La batalla por el área de superficie

Anuncio

Ciudades verdes con calles verdes, plazas verdes, fachadas verdes y techos verdes: la necesidad de áreas urbanas verdes ha sido ampliamente reconocida. Las ventajas de los techos verdes en términos de efectos de enfriamiento, mejora del microclima, biodiversidad de flora y fauna y retención de lluvia durante lluvias intensas también son bien conocidas.

El sistema Sika SolarMount-1 (SSM1) con un extenso techo verde. Foto: Sika

Las cubiertas, especialmente las cubiertas planas, juegan un papel especial en este contexto. En áreas urbanas, ofrecen las superficies más grandes expuestas a la luz solar y la lluvia y, por lo tanto, la oportunidad más fácilmente escalable para lograr rápidamente los beneficios mencionados anteriormente.

En el transcurso del giro energético (crisis energética), sin embargo, estas áreas tienen otra función no menos existencial. Las superficies deben producir energía - energía eléctrica - energía limpia - energía sostenible - de forma fiable, rentable, directamente en el lugar del consumidor - y por último, pero no menos importante, en cantidades inimaginablemente grandes. Atrás quedaron los días en que un sistema fotovoltaico (FV) solo debería representar una contribución a la electricidad doméstica o comercial. Los requisitos para las energías renovables ahora son generalmente aceptados y son de la siguiente naturaleza: ¡100%!

¿Qué quiere decir esto? Debemos, tan pronto como sea posible, electrificar todos los sectores energéticos con energías renovables. Y estos son, además de la conocida electricidad doméstica y comercial (sector energético 1), otros dos sectores energéticos en parte mucho más grandes. El sector de la calefacción, que además de la calefacción de espacios significa principalmente calor de proceso en la industria, y la gran área del sector de la movilidad por tierra, agua y aire. Para muchas aplicaciones, la electricidad renovable ya se puede usar directamente; para otros sectores, la conversión de electricidad renovable mediante electrólisis para producir hidrógeno como vector de energía es inevitable.

El principal lastre (potencia) de esta transformación energética recae principalmente en dos tecnologías: la eólica y la fotovoltaica. Ambas tecnologías están disponibles, son rápidas de instalar, limpias, confiables, seguras y económicas. Se complementan casi a la perfección en cuanto a día y noche, verano e invierno, centralizado y descentralizado, rural-urbano-agua.

Anuncio

Ambas tecnologías requieren una cosa por encima de todo para generar energía a gran escala: ¡tierra! (Superficie)

Dado que la energía eólica es prácticamente imposible de usar en áreas urbanas, la energía fotovoltaica es aquí de suma importancia. Y así de vuelta al techo. El techo debe hacer la principal contribución a la producción de energía regenerativa. Por lo tanto, el conflicto con las áreas verdes en el techo es un hecho.

Pero, ¿por qué no deberían ser posibles ambos al mismo tiempo? ¿Tenemos que elegir entre techos verdes y solares fotovoltaicos?

Es posible hacer ambas cosas. Con una buena planificación y utilizando la tecnología adecuada, una cubierta puede ser tanto una cubierta verde con todas las ventajas conocidas como una fuente de energía inagotable, limpia y barata.

Junto con su socio Centroplan GmbH de Alemania, Sika ha desarrollado una solución para esto. La base para esto es un sistema de montaje fotovoltaico especialmente diseñado para techos de membrana planos, el llamado sistema Sika SolarMount-1 (SSM1).

Esteras verdes y zona libre de raíces. Foto: Sika.

La diferencia con los sistemas de montaje fotovoltaicos convencionales en cubiertas planas radica en la forma en que el sistema de montaje se fija a la membrana del tejado. Por lo general, las construcciones hechas de perfiles de aluminio se colocan sobre la membrana del techo y se lastran con piedras contra las fuerzas verticales (de elevación). Las fuerzas horizontales deben transferirse de manera segura a la estructura del techo por medio de la fricción estática entre la membrana del techo y el sistema de montaje fotovoltaico. Esta es una ciencia en sí misma, ya que, además de determinar el coeficiente de fricción correcto, el viento local y la velocidad las cargas deben adaptarse perfectamente a la geometría del generador fotovoltaico para evitar que el sistema fotovoltaico se deslice o se levante. En la práctica, esto generalmente solo tiene éxito con conjuntos de módulos fotovoltaicos grandes y contiguos. Esto deja poco o ningún espacio para un área verde.

El sistema Sika utiliza una técnica fundamentalmente diferente de fijación del generador fotovoltaico a la membrana del techo. Sika utiliza piezas moldeadas que se ajustan con precisión, las denominadas Solar Click. Este conector a la membrana para techos está hecho del mismo material que la membrana para techos (PVC o FPO) y, por lo tanto, puede soldarse directamente a la membrana para techos a nivel molecular utilizando aire caliente.

Sistema de estanterías fotovoltaicas soldadas directamente a la membrana de cubierta de PVC o FPO. Foto: Sika.

El sistema fotovoltaico y el techo forman una sola unidad. Todas las fuerzas horizontales se calculan de antemano y se introducen en la membrana del techo con grandes reservas de seguridad. Todas las fuerzas verticales (succión del viento) también se calculan según el proyecto y, si es necesario, se aseguran contra la elevación del generador fotovoltaico mediante un lastre generalmente muy pequeño.

