Techos solares que no puedes permitirte ignorar:

Respuesta rápida: La energía solar en azoteas es el segmento más importante dentro de la fotovoltaica integrada en edificios, y es el que un fabricante de módulos no puede permitirse ignorar. La razón es el volumen: las instalaciones en azoteas consumen módulos en lotes pequeños en muchos sitios, lo que constituye un patrón de demanda diferente al de los proyectos a escala de servicios públicos que se piden en gigavatios. Esa diferencia cambia lo que una línea de módulos necesita ofrecer. El trabajo en azoteas favorece módulos más ligeros, formatos más pequeños que dos instaladores pueden transportar, y marcos que se montan en una amplia variedad de estructuras de tejado. También otorga una prima a la apariencia uniforme, porque las matrices en azoteas son visibles. Para un fabricante que planifica su capacidad, el segmento de azoteas es aquel en el que la variedad de productos importa más que el rendimiento unitario, lo que tiene implicaciones sobre cuán flexible debe ser el cambio de formato de la línea.

Fabricación de módulos fotovoltaicos · por Jerry, Ooitech

Introducción del producto

Dentro de la fotovoltaica integrada en edificios (BIPV), la energía solar en azoteas destaca como la forma de aplicación más importante. Las azoteas disfrutan de excelentes condiciones de luz solar, no se ven afectadas por la orientación del edificio, son menos propensas al sombreado y pueden absorber plenamente la radiación solar. Estas ventajas convierten al tejado en el terreno privilegiado para capturar energía solar. La PV en azoteas generalmente se divide en dos categorías principales: PV en tejados inclinados y PV en tejados planos.

Parámetros técnicos

PV en tejados inclinados

Montaje directo en tejados inclinados: Los módulos PV normalmente se colocan planos siguiendo la dirección de la superficie inclinada del tejado. Se deja un espacio entre los módulos y el tejado para permitir el tendido de cables y la ventilación para la disipación de calor, como se muestra arriba.

Para tejados inclinados de hormigón nuevos o tejados inclinados de hormigón tipo villa (cubiertos con tejas), normalmente se pueden preembeber pernos durante la etapa de diseño, y la impermeabilización del tejado se maneja mediante la práctica convencional. Al instalar la base del módulo, la capa impermeabilizante debe extenderse sobre la base y las piezas metálicas embebidas, con tratamiento de sellado alrededor de los pernos de anclaje. Donde se penetra la capa impermeabilizante, debe usarse sellador impermeabilizante para rellenar el hueco y bloquear cualquier vía de infiltración de agua de lluvia. También debe añadirse una capa impermeabilizante adicional debajo de la base, de modo que incluso si se produce una fuga en la parte superior de la base, el agua de lluvia no alcance la capa estructural.

Para tejados de acero coloreado de gran superficie de fábricas y almacenes, la pendiente generalmente es del 5 % al 10 %. Los módulos pueden colocarse paralelos a la pendiente del tejado, o disponerse en un cierto ángulo de inclinación. Los soportes superiores se conectan a la estructura portante del tejado mediante diversos conectores y sujetadores. Las diferentes estructuras de paneles de acero coloreado requieren diferentes abrazaderas de soporte: cuanto mejor se ajuste la abrazadera a la teja de acero coloreado, mayor será la fiabilidad del sistema de montaje.

Para proyectos de adaptación que añaden PV a tejados de acero coloreado existentes, el método de fijación debe elegirse según la estructura del panel del tejado: se utilizan conexiones de abrazadera adecuadas, conexiones con pernos perforados o unión con adhesivo químico para montar los soportes PV sobre el panel del tejado. Debe prestarse especial atención a reforzar la impermeabilización del tejado después de añadir el equipo PV, especialmente en los conectores que penetran el panel del tejado. Pueden aplicarse juntas impermeabilizantes u otros adhesivos estructurales de sellado para garantizar el rendimiento de impermeabilización. Además, la carga estructural del armazón de acero original del tejado, las cerchas, las correas y los paneles del tejado debe verificarse de nuevo mediante análisis de tensiones en los miembros portantes para garantizar la seguridad estructural.

