Un equipo de investigadores del Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha desarrollado una nueva ventana translúcida que bloquea la luz solar directa y la transforma en energía eléctrica, mejorando así el confort de los usuarios y el balance energético del edificio.
Los módulos fotovoltaicos semitransparentes convencionales (BIPV, por sus siglas en inglés) utilizan células espaciadas para convertir una parte de la radiación solar en electricidad y convertir el resto hacia el interior del edificio, lo que produce deslumbramientos molestos a los usuarios. El módulo desarrollado por los investigadores, en proceso de ser patentado, utiliza un sistema basado en micro-ópticas para convertir toda la luz directa en electricidad, a la vez que se transmite la radiación difusa proveniente del cielo azul como iluminación natural diáfana para el edificio.
De este modo, mediante el uso de este dispositivo, los usuarios de los edificios pueden bloquear la radiación solar directa cuando es molesta manteniendo una cierta iluminación natural que permita reducir las necesidades de iluminación artificial, a la vez que se produce generación de electricidad renovable sin emisiones de carbono, lo que mejora el balance energético y la huella de carbono del edificio. El diseño del sistema se ha publicado en la revista ‘Solar Energy Materials and Solar Cells’.
Bloqueo de la luz solar directa y transformación en energía eléctrica
Los investigadores de la UPM han desarrollado una nueva ventana translúcida que bloquea la luz solar directa y la transforma en energía eléctrica, mejorando así el confort de los usuarios y el balance energético del edificio.
Para que esto sea posible, el módulo integra un novedoso diseño de óptica de micro-concentración asimétrica que separa las componentes directa y difusa de la radiación solar. La componente directa se concentra sobre un conjunto de delgadas tiras de células solares que la convierten en electricidad con alta eficiencia. Las células están dispuestas sobre una placa transparente móvil que permite transmitir la radiación difusa hacia el interior y que se desplaza mediante un sistema de seguimiento solar integrado para asegurar que las células captan la luz directa a medida que cambia la posición del sol a lo largo del día.
Una de las principales ventajas del nuevo dispositivo es su alta eficiencia y buen funcionamiento incluso cuando el sol está muy inclinado respecto de la ventana. La eficiencia óptica es superior al 70% en una amplia gama de ángulos de incidencia, lo que garantiza una alta eficiencia eléctrica y densidad de potencia durante todo el día en todas las estaciones. El nuevo sistema permite integrarse en los edificios tanto en disposición vertical como horizontal, lo que posibilita utilizar esta persiana inteligente tanto en ventanas como lucernarios.
Uno de los investigadores subraya que el sistema desarrollado ofrece la capacidad de gestionar activamente la cantidad de luz directa transmitida según las preferencias del usuario o las necesidades ambientales, algo que no es posible con los módulos semitransparentes convencionales. Gracias al sistema de seguimiento integrado, la posición de la placa trasera puede ajustarse para evitar que las células solares absorban la luz directa (modo persiana) y se transmita así hacia el interior del edificio si las condiciones de operación lo requieren (modo tragaluz). Esto permite modular no solo la iluminación, sino la carga térmica.
En definitiva, este dispositivo responde a muchos de los problemas que presentan los BIPV, como son la falta de gestión activa de la luz transmitida; la alta probabilidad de deslumbramiento de los usuarios; la necesidad de dispositivos adicionales de protección solar como persianas, o la baja densidad de potencia si se transmite mucha luz natural.