El sistema solar fotovoltaico ligero SSM1 de Sika antes de la instalación del techo verde. Foto: Sika

Las ventajas de esta técnica de fijación son la máxima protección de la cubierta; las cargas adicionales más bajas para la estructura del techo; y en el caso de techos verdes máxima flexibilidad para el diseño del generador fotovoltaico. Los sistemas individuales (desde un módulo hasta 8 módulos) se pueden instalar en el techo de forma completamente independiente entre sí y a cualquier distancia deseada entre sí. Esto deja espacio para el techo verde.

En Alemania, donde el sistema se ha instalado con éxito durante muchos años, especialmente en tiendas de descuento, la principal razón para el desarrollo del SSM1 Green System fue el requisito de las autoridades locales de designar las áreas de los techos como áreas de techos verdes. La función principal de los techos verdes en las zonas urbanas de Alemania es la retención de aguas pluviales durante las fuertes lluvias para evitar inundaciones. El requisito de las autoridades era un coeficiente de escorrentía de lluvia de 0,5, lo que significa que la cantidad habitual de lluvia que pasa desde un techo plano a través del sistema de drenaje hacia el sistema de alcantarillado de la ciudad solo debe hacerlo a la mitad de la tasa normal.

Anuncio

Los paneles solares SSM1 en una formación densa aún permiten techos verdes y retención de aguas pluviales. Foto: Sika.

En cooperación con la Universidad Leibniz de Hannover, se llevaron a cabo varias series de pruebas con el sistema SSM1 y se colocaron alfombras verdes en el techo. Con el resultado de que incluso con un sistema fotovoltaico este-oeste muy ancho, las pequeñas distancias entre las filas de módulos siguen siendo suficientes para reducir a la mitad el coeficiente de escorrentía de lluvia por medio de esteras verdes.

Por lo tanto, con el SSM1 Green System todas las variantes posibles de un techo fotovoltaico verde son concebibles y factibles. Desde poco verde para mantener un coeficiente de escorrentía pluvial con el máximo rendimiento energético, hasta una gran zona verde con máxima biodiversidad y menor rendimiento energético. El sistema es totalmente adaptable.

Cada variante puede tener sentido, si uno es consciente de las prioridades y los planes para el uso de las áreas del techo en consecuencia. Si conoce las ventajas de ambos tipos de techos verdes y/o fotovoltaicos, conoce implícitamente el siguiente principio de diseño: ¡se deben evitar las áreas de techo no utilizadas!

Esteras de seedum que brindan beneficios de retención de aguas pluviales entre filas de paneles solares. Foto: Sika.

Nada hace que el principio de no dejar ningún área del techo sin usar sea más claro que conocer el rendimiento de energía solar en un año de un módulo fotovoltaico estándar de 21 pies cuadrados (1,95 m²) de área con aproximadamente 410 vatios de potencia.

Un módulo estándar genera un rendimiento anual promedio de aproximadamente 500 kWh en Boston (MA).

En Los Ángeles (CA), un módulo estándar genera unos 620 kWh al año.

Un automóvil eléctrico estándar de California puede viajar una distancia de aproximadamente 2500 millas por año con la energía generada por un solo módulo fotovoltaico estándar.

El uso múltiple de la tierra (superficie) y el uso del techo, es el arte del futuro. Con estas tecnologías, podemos decidir cómo hacer que la tierra y el techo no utilizados sean utilizables para nosotros y nuestro medio ambiente en el futuro y ayudar a abordar los desafíos de gestión de aguas pluviales y la necesidad de pasar a energía 100% renovable.

Techo verde integrado y sistema solar fotovoltaico, muy común en toda Alemania. Foto: Sika.

Anuncio

Roberto Laumen es gerente senior de proyectos de sistemas fotovoltaicos en Centroplan GmbH y Future Sun GmbH Alemania. Ha estado en el negocio fotovoltaico desde 2009.

Conozca los muchos beneficios del uso creativo de cestas de gaviones en sus diseños de paisajes, desde una mejor gestión de materiales de desecho hasta la creación de nuevas oportunidades para apoyar la biodiversidad.

Sika ha desarrollado un sistema flexible de anclaje de sistemas solares fotovoltaicos en techos que permite la integración de techos verdes entre y debajo de los paneles. Los techos verdes integrados y las instalaciones de paneles solares son comunes en Alemania.

La Senadora Mona Das explica por qué patrocinó un proyecto de ley en el estado de Washington que requeriría techos verdes en edificios nuevos y cuáles fueron los resultados de esta iniciativa.

La agrovoltaica en los techos, la integración de la energía fotovoltaica y la agricultura en los techos, puede aumentar la resiliencia en los sistemas alimentarios urbanos, expandir la producción de energía renovable y disminuir el consumo de agua. En este episodio, Futuros sostenibles se une a la Dra. Jennifer Bousselot para explorar el floreciente campo de la energía agrícola eléctrica en tejados para mejorar la seguridad alimentaria, mejorar las vías de energía limpia y explorar integraciones de sostenibilidad.