Construcción e instalación de tejas solares: Para tejados inclinados de hormigón nuevos o tejados inclinados de hormigón tipo villa (cubiertos con tejas), además del común tipo de montaje directo, muchos proyectos adoptan la forma de tejas solares. Un tejado de tejas es un tipo de tejado inclinado cuya forma distintiva exige un alto estándar de apariencia del módulo. Por lo tanto, las tejas solares se usan a menudo para integrarse con el tejado del edificio, como se muestra arriba.

Las tejas solares preservan el estilo arquitectónico general, suministran energía al edificio y reducen la temperatura interior al mismo tiempo. Las tejas solares deben coincidir con las dimensiones modulares de las tejas de tejado ordinarias y no deben interferir con la función normal de drenaje del tejado. La construcción de la teja solar se muestra arriba.

PV en tejados planos

Colocación directa: Para los tejados planos de hormigón más comunes de los edificios, se adopta una matriz PV de inclinación fija, usando soportes de acero fijados sobre pilares de hormigón en el tejado. Los soportes de los módulos se disponen con apoyos transversales a lo largo de la dirección longitudinal de la unidad estructural. Se utilizan conexiones atornilladas entre los soportes y los cimientos, entre los miembros del soporte y entre los soportes y las correas.

Este método de montaje conlleva una carga estructural relativamente pequeña, es fácil de instalar, generalmente no afecta la seguridad de la estructura del tejado del edificio, no daña el sistema de impermeabilización original del tejado y tiene un costo económico relativamente bajo. Para edificios nuevos, los pilares de hormigón pueden reservarse durante la etapa de diseño según las dimensiones específicas de instalación del soporte, lo que facilita la instalación. El ángulo de inclinación de los soportes de los módulos puede calcularse usando software PV solar relevante basado en la latitud local y la disposición del tejado, seleccionando el ángulo de orientación solar y de inclinación óptimos.

Cuando los módulos se colocan inclinados, debe considerarse el espaciado entre filas de la matriz PV para evitar que la fila delantera sombree la fila trasera. La elección del ángulo de inclinación y el espaciado entre filas debe coordinarse con las dimensiones específicas del espacio disponible en el tejado. Sobre la premisa de satisfacer las condiciones de luz solar, la inclinación y configuración óptimas deben seleccionarse sopesando todos los factores, a fin de aumentar la capacidad instalada por área de tejado y mejorar la eficiencia de generación de energía. Según la experiencia de diseño pasada, los sistemas PV instalados de esta manera tienen una capacidad instalada de aproximadamente 120–160 Wp/m² por unidad de área, y se recomienda estimar en 150 Wp/m² durante el diseño del esquema.

Las cubiertas de los edificios albergan numerosas instalaciones electromecánicas, como torres de refrigeración, ventiladores de ventilación y contra incendios, equipos de suministro y drenaje de agua, y tuberías, así como huecos de escaleras, salas de máquinas de ascensores y tanques de agua contra incendios en la azotea que sobresalen por encima del techo. Todo esto afecta significativamente la ubicación de los conjuntos fotovoltaicos. La superficie de cubierta disponible y continua para los módulos puede ser pequeña o estar dispersa, lo que resulta desfavorable para la disposición del sistema y la combinación de cables. La comunicación y coordinación con las disciplinas de arquitectura y las diversas disciplinas electromecánicas debe llevarse a cabo en las primeras etapas del diseño para asegurar una mejor área y condiciones de instalación.

Instalación elevada: Para hacer un uso eficaz del espacio y superar los inconvenientes del montaje directo sobre la cubierta, se puede utilizar una disposición elevada. Se añade una estructura de marquesina de acero en una posición elevada sobre el techo para soportar los módulos fotovoltaicos sin afectar la disposición y el uso de los equipos de la azotea. Los soportes de los módulos se atornillan a las correas de la estructura de marquesina de acero, adoptando una inclinación horizontal general en la que los módulos se colocan planos sobre la estructura de acero de la marquesina, como se muestra arriba.

