Energía fotovoltaica integrada en edificios
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"BAPV" vuelve a dirigir aquí. Para el banco, consulte Banca Antonveneta .
La Torre CIS en Manchester , Inglaterra , fue revestida con paneles fotovoltaicos a un costo de £ 5.5 millones. Comenzó a suministrar electricidad a la Red Nacional en noviembre de 2005.
La sede de Apple Inc. , en California. El techo está cubierto con paneles solares.

La energía fotovoltaica integrada en el edificio ( BIPV ) son materiales fotovoltaicos que se utilizan para reemplazar los materiales de construcción convencionales en partes de la envolvente del edificio , como el techo, los tragaluces o las fachadas. [1]Se están incorporando cada vez más en la construcción de nuevos edificios como fuente principal o auxiliar de energía eléctrica, aunque los edificios existentes se pueden adaptar con tecnología similar. La ventaja de la energía fotovoltaica integrada sobre los sistemas no integrados más comunes es que el costo inicial se puede compensar reduciendo la cantidad gastada en materiales de construcción y mano de obra que normalmente se usaría para construir la parte del edificio que reemplazan los módulos BIPV. Estas ventajas hacen de BIPV uno de los segmentos de más rápido crecimiento de la industria fotovoltaica. [ cita requerida ]

El término energía fotovoltaica aplicada al edificio ( BAPV ) se usa a veces para referirse a la energía fotovoltaica que es una modificación, integrada en el edificio después de que se completa la construcción. La mayoría de las instalaciones integradas en edificios son en realidad BAPV. Algunos fabricantes y constructores diferencian BIPV de obra nueva de BAPV. [2]

Historia

Las aplicaciones fotovoltaicas para edificios comenzaron a aparecer en la década de 1970. Los módulos fotovoltaicos con marco de aluminio se conectaron o montaron en edificios que generalmente se encontraban en áreas remotas sin acceso a una red eléctrica. En la década de 1980, comenzaron a demostrarse los complementos de módulos fotovoltaicos para techos. Estos sistemas fotovoltaicos se instalaron generalmente en edificios conectados a la red de servicios públicos en áreas con centrales eléctricas centralizadas. En la década de 1990, se comercializaron productos de construcción BIPV especialmente diseñados para integrarse en la envolvente de un edificio. [3] Una tesis doctoral de 1998 de Patrina Eiffert, titulada Una evaluación económica de BIPV , planteó la hipótesis de que algún día habría un valor económico para el comercio de créditos de energía renovable (REC). [4]Una evaluación económica de 2011 y una breve descripción de la historia de BIPV realizada por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE. UU. Sugieren que puede haber importantes desafíos técnicos que superar antes de que el costo de instalación de BIPV sea competitivo con los paneles fotovoltaicos. [5] Sin embargo, existe un consenso cada vez mayor de que, a través de su comercialización generalizada, los sistemas BIPV se convertirán en la columna vertebral del objetivo europeo de edificios de energía cero (ZEB) para 2020. [6]A pesar de la promesa técnica, también se han identificado barreras sociales para el uso generalizado, como la cultura conservadora de la industria de la construcción y la integración con el diseño urbano de alta densidad. Estos autores sugieren que permitir el uso a largo plazo probablemente dependa tanto de decisiones efectivas de política pública como del desarrollo tecnológico. [7]

Marquesina de aparcamiento solar fotovoltaica, Universidad Autónoma de Madrid, España

Formularios

2009 Energy Project Award Ganador del sistema BIPV CoolPly de 525 kilovatios fabricado por SolarFrameWorks, Co. en el complejo Patriot Place junto al estadio Gillette en Foxborough, MA. El sistema se instala en una membrana de techo de una sola capa en un techo plano sin penetraciones en el techo.
Fachada solar BAPV en edificio municipal ubicado en Madrid ( España ).
United Solar Ovonic tejas solares fotovoltaicas de película delgada integradas en edificios

