Fotovoltaica con seguimiento solar: una solución revolucionaria para estadios

En un avance significativo hacia soluciones energéticas sostenibles para instalaciones deportivas, investigadores de la Universidad de Salerno y la Universidad de Nápoles Federico II (Italia) han diseñado un innovador sistema fotovoltaico (FV) diseñado específicamente para estadios deportivos de tamaño pequeño a mediano. Este diseño innovador presenta un enfoque novedoso para aprovechar la energía solar en el contexto de la arquitectura de estadios.

El sistema fotovoltaico de nuevo desarrollo es una combinación armoniosa de módulos de techo metálico y paneles fotovoltaicos ligeros y flexibles. Una de sus características más destacadas es su construcción ligera, junto con una rigidez excepcional. Según Fernando Fraternali, autor correspondiente de la investigación, la estructura desplegable diseñada para activar el mecanismo de seguimiento solar ha sido meticulosamente diseñada. "La estructura desplegable del mecanismo de seguimiento solar ha sido diseñada para facilitar su instalación en estadios existentes", informó a pv magazine. "Se integra a la perfección en el techo de cualquier estadio conectando adecuadamente el cable bus a una estructura de soporte que se coloca sobre el techo existente".

En su artículo titulado "Una estructura de tensegridad para la cubierta de un estadio solar con capacidad de seguimiento solar", publicado en la prestigiosa revista Thin-Walled Structures, el equipo de investigación profundizó en los detalles del diseño propuesto. Lo categorizaron como un sistema de tensegridad de clase 4, donde la integridad estructural depende del equilibrio de los elementos de tensión.

Los investigadores profundizaron en la estructura del techo, identificada como el expansor en V. Este término se refiere a la incorporación de un puntal rígido en forma de V dentro de la estructura de tensegridad. «El expansor en V original, presentado por René Motro en su reconocido libro de texto, es un sistema en forma de V compuesto por ocho barras dispuestas en dos grupos distintos de cuatro barras cada uno, todas de igual longitud», explicaron. «Nuestra variante es una estructura de tensegridad de clase 4 que consta de ocho barras y siete cables».

La cubierta fotovoltaica propuesta se basa en módulos metálicos triangulares, cada uno equipado con paneles fotovoltaicos que siguen el sol. El movimiento que impulsa el mecanismo de inclinación se inicia mediante un cabrestante estratégicamente ubicado en un punto adecuado. Al ajustar la longitud restante del cable bus, el sistema puede moverse con un consumo de energía impresionantemente bajo.

«La estrategia de seguimiento solar emplea una técnica de accionamiento por tensegridad, que se regula ajustando la longitud restante de un cable bus conectado a los puntales», señalaron los investigadores. «Este mecanismo permite que las placas ligeras del techo, cubiertas con tiras fotovoltaicas, se inclinen de forma óptima para maximizar la absorción de energía solar. Las tiras fotovoltaicas pueden fabricarse con células amorfas de película fina, células fotovoltaicas orgánicas o paneles fotovoltaicos flexibles. Además, se pueden utilizar paneles fotovoltaicos más convencionales, siempre que se considere cuidadosamente su peso durante el análisis estructural».

Se dice que el enfoque propuesto ofrece un aumento sustancial en la capacidad de producción anual de energía eléctrica del techo solar. En comparación con un techo solar de pendiente fija, puede aumentar la producción de energía hasta en un 54 %. «La estrategia de seguimiento solar localmente variable resulta especialmente ventajosa durante los meses de invierno, lo que resulta en aumentos de la producción de energía de hasta un 80 %», destacaron los académicos. «En reposo, la estructura elevadora funciona como un sistema de tensegridad ligero».

El grupo de investigación cree que el sistema tiene un potencial significativo para una mayor optimización. Sugieren que la implementación de sus subunidades con diferentes ángulos de inclinación o el uso de seguidores solares de dos ejes podría mejorar su rendimiento. "Otras mejoras en la estrategia de diseño del estadio solar podrían incluir la adopción de células solares de silicio de alta eficiencia, que pueden alcanzar eficiencias de hasta el 27% - 28%, así como la integración de células bifaciales", concluyeron. "Además, el concepto de estadio de tensegridad puede ampliarse para albergar estadios de gran tamaño, lo que abre nuevas posibilidades para soluciones energéticas sostenibles en la industria del deporte".