Crear una ventana no solo para alcanzar una mayor eficiencia energética sino para que también sea una fuente de energía limpia ha sido el objetivo del proyecto europeo SolarWin. El proyecto ha desarrollado una solución de ventana fotovoltaica capaz de funcionar como ventana tradicional y como panel solar.
En un contexto en el que el parque de edificios en Europa es responsable del 40% del consumo total de la energía de la UE y del 36% de las emisiones de gases de efecto invernadero, para el proyecto SolarWin el punto de partida son las ventanas, ya que la cantidad de calor que entra y sale por una ventana es responsable de entre el 25% y el 30% del uso de energía de calefacción y refrigeración de una vivienda típica, según los responsables del proyecto.
El proyecto finalizó el pasado mes de diciembre tras dos años de investigación y ahora trabaja para llevar su solución al mercado. Coordinado por el Instituto de Investigación en Energía de Cataluña (IREC), en el consorcio participan otros tres socios: Acciona (España), Sunplugged (Austria) y Physee (Países Bajos). Ha contado con un presupuesto total de más de 3 millones de euros, de los que 2,4 han sido financiados por el programa de investigación e innovación de la Unión Europea Horizonte 2020.
La ventana desarrollada está diseñada para que pueda instalarse tanto en edificios nuevos como rehabilitados, lo que respalda la Directiva de eficiencia energética de los edificios de la UE y su iniciativa ‘Ola de renovación’.
Desarrollo de la ventana fotovoltaica
SolarWin es un proyecto que ha tenido como objetivo desarrollar y validar ventanas fotovoltaicas transparentes de próxima generación para uso comercial y producción en masa. El concepto se basa y está diseñado como un concentrador solar luminiscente (LSC). Incorpora un innovador revestimiento luminiscente que absorbe el exceso de luz en la región visible y la vuelve a emitir en la región del infrarrojo cercano (NIR). La luz reemitida viaja a través de la ventana hacia los módulos fotovoltaicos personalizados de CIGS, que recogen la luz reemitida y generan energía verde. Un elemento clave en este concepto de ventana es el uso de una capa luminiscente que absorbe en la región visible y emite en la región NIR.
La ventana fotovoltaica desarrollada por SolarWin es incolora y visualmente atractiva. Aunque no parezca un panel solar, la ventana genera energía de manera similar. Esto es posible gracias a la tecnología de revestimiento desarrollada por Physee, una empresa de tecnología sostenible, que recoge parte de la luz que pasa a través de la ventana.
El revestimiento transfiere la luz recolectada a los bordes de la ventana, que están revestidos con una franja fotovoltaica flexible basada en cobre, indio, galio y seleniuro (CIGS) creada por Sunplugged. Y esta franja transforma la luz en electricidad.
Colaboración entre los distintos socios
El éxito del proyecto es el resultado de la colaboración entre los distintos socios. Se ha combinado la tecnología de ventanas inteligentes de Physee, las láminas fotovoltaicas flexibles de Sunplugged y la experiencia en construcción de Acciona, con la experiencia en investigación del IREC.
Además de llevar la ventana fotovoltaica de SolarWin a la etapa precomercial, el proyecto contribuyó a avanzar las soluciones de los socios individuales. Por ejemplo, el proyecto ayudó a optimizar el proceso de fabricación de Sunplugged para que pudiera producir su tecnología fotovoltaica de forma más rentable y a escala. También desarrolló una tecnología de monitorización de procesos en línea de última generación compatible con el concepto de la Industria 4.0. La tecnología se puede utilizar para aumentar la eficiencia de producción en las líneas fotovoltaicas y, al mismo tiempo, reducir la cantidad de residuos industriales.
Demostración y fabricación
En el marco del proyecto, se llevó a cabo la puesta en marcha del sitio de demostración de SolarWin para monitorear el rendimiento de la tecnología de ventanas fotovoltaicas en condiciones reales de funcionamiento. El pasado mes de septiembre se llevó a cabo la implementación y puesta en marcha del sistema de demostración por parte de Acciona en sus instalaciones de pruebas en Algete, en la Comunidad de Madrid.
Las instalaciones de Acciona ofrecen la posibilidad de evaluar ambas funcionalidades de la ventana fotovoltaica, como componente de construcción factible y como generador de energía sostenible, gracias a la capacidad de los edificios de ensayo para albergar cualquier tipo de componente de fachada y la ayuda del sistema de monitorización instalado. El sistema de demostración implementado se basó en ocho prototipos, distribuidos entre dos edificios de prueba e instalados en las cuatro fachadas de cada uno de ellos.
La diversidad de orientaciones permitió probar los prototipos trabajando en diferentes condiciones reales de funcionamiento, en cuanto a la variación de la radiación solar y el movimiento de las sombras a lo largo del día.
Además, el pasado mes de noviembre se realizó con éxito la instalación en la línea piloto industrial rollo a rollo de dispositivos fotovoltaicos flexibles de Sunplugged de la herramienta de monitorización de procesos en línea desarrollada en SolarWin por el IREC.
La herramienta permitirá optimizar y aumentar el rendimiento y la eficiencia de la producción de la lámina flexible fotovoltaica CIGS de Sunplugged que se integra dentro del marco de las ventanas SolarWin para la generación de energía limpia a través de una inspección óptica en línea precisa, rápida y no destructiva basada en espectroscopías raman y de fotoluminiscencia. Todo ello para garantizar la rentabilidad de la tecnología de ventanas fotovoltaicas totalmente transparentes de SolarWin.
De esta forma, el resultado del proyecto SolarWin se basa tanto en la introducción de una nueva tecnología de generación de energía limpia como en un método sostenible para producirla. Con el proyecto ya finalizado, los socios están trabajando para aumentar la producción y llevar las soluciones al mercado.