Barrera antirruido fotovoltaica con diseño en zigzag

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Un equipo de investigación belga-holandés ha desarrollado una barrera acústica fotovoltaica con diseño en zigzag para aplicaciones a lo largo de autopistas y carreteras, así como en fachadas de edificios. «Especialmente en zonas densamente pobladas, como Eindhoven, el espacio para instalaciones fotovoltaicas es limitado y la comodidad de vivir en distritos cercanos a autopistas está bajo presión», explica a pv magazine Fallon Colberts, autor principal de la investigación. «Las barreras acústicas fotovoltaicas ZigZag son una solución excelente».

El diseño ZigZag consiste en montar los módulos solares orientados hacia el sol en un plano en «zig», mientras que el plano en «zag» aumenta el acoplamiento de la luz al panel solar subyacente.

«Como el panel solar está orientado hacia el sol y no hacia el conductor, este diseño puede limitar los reflejos no deseados del sol y las luces del tráfico en la superficie acristalada del panel solar, lo que contribuye a la seguridad del conductor», explican los científicos, que señalan que la novedosa barrera antirruido también integra materiales antirruido para reducir los reflejos no deseados del ruido del tráfico. «Además, la seguridad del conductor puede verse incrementada por el ‘zag’ estético de la construcción al evitar vistas monótonas».

Con el apoyo de la startup holandesa Wallvision, el grupo de investigación construyó un demostrador de 4 m x 4 m con orientación sur-suroeste y dos configuraciones ZigZag. Utilizó ocho módulos solares suministrados por el fabricante belga Soltech y sensores de rejilla de fibra Bragg (FBG) para medir la temperatura del sistema. También utilizó material absorbente del ruido suministrado por el especialista alemán Rockwool. Los módulos se desplegaron con un ángulo de inclinación de entre 35 y 50 grados.

Mediante una serie de simulaciones y evaluaciones del ciclo de vida (LCA, por sus iniciales en inglés), los investigadores descubrieron que la barrera antirruido fotovoltaica propuesta tiene un plazo de amortización de 6 a 10 años. «Los estudios de LCA, realizados por Helmo, revelaron un bajo CO2 eq/kWh en comparación con las mezclas de electricidad y una buena relación entre tiempo de amortización y vida útil», dijo Colberts. «Además, las simulaciones mostraron que el rendimiento energético puede simularse muy bien mediante su marco de rendimiento energético optimizado. Esto último podría ser de interés a la hora de diseñar y seleccionar ubicaciones para la instalación de barreras acústicas fotovoltaicas ZigZag».

El análisis también determinó que el ángulo de inclinación óptimo del sistema debería oscilar entre 20 y 40 grados, lo que garantizaría un equilibrio adecuado entre rendimiento y reducción del ruido. En cuanto al rendimiento energético, sin embargo, no se observó ninguna diferencia particular al cambiar el ángulo de inclinación de 20 a 80 grados.

Las simulaciones también mostraron que, en general, un ángulo de inclinación de 50 grados produce más energía en las distintas estaciones que uno de 35 grados, especialmente en los meses de verano. «Esto se debe a que, con un ángulo de inclinación mayor, se reduce el sombreado de las cubiertas superiores de ZigZag», explican los científicos. «El demostrador ZigZag PVNB puede generar un rendimiento específico anual de hasta 941 kWh/kWp con un ángulo de inclinación de 35 grados y de 1066 kWh/kWp con un ángulo de inclinación de 50 grados».

El sistema se presentó en el estudio «Performance study and LCA of a ZigZag PV noise barrier: Towards mass-customization of IIPV applications», publicado en Applied Energy. En el equipo de investigación participaron científicos de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Zuyd (Países Bajos), así como de la Universidad de Hasselt y el Institut de Recherche des Instituts groupés de la Haute Ecole Mosane (Bélgica).

«Wallvision está trabajando en la optimización de su producto para hacer realidad la comercialización de componentes fotovoltaicos ZigZag que puedan utilizarse para la construcción de barreras acústicas fotovoltaicas», añadió Colberts. «Wallvision tiene previsto realizar próximamente un proyecto piloto en Eindhoven para acercar las barreras acústicas fotovoltaicas ZigZag a la comercialización».

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