Este método maximiza el uso del área del techo y evita la interferencia de la disposición de los equipos de la azotea, pero es necesario considerar varios aspectos. Primero, la seguridad. Dado que la marquesina de acero supera la altura del pretil, las condiciones meteorológicas extremas (como tifones fuertes) pueden levantar los módulos y provocar su caída, lo que representa un peligro abajo. Por lo tanto, el ángulo de inclinación de la instalación no debe ser demasiado grande, y debe volverse a verificar la resistencia de las conexiones de los conectores de montaje. Segundo, el impacto de la marquesina de acero en la altura del edificio y el coeficiente de ocupación del suelo. Aunque la marquesina está abierta por todos los lados, los propietarios podrían cerrarla posteriormente para su uso, por lo que es necesario confirmar con las autoridades locales de construcción y planificación si la estructura puede eximirse de los cálculos de altura y coeficiente de ocupación del suelo. Tercero, si los equipos electromecánicos de la azotea como torres de refrigeración, ventiladores de extracción y tuberías de ventilación pueden cubrirse desde arriba debe negociarse y confirmarse con las disciplinas correspondientes.

Para edificios de nueva construcción con cubierta de acero pintado, se puede seleccionar un panel de cubierta fotovoltaico integrado para colocar módulos en todo el techo: sin soportes, de instalación rápida, transitable y sin necesidad de canales reservados de mantenimiento o limpieza. En comparación con añadir módulos ordinarios sobre paneles metálicos de cubierta tradicionales, esta solución integrada ofrece un mejor rendimiento en resistencia al viento, impermeabilización, protección contra incendios y aprovechamiento total del área de cubierta disponible, como se muestra arriba.

Ventajas técnicas

• Las azoteas ofrecen una exposición solar superior, libertad de restricciones de orientación y sombreado mínimo

• Múltiples estrategias de montaje se adaptan a tipos de cubierta de hormigón, acero pintado, teja e integrada

• Las tejas solares preservan la estética arquitectónica mientras reducen la temperatura interior

• La impermeabilización reforzada y la reverificación estructural garantizan la seguridad del techo a largo plazo

• El ángulo de inclinación y el espaciado entre filas optimizados maximizan la capacidad instalada y la eficiencia de generación

• Los paneles de cubierta fotovoltaicos integrados ofrecen techos sin soportes, transitables y resistentes a la intemperie

Aplicación del producto

Las soluciones fotovoltaicas en azoteas se aplican a una amplia gama de tipos de edificios: villas residenciales con techos inclinados de hormigón o teja, fábricas y almacenes industriales con grandes cubiertas de acero pintado, estructuras existentes en proceso de adaptación fotovoltaica y edificios comerciales con techos planos de hormigón abarrotados de equipos electromecánicos. Ya sea mediante montaje directo, tejas solares, conjuntos de inclinación fija, estructuras de marquesina elevadas o paneles de cubierta fotovoltaicos totalmente integrados, cada enfoque puede adaptarse a las condiciones del sitio para equilibrar el rendimiento energético, la impermeabilización, la seguridad estructural y la apariencia arquitectónica.

Ooitech cree: las uniones de recombinación de nanocristales de In₂O₃ con ingeniería de superficie combinadas con la ingeniería de HSM en volumen/interfaz han llevado los módulos tándem totalmente de perovskita de gran área a una eficiencia certificada del 26,2 %, acercando decisivamente esta tecnología a la comercialización.

Como proveedor global de líneas de producción de paneles solares, Ooitech cree que la diversidad de escenarios de azotea descritos aquí —desde villas con tejas hasta marquesinas elevadas de fábricas— es exactamente la razón por la que la calidad de los módulos y la consistencia dimensional importan tanto en el origen. Las tejas solares deben coincidir con la modularidad de las tejas, y los conjuntos elevados deben soportar cargas de nivel tifón, por lo que las etapas de enmarcado, laminación y prueba EL en la producción de módulos determinan directamente si estas azoteas permanecen impermeables y seguras durante décadas. Para los ingenieros que quieren ver cómo se construyen realmente los módulos fiables, seguir el canal de YouTube de Ooitech en www.youtube.com/ooitech ofrece una mirada más cercana a la línea de producción detrás de cada instalación de azotea confiable.