Hay cuatro tipos principales de productos BIPV: [ cita requerida ]

  • Paneles solares de silicio cristalino para plantas de energía en el suelo y en la azotea
  • Módulos fotovoltaicos solares de película delgada de silicio cristalino amorfo que pueden ser huecos, claros, rojo azul amarillo, como muro cortina de vidrio y tragaluz transparente
  • Las celdas de película delgada basadas en CIGS (selenuro de cobre, indio, galio) en módulos flexibles laminados al elemento de la envolvente del edificio o las celdas CIGS se montan directamente sobre el sustrato de la envolvente del edificio
  • Paneles solares de doble vidrio con celdas cuadradas en el interior

Los módulos fotovoltaicos integrados en edificios están disponibles en varias formas:

  • Techos planos
    • La más ampliamente instalada hasta la fecha es una célula solar de película delgada amorfa integrada a un módulo de polímero flexible que se ha adherido a la membrana del techo mediante una lámina adhesiva entre la lámina posterior del módulo solar y la membrana del techo. [ Aclaración necesaria ] tecnología Cobre Indio Galio Selenio (CIGS) es ahora capaz de entregar eficiencia de la célula de 17% como la producida por una compañía estadounidense [8] y las eficiencias de módulos integrados en edificios comparables en las membranas de una sola capa de TPO por la fusión de estos células por una empresa con sede en el Reino Unido. [9]
  • Cubiertas inclinadas
    • Tejas solares son ( cerámica ) tejas con módulos solares integrados. La teja solar de cerámica fue desarrollada y patentada por una empresa holandesa [10] en 2013.
    • Módulos con forma de múltiples tejas.
    • Las tejas solares son módulos diseñados para verse y actuar como tejas normales, al tiempo que incorporan una celda de película delgada flexible.
    • Extiende la vida útil normal del techo al proteger el aislamiento y las membranas de los rayos ultravioleta y la degradación del agua. Lo hace eliminando la condensación porque el punto de rocío se mantiene por encima de la membrana del techo. [11]
    • Los techos inclinados de metal (tanto estructurales como arquitectónicos) ahora se están integrando con la funcionalidad fotovoltaica, ya sea mediante la unión de un módulo flexible independiente [12] o mediante el sellado al vacío y al calor de las células CIGS directamente sobre el sustrato [13]
  • Fachada
    • Las fachadas se pueden instalar en edificios existentes, dando a los edificios antiguos un aspecto completamente nuevo. Estos módulos se montan en la fachada del edificio, sobre la estructura existente, lo que puede aumentar el atractivo del edificio y su valor de reventa. [14]
  • Acristalamiento
    • Las ventanas fotovoltaicas son módulos (semitransparentes) que pueden usarse para reemplazar una serie de elementos arquitectónicos comúnmente hechos con vidrio o materiales similares, como ventanas y tragaluces. Además de producir energía eléctrica, estos pueden generar más ahorros de energía debido a las propiedades superiores de aislamiento térmico y al control de la radiación solar. [15] [16]

Fotovoltaica transparente y translúcida

Los paneles solares transparentes utilizan una capa de óxido de estaño en la superficie interior de los paneles de vidrio para conducir la corriente fuera de la celda. La celda contiene óxido de titanio que está recubierto con un tinte fotoeléctrico . [17]

La mayoría de las células solares convencionales utilizan luz visible e infrarroja para generar electricidad. Por el contrario, la nueva e innovadora célula solar también utiliza radiación ultravioleta. Utilizado para reemplazar el vidrio de ventana convencional, o colocado sobre el vidrio, el área de la superficie de instalación podría ser grande, dando lugar a usos potenciales que aprovechen las funciones combinadas de generación de energía, iluminación y control de temperatura. [ cita requerida ]

Otro nombre para los fotovoltaicos transparentes es "fotovoltaicos translúcidos" (transmiten la mitad de la luz que incide sobre ellos). Al igual que la fotovoltaica inorgánica, la fotovoltaica orgánica también puede ser translúcida.

