ARQUITECTURA SOLAR...
¿OTRA VEZ?
Dr. Fernando Abruña, FAIA
Arquitecto
A primera vista, podrá parecer que el tema de la arquitectura solar es un tema trillado y que ya ha madurado suficientemente en la industria del diseño y construcción de edificios como para hacer innecesaria su discusión. Pero...nada más distante de esta percepción. En los últimos años han ocurrido enormes e importantes adelantos en la industria, los mercados y las tecnologías, especialmente las relacionadas con los sistemas fotovoltaicos. Estos adelantos han impactado positivamente a Puerto Rico.
Uno de los cambios más evidentes es el uso ya casi generalizado de baterías. Previo al huracán María en el año 2017, la gran mayoría de los sistemas fotovoltaicos para la generación de energía eléctrica con el sol se fundamentaban estrictamente en el criterio de ahorros en los costos por consumo. Los sistemas de medición neta sin baterías constituían la norma. El criterio fundamental era que las placas fotovoltaicas reducirían el pago mensual de energía a través de dos mecanismos principales. Uno era la reducción en el consumo de energía mediante la generación solar. El segundo mecanismo consistía en lograr un margen de generación mayor que el consumo, en cuyo caso se traducía en un crédito. Este arreglo se conoce en la industria como medición neta. El contador de la Autoridad de Energía Eléctrica (AEE) mide el consumo de energía recibida de la red en el edificio. La generación solar inyecta energía a la red. La suma del consumo que viene de la red y de la inyección que va hacia la red es una medición neta. Lo que se consume por la vía de la AEE menos lo que se genera por la vía solar es el neto del pago mensual por consumo. Para una vivienda, en este esquema la persona usuaria le compraba energía a la AEE durante la noche (cuando sus residentes están más tiempo en sus hogares) y le devolvía la energía (generada con el sol) durante el día (cuando sus residentes están fuera de su hogar y hay menos consumo).
La medición neta sin baterías perdió parte de su atractivo porque, aunque ofrece ahorros en los costos por consumo, no ofrece resiliencia, es decir, la capacidad de poder seguir operando el sistema en caso de un fallo generalizado de la AEE. Luego del paso del huracán María, las nuevas instalaciones de medición neta comenzaron a incluir un banco de baterías para asegurar un servicio continuo en ausencia del servicio de la AEE. La resiliencia del sistema demostró ser tan importante como la economía que generan los sistemas solares.
La demanda por sistemas solares con tecnología fotovoltaica cambió marcadamente luego del paso del huracán María. El mercado mundial de fotovoltaicos ha subido de forma exponencial según los precios de las placas han ido reduciéndose. Esto ha implicado cambios en el tipo de panel que ahora se comienza a popularizar. Previo a la reducción de costos de la placas, las más comunes eran las de tipo poli-cristalino que ofrecían un buen balance entre costo y generación. Con las caídas de los precios de las placas, muchas personas han optado por la tecnología de paneles mono-cristalinos de mayor eficiencia. El costo ya no es un factor limitante para migrar a paneles más eficientes. Ambas tecnologías (poli y mono-cristalinas) se basan en el uso del silicio como materia prima para su fabricación.
Desde más o menos esa época post huracán María, la tecnología CIGS (la abreviatura de Cobre Indio Galio Selenio) ha venido ganando aceptación y mercado, comenzando a retar la tecnología que utiliza el silicio para la fabricación de placas. La tecnología CIGS es actualmente un poco más costosa, pero es predecible que en un futuro cercano sobrepase a la anterior por las ventajas inherentes de ésta y porque tiene una doble función. Una de las grandes ventajas del CIGS es que los materiales que utiliza esta tecnología pueden generar electricidad aún en escenarios donde no estén expuestos directamente al sol; incluso pueden generar electricidad aún en lugares en sombra a donde sólo llega la luz del ambiente circundante por reflejo o rebote. Esta propiedad permite que estos materiales CIGS puedan instalarse en cualesquiera orientaciones y seguir generando energía del sol. ¡Una lámpara que brille sobre una placa CIGS puede generar energía, aún en la noche!
La tecnología CIGS se está utilizando en el concepto que se conoce en inglés como Building Integrated Photo Voltaics o sistemas fotovoltaicos integrados a los edificios, generalmente referido por su abreviatura BIPV. El principio fundamental del BIPV es que, por ejemplo, en lugar de adosar o anclar placas fotovoltaicas a un techo (como se ha hecho en el pasado), el material mismo de construcción integra la tecnología fotovoltaica CIGS. Es decir, los nuevos materiales de construcción son capaces de generar electricidad al exponerse al sol. Así ya estamos viendo tragaluces, puertas y ventanas fotovoltaicas, pisos, paredes y techos fotovoltaicos; hasta pavimentos fotovoltaicos para el rodaje de vehículos.
Recién se han introducido en Puerto Rico, a través de la compañía puertorriqueña Energtech (787-930-1967), tejas solares fotovoltaicas que utilizan la tecnología CIGS y el concepto BIPV. En otras palabras, ya se pueden adquirir en la isla tejas solares con las que se construye el techo mismo. La teja solar es el material de construcción y a la misma vez es la placa fotovoltaica que generará energía eléctrica al exponerse a la luz.
La importancia de materiales de construcción que generan electricidad con la energía solar da paso a todo un nuevo paradigma bautizado como arquitectura solar. Esta tecnología permite usar materiales que cumplen una doble función, como en nuestro ejemplo, para techar y a la vez para generar electricidad con el sol.
Los paneles fotovoltaicos convencionales de silicio pierden eficiencia si los mismos no están orientados hacia el Sur y con un ángulo de inclinación de ± 18° que corresponde al ángulo de la latitud de Puerto Rico. En un techo a cuatro aguas, por ejemplo, aquella que esté mejor orientada hacia el sur tendrá la prioridad para hacerse la instalación de paneles fotovoltaicos sobre su superficie. La ilustración a continuación aclara este concepto.
La teja de barro española no solo ha sido aceptada en muchos mercados residenciales en Puerto Rico, sino que se ha convertido en una de los materiales de cubierta de techo favoritos para muchas familias puertorriqueñas. Las tejas fotovoltaicas que hemos descrito permiten la generación solar de energía eléctrica y “esconde” los paneles fotovoltaicos que para algunas personas son algo estéticamente objetable.
La introducción del concepto BIPV (Building Integrated Photo Voltaics) en conjunción con la tecnología fotovoltaica CIGS (Cobre, Indio, Galio y Selenio) abre las puertas a todo un nuevo mercado que impactará positivamente la industria del diseño y construcción de edificios energéticamente eficientes en Puerto Rico.