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Software de Código Abierto para Tejas Fotovoltaicas Integradas en Edificios para Arquitectura de Novedad

Autores: Chin, Alexander W. H.; Hayibo, Koami Soulemane; Pearce, Joshua M.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Software de Código Abierto para Tejas Fotovoltaicas Integradas en Edificios para Arquitectura de Novedad


Categoría

Procesos industriales

Subcategoría

Diseño de procesos industriales

Palabras clave

Arquitectura de novedad
Módulos solares fotovoltaicos
Rendimiento energético
BIPV
Edificios de energía neta positiva
Ciudades de emisiones netas cero

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los edificios de arquitectura novedosa pueden ser revestidos con módulos solares fotovoltaicos (PV) rectangulares convencionales, ya sea con celdas empaquetadas de cerca o módulos parcialmente transparentes, aumentando enormemente la energía renovable, reduciendo las emisiones de carbono y permitiendo edificios de energía positiva. Para habilitar este potencial, en este estudio, por primera vez, se desarrollaron e integraron dos programas de código abierto para proporcionar una base para diseñar y recubrir edificios y objetos de arquitectura novedosa en la vida real con módulos solares PV. Primero, se propuso un algoritmo de colocación que se integró en Blender y que puede generar módulos solares PV en la cara de cualquier modelo 3D, y se desarrolló una versión aumentada en Python de SAM para simular el rendimiento de los sistemas PV de forma irregular resultantes. El software de código abierto integrado se utilizó para analizar el rendimiento energético de siete BIPVs novedosos diferentes ubicados en todo el mundo. El rendimiento energético de los edificios se comparó con los sistemas PV convencionales basados en tierra, y los resultados mostraron que las matrices convencionales generan más energía por unidad de potencia que los BIPVs. El análisis revela que cuanto más compleja es la geometría del modelo del edificio, menos energía genera el edificio; sin embargo, las densidades de potencia y energía de los BIPVs novedosos superan con creces a las de los PV convencionales basados en tierra. Los ahorros en bienes raíces observados fueron sustanciales, alcanzando el 170% en un caso donde el BIPV alcanzó 750 m de altura. La producción de energía de los BIPVs se optimiza orientando el edificio mediante rotación y solo necesita llevarse a cabo una sola vez para su replicación en cualquier lugar del mundo. Los resultados muestran que el rendimiento energético del BIPV aumenta a medida que el edificio se vuelve más detallado, mientras que la potencia total y la energía disminuyen, lo que indica la necesidad de un cuidadoso equilibrio de prioridades en el diseño del edificio. Finalmente, las simulaciones energéticas demuestran el potencial de edificios de energía netamente positiva y contribuyen a ciudades de emisiones netas cero. Los hallazgos indican que los BIPVs no solo son apropiados para casas residenciales convencionales y edificios comerciales, sino también para réplicas de edificios históricos o monumentos en el futuro. Se necesitan más estudios para investigar los aspectos estructurales, eléctricos y socioeconómicos de los BIPVs de arquitectura novedosa.

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