Tipos de fotovoltaica transparente y translúcida

No selectivo en longitud de onda

Algunos fotovoltaicos no selectivos en longitud de onda logran semitransparencia mediante la segmentación espacial de células solares opacas. Este método utiliza cualquier tipo de celda fotovoltaica opaca y espacia varias celdas pequeñas sobre un sustrato transparente. Espaciarlos de esta manera reduce drásticamente la eficiencia de conversión de energía al tiempo que aumenta la transmisión. [18]

Otra rama de la energía fotovoltaica no selectiva en longitud de onda utiliza semiconductores de película delgada que absorben visiblemente con espesores pequeños o espacios de banda suficientemente grandes que permiten el paso de la luz. Esto da como resultado energía fotovoltaica semitransparente con una compensación directa similar entre eficiencia y transmisión que las células solares opacas segmentadas espacialmente. [18]

Selectivo en longitud de onda

Los fotovoltaicos selectivos en longitud de onda logran transparencia al utilizar materiales que solo absorben luz UV y / o NIR y se demostraron por primera vez en 2011. [19] A pesar de sus transmisiones más altas, se han producido eficiencias de conversión de energía más bajas debido a una variedad de desafíos. Estos incluyen pequeñas longitudes de difusión de excitones, escalado de electrodos transparentes sin poner en peligro la eficiencia y la vida útil en general debido a la volatilidad de los materiales orgánicos utilizados en los TPV en general. [18]

Innovaciones en fotovoltaica transparente y translúcida

Los primeros intentos de desarrollar energía fotovoltaica orgánica semitransparente no selectiva en longitud de onda utilizando capas activas muy delgadas que se absorbían en el espectro visible solo pudieron lograr eficiencias por debajo del 1%. [20] Sin embargo, en 2011, los fotovoltaicos orgánicos transparentes que utilizaban un donante de ftalocianina de cloroaluminio orgánico (ClAlPc) y un aceptor de fullereno mostraron absorción en el espectro ultravioleta e infrarrojo cercano (NIR) con eficiencias de alrededor del 1,3% y transmisión de luz visible de más del 65%. . [19] En 2017, los investigadores del MIT desarrollaron un proceso para depositar con éxito electrodos de grafeno transparentes en células solares orgánicas, lo que resultó en una transmisión de luz visible del 61% y eficiencias mejoradas que van del 2,8% al -4,1%. [21]

Las células solares de perovskita , populares debido a su promesa como energía fotovoltaica de próxima generación con eficiencias superiores al 25%, también se han mostrado prometedoras como energía fotovoltaica translúcida. En 2015, una célula solar de perovskita semitransparente que usaba una perovskita de triyoduro de plomo de metilamonio y un electrodo superior de malla de nanocables de plata demostró una transmisión del 79% a una longitud de onda de 800 nm y eficiencias de alrededor del 12,7%. [22]

Subsidios del gobierno

Ver también: Incentivos económicos para la energía fotovoltaica

En algunos países, se ofrecen incentivos o subsidios adicionales para la energía fotovoltaica integrada en edificios, además de las tarifas de alimentación existentes para los sistemas solares independientes. Desde julio de 2006, Francia ofreció el incentivo más alto para BIPV, equivalente a una prima adicional de 0,25 EUR / kWh pagada además de los 30 céntimos de euro por los sistemas fotovoltaicos. [23] [24] [25] Estos incentivos se ofrecen en forma de una tarifa pagada por la electricidad alimentada a la red.

unión Europea

  • Francia 0,25 € / kWh [24]
  • Alemania El bono de fachada de 0,05 € / kWh expiró en 2009
  • Italia 0,04 € - 0,09 € / kWh [ cita requerida ]
  • Reino Unido 4,18 p / kWh [26]
  • España, frente a una instalación ajena al edificio que percibe 0,28 € / kWh (RD 1578/2008):
    • ≤20 kW: 0,34 € / kWh
    • > 20 kW: 0,31 € / kWh

