La manca d’espai disponible en les cobertes de les àrees urbanes denses constitueix un dels principals límits al desplegament de les energies renovables. Davant aquest repte, un nou estudi de la Universitat Politècnica de València (UPV) proposa una solució doblement eficient: la integració de volats fotovoltaics en les façanes dels edificis, una estratègia espacialment intel·ligent que produeix electricitat alhora que genera ombra passiva per a optimitzar el consum tèrmic interior.
📘 «Optimising the Design of Solar Photovoltaic Cantilevers on Building Façades to Enhance Energy Efficiency»
👥 Autoria: Lucas Martínez-Rodríguez, Aaron Jara-Calabuig, Paula Bastida-Molina, Ignacio Guillén-Guillamón, Tomás Gómez-Navarro.
📍 Revista: Journal of Sustainable Development of Energy, Water and Environment Systems (JSDEWES).
🔗 DOI: https://doi.org/10.13044/j.sdewes.d14.0709
L’enfocament d’optimització dual: components actius i passius
Fins ara, la majoria de les investigacions han avaluat la generació elèctrica (component actiu) i l’ombreig arquitectònic (component passiu) de forma aïllada. La gran aportació metodològica d’aquest treball radica a unificar ambdues variables en una única equació d’eficiència energètica neta.
A través d’eines avançades de simulació com HelioScope i EnergyPlus, l’equip ha dissenyat un mètode replicable per a determinar l’angle d’inclinació òptim d’aquests volats. L’objectiu és maximitzar tant l’autoconsum elèctric directe com els estalvis tèrmics derivats de la menor radiació solar incident sobre els acristallaments.
Aplicació pràctica al Campus de Vera: el cas de Belles Arts
Per a validar la metodologia sota condicions climàtiques i infraestructures reals, l’estudi s’ha aplicat com a projecte pilot a l’edifici de la Facultat de Belles Arts de la UPV, caracteritzat per una façana predominantment orientada al sud i una despesa elevada en refrigeració durant l’estiu.
El disseny final optimitzat planteja la instal·lació d’un sistema de 112,5 kWp compost per 199 panells solars distribuïts en quatre files (una per planta), amb una inclinació fixa de 45 graus. Aquesta configuració respon de manera excel·lent a les restriccions arquitectòniques i a les discontinuïtats estructurals detectades in situ en la façana de formigó.
Principals resultats de l’estudi
L’impacte dels volats fotovoltaics en el balanç energètic global de l’edifici mostra la viabilitat i l’interès d’aquesta tecnologia:
- Reducció del 7% en la demanda de refrigeració: L’ombreig passiu de les marquesines solars bloqueja la radiació estival més severa, alleugerint de manera notable la càrrega dels sistemes d’aire condicionat.
- Augment del 5% en la demanda de calefacció: En tractar-se d’estructures fixes, durant els mesos freds l’ombreig redueix lleugerament els guanys solars passius. No obstant això, en climes mediterranis com el de València, el benefici d’estiu compensa amb escreix aquesta penalització hivernal.
- Autosuficiència del 14%: El sistema és capaç de cobrir directament quasi la sisena part del consum elèctric anual de l’edifici.
- 4% d’energia excedentària: Genera un excedent que obre la porta a la seua gestió mitjançant emmagatzematge en bateries o el seu repartiment compartit amb altres edificis del campus.
- Progrés de descarbonització: En termes nets, la solució redueix el consum elèctric global de l’edifici entre un 16% i un 20%.
Viabilitat econòmica i ambiental a 25 anys
La investigació complementa l’anàlisi tècnica amb una sòlida auditoria de sostenibilitat al llarg de la vida útil del sistema:
- Rendibilitat financera: Amb un cost d’instal·lació estimat que inclou els requeriments estructurals especials de la façana (1.800 EUR/kWp), el projecte assoleix un període de retorn de la inversió de 9 anys, un ROI del 232% i un valor actual net (VAN) de 211.000 euros.
- Retorn de carboni: El cicle de vida de la instal·lació evitarà l’emissió d’aproximadament 18 tones de CO2 equivalent a l’any (453 tones en 25 anys). Les emissions associades a la fabricació i el desmantellament dels panells es compensen completament durant els primers 10 anys d’operació.
Cap a ciutats i campus preparats per al futur solar
Aquest treball estableix un precedent crucial per a la rehabilitació energètica urbana en entorns on les cobertes estan saturades d’equips de climatització o altres instal·lacions tècniques.
Per als futurs professionals del disseny urbà i l’arquitectura, el missatge de la Càtedra i de les investigadores és clar: els futurs edificis dissenyats sota criteris de neutralitat climàtica han de concebre’s prioritzant elements estructurals horitzontals continus en la façana. Això facilitarà la integració neta, econòmica i estèticament harmoniosa de tecnologies BIPV (Fotovoltaica Integrada en Edificis), ampliant la nostra capacitat de generar energia allà on més es consumeix.
