La falta de espacio disponible en las cubiertas de las áreas urbanas densas constituye uno de los principales límites al despliegue de las energías renovables. Ante este reto, un nuevo estudio de la Universitat Politècnica de València (UPV) propone una solución doblemente eficiente: la integración de voladizos fotovoltaicos en las fachadas de los edificios, una estrategia espacialmente inteligente que produce electricidad a la vez que genera sombra pasiva para optimizar el consumo térmico interior.
📘 «Optimising the Design of Solar Photovoltaic Cantilevers on Building Façades to Enhance Energy Efficiency»
👥 Autoría: 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
El enfoque de optimización dual: componentes activos y pasivos
Hasta la fecha, la mayoría de las investigaciones han evaluado la generación eléctrica (componente activo) y el sombreado arquitectónico (componente pasivo) de forma aislada. La gran aportación metodológica de este trabajo radica en unificar ambas variables en una única ecuación de eficiencia energética neta.
A través de herramientas avanzadas de simulación como HelioScope y EnergyPlus , el equipo ha diseñado un método replicable para determinar el ángulo de inclinación óptimo de estos voladizos. El objetivo es maximizar tanto el autoconsumo eléctrico directo como los ahorros térmicos derivados de la menor radiación solar incidente sobre los acristalamientos.
Aplicación práctica en el Campus de Vera: El caso de Bellas Artes
Para validar la metodología bajo condiciones climáticas e infraestructuras reales, el estudio se ha aplicado como proyecto piloto en el edificio de la Facultad de Bellas Artes de la UPV, caracterizado por una fachada predominantemente orientada al sur y un elevado gasto en refrigeración durante el verano.
El diseño final optimizado plantea la instalación de un sistema de 112,5 kWp compuesto por 199 paneles solares distribuidos en cuatro filas (una por planta), con una inclinación fija de 45 grados. Esta configuración responde de manera excelente a las restricciones arquitectónicas y a las discontinuidades estructurales detectadas in situ en la fachada de hormigón.
Principales resultados del estudio
El impacto de los voladizos fotovoltaicos en el balance energético global del edificio muestra la viabilidad e interés de esta tecnología:
- Reducción del 7% en la demanda de refrigeración: El sombreado pasivo de las marquesinas solares bloquea la radiación estival más severa, aliviando de forma notable la carga de los sistemas de aire acondicionado.
- Aumento del 5% en la demanda de calefacción: Al tratarse de estructuras fijas, durante los meses fríos el sombreado reduce ligeramente las ganancias solares pasivas. Sin embargo, en climas mediterráneos como el de València, el beneficio de verano compensa con creces esta penalización invernal.
- Autosuficiencia del 14%: El sistema es capaz de cubrir directamente casi la sexta parte del consumo eléctrico anual del edificio.
- 4% de energía excedentaria: Genera un excedente que abre la puerta a su gestión mediante almacenamiento en baterías o su reparto compartido con otros edificios del campus.
- Progreso de descarbonización: En términos netos, la solución reduce el consumo eléctrico global del edificio entre un 16% y un 20%.
Viabilidad económica y ambiental a 25 años
La investigación complementa el análisis técnico con una sólida auditoría de sostenibilidad a lo largo de la vida útil del sistema:
- Rentabilidad financiera: Con un coste de instalación estimado que incluye los requerimientos estructurales especiales de la fachada (1.800 EUR/kWp) , el proyecto alcanza un periodo de retorno de la inversión de 9 años, un ROI del 232% y un valor actual neto (VAN) de 211.000 euros.
- Retorno de carbono: El ciclo de vida de la instalación evitará la emisión de aproximadamente 18 toneladas de CO2 equivalente al año (453 toneladas en 25 años). Las emisiones asociadas a la fabricación y desmantelamiento de los paneles se compensan por completo en los primeros 10 años de operación.
Hacia ciudades y campus listos para el futuro solar
Este trabajo sienta un precedente crucial para la rehabilitación energética urbana en entornos en los que las cubiertas están saturadas de equipos de climatización u otras instalaciones técnicas.
Para los futuros profesionales del diseño urbano y la arquitectura, el mensaje de la Cátedra y de las investigadoras es claro: las futuras edificaciones diseñadas bajo criterios de neutralidad climática deben concebirse priorizando elementos estructurales horizontales continuos en la fachada. Esto facilitará la integración limpia, económica y estéticamente armoniosa de tecnologías BIPV (Fotovoltaica Integrada en Edificios), expandiendo nuestra capacidad de generar energía allí donde más se consume.