Estados Unidos

  • EE. UU.: Varía según el estado. Consulte la Base de datos de incentivos estatales para energías renovables y eficiencia para obtener más detalles. [27]

porcelana

Tras el anuncio de un programa de subvenciones para proyectos BIPV en marzo de 2009 que ofrecía 20 RMB por vatio para sistemas BIPV y 15 RMB / vatio para sistemas de tejados, el gobierno chino presentó recientemente un programa de subvenciones a la energía fotovoltaica "Proyecto de demostración del Sol Dorado". El programa de subvenciones tiene como objetivo apoyar el desarrollo de empresas de generación de electricidad fotovoltaica y la comercialización de tecnología fotovoltaica. El Ministerio de Finanzas, el Ministerio de Ciencia y Tecnología y la Oficina Nacional de Energía anunciaron conjuntamente los detalles del programa en julio de 2009. [28]Los proyectos calificados de generación de electricidad fotovoltaica en la red, incluidos los sistemas de techo, BIPV y montados en el suelo, tienen derecho a recibir un subsidio equivalente al 50% de la inversión total de cada proyecto, incluida la infraestructura de transmisión asociada. Los proyectos independientes calificados fuera de la red en áreas remotas serán elegibles para subsidios de hasta el 70% de la inversión total. [29] A mediados de noviembre, del Ministerio de Finanzas de China ha seleccionado 294 proyectos por un total de 642 megavatios que llegan a más o menos 20 mil millones de RMB ($ 3 mil millones) en los costos de su plan de subsidios a aumentar drásticamente la producción de energía solar más grande del país. [30]

Otros fotovoltaicos integrados

La energía fotovoltaica integrada en el vehículo (ViPV) es similar para los vehículos. [31] Las células solares podrían integrarse en paneles expuestos a la luz solar, como el capó, el techo y posiblemente el maletero, según el diseño del automóvil. [32] [33] [34] [35]

Ver también

  • Generación distribuida
  • Microgeneracion
  • Nanoinversor
  • Célula solar de perovskita
  • Panel solar
  • Energía renovable
  • Teja
  • Smart Glass , un tipo de persiana capaz de ahorrar energía para refrigerar
  • Célula solar
  • Energía solar
  • Solar térmica
  • Edificio de energía cero

Otras lecturas

  • Agrawal, Basant; Tiwari, GN (2011). Construcción de Sistemas Térmicos Fotovoltaicos Integrados . Cambridge, Reino Unido: Royal Society of Chemistry. ISBN 978-1-84973-090-7.
  • Warrick, Joby (marzo de 2015). Los servicios públicos, al detectar amenazas, presionan a la floreciente industria de los techos solares . The Washington Post .

