Desempeño de techos verdes extensivos en asociación con paneles fotovoltaicos bajo condiciones de clima tropical húmedo.

Abstract

A medida que las ciudades continúan creciendo y desarrollándose, la identificación y evaluación de enfoques prácticos para mitigar las altas temperaturas urbanas es fundamental para ayudar a proporcionar entornos urbanos térmicamente cómodos, atractivos y sostenibles. En una sociedad moderna y urbanizada, el crecimiento compatible con un ambiente saludable es extremadamente importante. Las invenciones que incluyen tecnologías que ayudan a las personas a preservar el medio ambiente son cada vez más exitosas. Catalano et al. (2017) definen “biosolar roofs” (techos biosolares) para enfatizar el papel “simbiótico” de la promoción de la biodiversidad y la producción de energía renovable en los entornos urbanos contruidos con techos funcionalizados con módulos fotovoltaicos y la optimización de la energía con ayuda de la vegetación correctamente seleccionada. Los techos verdes son propuestos como una tecnología innovadora de construcción energéticamente eficiente que aportan grandes y numerosos beneficios ambientales, económicos y además coadyuvan a disminuir el efecto de isla de calor (Dauda y Alibaba, 2020; Korol y Shushunova, 2016; Santamouris, 2014); sin embargo, su eficiencia depende en gran medida de su diseño, en particular aquellos techos verdes que varían en la profundidad del sustrato, las especies de vegetales, el régimen de riego, entre otras (Sailor y Bass, 2014). Ogaili (2015) menciona que el uso de la tecnología de los paneles fotovoltaicos que convierten la radiación solar en energía eléctrica con mínimas consecuencias ambientales adversas ha demostrado ser muy popular en Portland, Estados Unidos, debido a varios factores, tales como sus costos relativamente bajos de inversión y de instalación; su rendimiento aceptable y a los costos cada vez más elevados de la energía eléctrica. Sin embargo, en días soleados y calurosos, los paneles fotovoltaicos se sobrecalientan. Las celdas fotovoltaicas y otros semiconductores son sensibles a la temperatura. Cuando la temperatura de las celdas solares aumenta, la tensión del circuito abierto disminuye, lo que reduce la potencia de salida de la celda solar (Radziemska, 2003). En otras palabras, cuando las temperaturas de un panel fotovoltaico supera los 25 °C, que es por lo general la temperatura de prueba estándar, la eficiencia de los paneles fotovoltaicos se verá afectada en menor o mayor medida, en función del tipo de panel fotovoltaico. Por lo tanto, la posibilidad de encontrar medios pasivos o activos de enfriamiento de paneles fotovoltaicos podría mejorar el rendimiento de estos. Existen varios métodos de enfriamiento de los paneles solares, desde el uso de componentes mecánicos como ventilación inducida o hacer fluir una película de agua sobre la superficie del panel periódicamente. Por otro lado, existe un interés creciente en el uso de techos verdes con vegetación bajo paneles fotovoltaicos para reducir sus temperaturas y proporcionar múltiples beneficios a la edificación, al usuario y al medio ambiente. Los techos verdes no requieren limpieza, pero pueden requerir otro tipo de mantenimiento, como el deshierbe y el riego frecuente. Dicho lo anterior y con base en pruebas recientes, se plantea para este estudio la hipótesis que esta combinación de techo verde y paneles fotovoltaicos mejora y reduce la ganancia térmica del edificio y aumenta el ahorro energético bajo condiciones de clima tropical húmedo.