayoría de los casos, mucho mayor que el que nos proporciona la cubierta.

¿Cómo podríamos aumentar el espacio donde colocar los paneles solares? Los especialistas en este tipo de energía, junto a los diseñadores e innovadores en Europa, Japón y los Estados Unidos han empezado a explotar formas creativas de incorporar la electricidad solar en la arquitectura, comenzando así a surgir un nuevo lenguaje, propio de la arquitectura eléctrica solar.

Integración de elementos fotovoltaicos

Así, hablamos de un Sistema Fotovoltaico Integrado en Edificios, o Sistema BIPV (Building Integrated Photovoltaics) para referirnos a la integración de un elemento fotovoltaico en el propio edificio como una parte de él. Se trata de la integración de módulos fotovoltaicos en la envolvente del edificio, principalmente en cubierta o fachada, para cumplir una doble función; como material envolvente de construcción sobre el edificio convencional y como un sistema generador de energía

Pero no solamente se puede integrar en fachada o en cubierta, sino también en elementos auxiliares como pérgolas, lucernarios, o, como publicamos hace un año en este blog en un suelo fotovoltaico transitable. Es, precisamente, la empresa española Onyx Solar , fabricante de ese suelo la que vuelve hoy a llamar nuestra atención ya que ha desarrollado una avanzada tecnología de vidrio BIPV.

Funcionamiento del vidrio fotovoltaico

Pero nos preguntamos, ¿cómo es posible que un vidrio tenga propiedades fotovoltaicas? Las células solares fotovoltaicas producen energía al absorber fotones (luz solar) y convertirlos en electricidad. Por ello, si un material es transparente toda la luz visible pasaría a través de él y no podría realizar esa función. No obstante, en la luz hay algo más que fracción visible: está el ultravioleta que nos pone morenos (e incluso nos quema si nos descuidamos) y el infrarrojo que no vemos, pero sí sentimos en forma de calor. Una célula solar que utilice fundamentalmente el ultravioleta y/o el infrarrojo y sólo parcialmente el visible, generaría electricidad y resultaría parcialmente transparente (tanto más cuanto menor sea su uso de la fracción visible de la luz solar).

La antes citada compañía abulense, Onyx Solar, utiliza dos tipos de tecnología para el vidrío: las llamadas células solares a-Si, de silicio amorfo, utilizado habitualmente en las fachadas, y las células solares c-Si de silicio cristalino utilizadas en pérgolas, cubiertas y lucernarios.

El vidrio fotovoltaico de silicio amorfo, colocado en ventanas o en la envolvente del edifico, actúa como los paneles solares transformando la energía del sol en electricidad. Se trata de un vidrio realizado en tres capas. La primera capa esta provista de un semiconductor transparente, la segunda es una deposición de silicio amorfo, y la tercera contiene una deposición de aluminio. Con esto, se logra atrapar al fotón (partícula portadora de la radiación solar) para que genere energía eléctrica.

La configuración del grosor del cristal, así como el grado de transparencia del mismo van a determinar el coeficiente de ganancia solar y el de transmitancia térmica. Con la posibilidad de llegar a grandes formatos de hasta 4x 2metros en multitud de colores, el vidrio se personaliza para adaptarse a las necesidades de cada proyecto.

Este vidrio ofrece distintos grados de transparencia. Lógicamente, cuanto más transparente es el vidrio, menos energía generará.

Para la tecnología a-Si la potencia, o el vatio pico (Wp) referida a una radiación de 1.000 vatios por cada metro cuadrado, será:

• Vidrio Opaco, sin visión, 58Wp/m²
• Vidrio con una visión del 10%, 40Wp/m²
• Vidrio con una visión del 20%, 34Wp/m²
• Vidrio con visión del 30%, 28Wp/m²

Para la tecnología c-Si, dependerá del tipo de celdas, así como del número de celdas por metro cuadrado pudiendo llegar hasta casi 165Wp/m²

Iniciativas similares

Muchas otras empresas como la americana UbiquitousEnergy  o la griega Brite Solar también apuestan por desarrollar productos de vidrio fotovoltaico que pueden ser integrados en la edificación.

Otra prueba de la integración de la tecnología solar en la arquitectura son las ventanas inteligentes desarrolladas por un grupo de investigadores de la Universidad de Princeton, liderados la profesora de Ingeniería Química Yueh-Lin Loo, mediante la aplicación de una nueva tecnología de células solares.

No se trata de las llamadas “ventanas inteligentes” que funcionan a través de un interruptor que, dependiendo del grado de humedad en el ambiente, desencadena un proceso químico que modula la opacidad a la ventana. En esta aproximación, tal y como escribió  Sharon Adarlo, integrante del equipo de la profesora Loo, la ventana inteligente contiene una serie de polímeros electrocrómicos que controlan el grado de opacidad del cristal de manera que, dependiendo de la intensidad de luz solar ultravioleta recibida, se genera una carga eléctrica en la célula solar que provoca una reacción que hace cambiar el color del cristal de azul claro a azul oscuro, llegando a bloquear más del 80% de la luz.

La importancia de esta investigación es que, además, han desarrollado una versión flexible inalámbrica que consiste en unas láminas adhesivas para aplicar en las ventanas ya existentes de manera que se podrá controlar de forma dinámica, mediante un teléfono móvil, la cantidad de luz natural y calor que pueda entrar para reducir el consumo de calefacción o refrigeración en la vivienda.

Sin duda queda mucho recorrido hasta que este vidrio fotovoltaico sea más eficiente, pero es una gran noticia la cantidad de proyectos que ya están utilizando estos materiales y, para nosotros, es un orgullo que uno de los fabricantes tecnológicamente más avanzados en este campo a nivel internacional, se encuentre en España.