Referencias

  1. ^ Strong, Steven (9 de junio de 2010). "Edificio Fotovoltaico Integrado (BIPV)" . wbdg.org . Guía de diseño de todo el edificio . Consultado el 26 de julio de 2011 .
  2. ^ "Construcción de energía fotovoltaica integrada: un mercado emergente" . Consultado el 6 de agosto de 2012 .
  3. ^ Eiffert, Patrina; Beso, Gregory J. (2000). Diseños fotovoltaicos integrados en edificios para estructuras comerciales e institucionales: un libro de consulta para arquitectos . pag. 59. ISBN 978-1-4289-1804-7.
  4. ^ Eiffert, Patrina (1998). Una evaluación económica de la energía fotovoltaica integrada en edificios . Escuela de Arquitectura Oxford Brookes.
  5. ^ James, Ted; Goodrich, A .; Woodhouse, M .; Margolis, R .; Ong, S. (noviembre de 2011). " Energía fotovoltaica integrada en edificios (BIPV) en el sector residencial: un análisis de los precios de los sistemas de techos instalados ". NREL / TR-6A20-53103.
  6. ^ Kylili, Angeliki; Fokaides, París A. (2014). "Investigación del potencial de la energía fotovoltaica integrada en la construcción para lograr el objetivo de construcción de energía cero". Angeliki Kylili, París A. Fokaides . 23 (1): 92–106. doi : 10.1177 / 1420326X13509392 . S2CID 110970142 . 
  7. ^ Temby, Owen; Kapsis, Konstantinos; Berton, Harris; Rosenbloom, Daniel; Gibson, Geoffrey; Athienitis, Andreas; Meadowcroft, James (2014). "Energía fotovoltaica integrada en edificios: desarrollo de energía distribuida para la sostenibilidad urbana". Medio ambiente: ciencia y políticas para el desarrollo sostenible . 56 (6): 4–17. doi : 10.1080 / 00139157.2014.964092 . S2CID 110745105 . 
  8. ^ Sitio web de MiaSolé
  9. ^ Ficha técnica de BIPVco
  10. ^ ZEP BV
  11. ^ Eiffert, Patrina (2000). Diseños fotovoltaicos integrados en edificios para estructuras comerciales e institucionales: un libro de consulta para arquitectos (PDF) . págs. 60–61.
  12. ^ Ficha técnica para un módulo flexible autónomo
  13. ^ Ficha técnica para una celda CIGS sellada al vacío y al calor
  14. ↑ Henemann, Andreas ( 29 de noviembre de 2008). "BIPV: Energía Solar Integrada". Enfoque en energías renovables . 9 (6): 14, 16-19. doi : 10.1016 / S1471-0846 (08) 70179-3 .
  15. ↑ Vasiliev, Mikhail; et al. (2016), "Microestructuras fotónicas para edificios de vidrio transparente que generan energía y de energía neta cero", Scientific Reports , 6 (8): 4313–6, Bibcode : 2016NatSR ... 631831V , doi : 10.1038 / srep31831 , PMC 4994116 , PMID 27550827  
  16. ^ Davy, Carolina del Norte; et al. (2017), "Near-UV Organic Cells Paired with Electrochromic Windows for Smart Management of the Solar Spectrum", Nature Energy , 2 (8): 17104, doi : 10.1038 / nenergy.2017.104 , PMC 17104 
  17. ^ West, Mike (noviembre de 1992). "Panel fotovoltaico transparente" (PDF) . Noticias de Eficiencia Energética y Medio Ambiente . Consultado el 5 de octubre de 2011 .
  18. ^ a b c Traverse, Christopher J .; Pandey, Richa; Barr, Miles C .; Lunt, Richard R. (23 de octubre de 2017). "Aparición de la energía fotovoltaica de alta transparencia para aplicaciones distribuidas". Energía de la naturaleza . 2 (11): 849–860. Código Bibliográfico : 2017NatEn ... 2..849T . doi : 10.1038 / s41560-017-0016-9 . ISSN 2058-7546 . S2CID 116518194 .  
  19. ^ a b Lunt, Richard R .; Bulovic, Vladimir (14 de marzo de 2011). "Células solares orgánicas fotovoltaicas transparentes de infrarrojo cercano para aplicaciones de captación de energía y ventanas" . Letras de Física Aplicada . 98 (11): 113305. Código Bibliográfico : 2011ApPhL..98k3305L . doi : 10.1063 / 1.3567516 . ISSN 0003-6951 . 
