El uso a gran escala de la tecnología solar en las ciudades cubriría casi todas sus necesidades energéticas

La integración total de paneles solares en los edificios podría hacer que las ciudades sean casi autosuficientes, según una nueva investigación.

Créditos de la imagen Ulrike Leone.

Los paneles solares reciben mucha mala prensa por tener una baja producción de energía; individualmente, eso puede ser así. Un solo panel pequeño no podrá mantener su hogar iluminado, calentado y todos los electrodomésticos en funcionamiento. Pero el secreto de la energía solar es pensar a escala, sugiere un nuevo artículo, y aprovechar al máximo cada espacio libre. Según los hallazgos, la ciudad de Melbourne podría generar el 74% de sus necesidades de electricidad si la tecnología solar se integrara en los techos, paredes y ventanas de cada edificio.

Este estudio es el primero en estimar la viabilidad y el impacto de la integración de varios tipos de tecnología solar, incluida la energía fotovoltaica integrada en ventanas y montada en la azotea a escala de toda la ciudad. Los resultados son prometedores, lo que sugiere que la ciudad de Melbourne podría reducir en gran medida su dependencia de la energía producida mediante la quema de combustibles fósiles.

Iluminando el camino

“Al utilizar la tecnología fotovoltaica disponible comercialmente en la actualidad e incorporar los avances esperados en la tecnología solar integrada en paredes y ventanas durante los próximos diez años, podríamos ver nuestro CBD (distrito comercial central) en camino a cero neto en las próximas décadas”. dijo el autor principal, el profesor Jacek Jasieniak.

“Comenzamos a importar energía a carbón del Valle de LaTrobe en la década de 1920 para detener la práctica de quemar briquetas de carbón que inducen el smog en el lugar para alimentar nuestros edificios de CBD, y ahora es factible que más de cien años después, pudiéramos ver un círculo completo momento en que los edificios de Melbourne regresan a la generación de energía local dentro del CBD, pero utilizando tecnologías limpias y seguras para el clima que nos ayudan a cumplir el objetivo Net Zero 2050 de Australia “.

Los autores informan que la tecnología fotovoltaica existente en los tejados por sí sola podría reducir drásticamente la huella de carbono de Melbourne. Si también se tienen en cuenta tecnologías que aún se están desarrollando, como las ventanas solares de alta eficiencia o los paneles integrados en la fachada, la energía solar puede convertirse en la principal fuente de energía de la ciudad. Estas estimaciones se basan en la suposición de que dichas tecnologías están integradas a gran escala en toda la ciudad.

Para el estudio, el equipo comparó el consumo de energía eléctrica en Melbourne en 2018 con una estimación de la energía que podría producirse mediante el uso generalizado de sistemas solares integrados en edificios. Las cifras de consumo se obtuvieron de las empresas de distribución Jemena y CitiPower & Powercor a través del Centro de Nuevas Tecnologías Energéticas (C4NET), un organismo de investigación independiente en Victoria, Australia. Las estimaciones de producción se basaron en modelos matemáticos de toda la ciudad.

De la energía potencial total que la energía solar podría proporcionar, los paneles solares montados en la azotea podrían generar el 88%, y la energía solar integrada en la pared y en la ventana generaría el 8% y el 4%, respectivamente. Sin embargo, las tecnologías solares montadas en paredes y ventanas perdieron mucho menos de su eficiencia durante los meses de invierno en comparación con los paneles montados en la azotea, mostraron los modelos. En otras palabras, aunque tienen un potencial de producción total más bajo, estos dos tipos de tecnología entregan energía de manera más confiable y en niveles más constantes durante todo el año.

La altura del edificio tuvo un impacto particular solo en las tecnologías solares integradas en ventanas; en los barrios de rascacielos, su potencial se elevó a alrededor del 18% de la energía total generada. En áreas con una altura promedio de construcción baja, las áreas totales de paredes y ventanas disponibles son pequeñas, lo que reduce su potencial general para generar energía. La relación entre la superficie de la ventana y la pared también tiende a ser mayor en los edificios comerciales en comparación con los edificios residenciales.

El modelado tuvo en cuenta el impacto de las sombras proyectadas en la ciudad por elementos como edificios, sistemas de sombreado o balcones, y factores naturales como el ángulo de incidencia del sol y el potencial solar total de diferentes áreas de Melbourne. Las tecnologías utilizadas como parte de las simulaciones fueron seleccionadas en base a sus características técnicas, limitaciones y costos de instalación y operación.

Con todo, el estudio trabajó con los 37,4 km2 zona del centro de Melbourne, que se compone principalmente de edificios residenciales y comerciales. En 2019, un total de 35,1 km2 del perímetro estudiado se construyó la superficie construida. Esta área fue seleccionada porque ofrecía uno de los mayores potenciales para la energía solar integrada en ventanas en Melbourne, explica el equipo.

“Aunque hay muchas políticas que respaldan los estándares de eficiencia energética para los nuevos edificios, aún no hemos visto una respuesta sustancial para garantizar que nuestros edificios existentes se modernicen para enfrentar los desafíos del cambio climático”, dice la coautora, la Dra. Jenny Zhou. “Nuestra investigación proporciona un marco que puede ayudar a los responsables de la toma de decisiones a avanzar en la implementación de tecnologías fotovoltaicas que reducirán la dependencia de nuestras ciudades de los combustibles fósiles dañinos”.

“En un futuro cercano, la penetración en el mercado y el despliegue de ventanas solares de alta eficiencia pueden hacer una contribución sustancial a la mitigación de la huella de carbono de los desarrollos de gran altura”, agrega la primera autora, la Dra. Maria Panagiotidou. “A medida que el mundo avanza hacia un futuro de cero, estas soluciones energéticas locales desempeñarían un papel fundamental en el aumento de la propensión de las fotovoltaicas en los entornos urbanos”.

El documento “Perspectivas de tejados, paredes y ventanas fotovoltaicas en una ciudad a escala de edificio” ha sido publicado en el diario Energía solar.