Un grupo de investigadores liderado por la Universidad de Salerno, en Italia, ha desarrollado una estructura de techo desplegable basada en tensegridad para aplicaciones fotovoltaicas con seguimiento solar.
“En nuestra nueva investigación presentamos un módulo solar de techo innovador para estadios deportivos con capacidades de seguimiento solar, que puede utilizarse tanto en el diseño de nuevos estadios solares como en la modernización de los existentes”, explicó a pv magazine el autor correspondiente del estudio, Fernando Fraternali, señalando que el diseño del sistema fotovoltaico se basa en investigaciones previas publicadas en marzo, en las cuales los científicos propusieron un diseño de sistema fotovoltaico con seguimiento solar para cubiertas de estadios que ofrecía tanto una sólida respuesta estructural como un alto rendimiento energético en comparación con sistemas basados en estructuras fijas.
“Mientras que los trabajos anteriores examinaron el comportamiento mecánico de una estructura de tensegridad para el techo solar de un estadio en su configuración no desplegada, el presente estudio investiga su desempeño en el estado desplegado, con especial atención a su respuesta frente a fuerzas inducidas por el viento y modos de vibración”, explicaron. “El mecanismo de seguimiento solar permite ajustar los ángulos de inclinación individuales de los distintos módulos del techo que componen la cubierta del estadio, lo cual supone un avance respecto del concepto introducido en la investigación anterior”.
Gracias a una arquitectura de tensegridad desplegable que depende de puntales de activación plegables y desplegables montados sobre soportes deslizantes, el módulo de techo propuesto puede integrarse fácilmente en diversas configuraciones de cubierta. Utiliza una estructura de montaje especial compuesta por cuatro puntales situados debajo de los paneles, cuyos extremos superiores están articulados en cuatro puntos fijos e interconectados por una viga longitudinal. Además, los extremos inferiores están conectados a deslizadores horizontales montados sobre una segunda viga longitudinal y accionados mediante un cable de autobús cerrado en bucle.
Esquema de la estructura de montaje.
Imagen: Universidad de Salerno
Asimismo, el cable de autobús está conectado tanto a un cable de apertura como a uno de cierre, cada uno enrollado alrededor de un cabrestante externo. Esta disposición permite que el cable de autobús se mueva de forma continua a lo largo de la vía de guía cuando el cabrestante se activa.
“Esta disposición articulada proporciona una solución técnicamente sólida para acomodar grandes rotaciones en los extremos de los puntales”, destacó el grupo de investigación. “La viga longitudinal superior está conectada a una bisagra cilíndrica lineal que transfiere las cargas aplicadas al panel del techo directamente a la viga”.
Se afirma que el diseño propuesto del sistema requiere una energía mínima para su despliegue, gracias al diseño basado en tensegridad, que elimina la necesidad de actuadores neumáticos. En su lugar, el despliegue se logra mediante simples ajustes accionados por cabrestante en las longitudes de reposo de los cables de activación.
Los investigadores realizaron una serie de simulaciones para comparar el desempeño del sistema con el del conjunto fotovoltaico de 1 MW instalado en el Estadio Bentegodi de Verona. El análisis mostró que el sistema con seguidores solares podría alcanzar la misma producción anual de energía con solo 740 kW.
“En general, concluimos que el sistema de techo desplegable analizado en el presente estudio muestra un fuerte potencial tanto para el diseño de nuevos estadios deportivos equipados con estrategias eficientes de seguimiento solar como para la modernización de estadios existentes con el fin de mejorar su desempeño energético”, subrayaron los científicos.
El nuevo diseño del sistema fotovoltaico se presentó en el estudio “Deployability, mechanical response, and energy harvesting capacity of a novel solar roof for sports stadiums” (Desplegabilidad, respuesta mecánica y capacidad de captación de energía de un nuevo techo solar para estadios deportivos), publicado en Developments in the Built Environment.
El equipo incluyó académicos de la Universitat Politècnica de Catalunya, en España, así como de la Universidad de Bolonia y la Universidad de Nápoles, en Italia.
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