  20. ^ Bailey-Salzman, Rhonda F .; Rand, Barry P .; Forrest, Stephen R. (5 de junio de 2006). "Células fotovoltaicas orgánicas semitransparentes". Letras de Física Aplicada . 88 (23): 233502. Código Bibliográfico : 2006ApPhL..88w3502B . doi : 10.1063 / 1.2209176 . hdl : 2027,42 / 87783 . ISSN 0003-6951 . 
  21. ^ "Las células solares transparentes y flexibles combinan materiales orgánicos, electrodos de grafeno" . Principal . Consultado el 27 de noviembre de 2019 .
  22. ^ Bailie, Colin D .; Christoforo, M. Greyson; Mailoa, Jonathan P .; Bowring, Andrea R .; Unger, Eva L .; Nguyen, William H .; Burschka, Julian; Pellet, Norman; Lee, Jungwoo Z .; Grätzel, Michael; Noufi, Rommel (5 de marzo de 2015). "Células solares semitransparentes de perovskita para tándems con silicio y CIGS". Ciencias de la energía y el medio ambiente . 8 (3): 956–963. doi : 10.1039 / C4EE03322A . ISSN 1754-5706 . OSTI 1237896 .  
  23. ^ "Subsidios: Francia se mueve hacia arriba, Holanda hacia abajo" . Estándar de Eugene. 2006. Archivado desde el original el 4 de octubre de 2006 . Consultado el 26 de octubre de 2008 . 30 € ct por kilovatio-hora (40 € ct para Córcega) durante veinte años, mientras que se recibe una prima adicional de 25 € ct / kWh por fotovoltaica integrada en techo, pared o ventana. Además, los hogares individuales también pueden recibir un crédito fiscal del 50% por sus inversiones fotovoltaicas.
  24. ^ a b "CLER - Comité de Liaison Energies Renouvelables" . CLER . 2008-06-03. Archivado desde el original el 18 de abril de 2009 . Consultado el 26 de octubre de 2008 . 30 à 55 * c € / kWh en Francia continental
  25. ^ Subsidios fotovoltaicos: Francia sube, Holanda baja | Leonardo ENERGY archivados 3 de febrero de 2008 en la Wayback Machine
  26. ^ "Tarifas de alimentación" .
  27. ^ "Inicio de DSIRE" . dsireusa.org . 2011 . Consultado el 5 de octubre de 2011 .
  28. ^ "China lanza subsidios" Golden Sun "para 500 MW de proyectos fotovoltaicos en 2012" . snec.org.cn . SNEC PV. 2011. Archivado desde el original el 7 de julio de 2011 . Consultado el 5 de octubre de 2011 . China lanzó su muy esperado programa de incentivos Golden Sun para el despliegue de 500 MW de proyectos de energía solar fotovoltaica a gran escala en todo el país el 21 de julio.
  29. ^ "El sol dorado de China" . pvgroup.org . PV Group. 2011. Archivado desde el original el 5 de febrero de 2010 . Consultado el 5 de octubre de 2011 .
  30. ^ Wang, Ucilia (16 de noviembre de 2009). "Aquí vienen los $ 3B de China, proyectos 'Golden Sun'" . Greentech Media . Consultado el 5 de octubre de 2011 .
  31. ^ Busque publicaciones de la conferencia> Vehículos ecológicos y renueve ... Ayude a trabajar con resúmenes Volver a resultados Sistemas fotovoltaicos integrados en vehículos (ViPV): producción de energía, equivalente a diésel, tiempo de recuperación; un examen de evaluación para camiones y autobuses
  32. ^ De BIPV a sistemas fotovoltaicos integrados en vehículos
  33. ^ Oportunidades para sistemas fotovoltaicos integrados en vehículos
  34. ^ Cosecha VIPV e infrarroja
  35. ^ Vehículos solares

enlaces externos

  • Construcción de energía fotovoltaica integrada una descripción general de los productos existentes y sus campos de aplicación
  • Red canadiense de investigación de edificios solares
  • Edificio Fotovoltaico Integrado
  • Plataforma en línea fotovoltaica integrada del edificio de investigación EURAC https://bipv.eurac.edu/en
  • PV UP-SCALE , un proyecto de base europea (contrato EIE / 05/171 / SI2.420208) relacionado con la implementación a gran escala de la energía fotovoltaica (PV) en ciudades europeas.
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