La solución vertical para cubiertas verdes con energía fotovoltaica

La energía solar fotovoltaica ha evolucionado más allá de los tradicionales paneles inclinados. Una innovación clave, especialmente diseñada para cubiertas planas y entornos con desafíos climáticos, es el sistema de paneles solares de dos filas de celdas montados en posición vertical a 90°. Este enfoque, ejemplificado por modelos como el SOLYCO SOLon, no solo optimiza el uso del espacio, sino que también ofrece beneficios cruciales en la gestión de la nieve y el rendimiento invernal.

El concepto central de estos sistemas es la instalación perpendicular a la cubierta, en lugar de la inclinación habitual de 30° a 45°.

El diseño especial de este tipo de módulos fotovoltaicos, como por ejemplo el modelo SOLon de Solyco, ilustran perfectamente esta tecnología. Utiliza módulos especializados con un diseño de una o dos filas de 21 medias-celdas o celdas completas, que le confiere unas medidas de poco más de 2 metros de largo por menos de medio metro de alto (aprox. 2011 mm x 415 mm). Y cuyas celdas están conectadas en paralelo, lo que minimiza las pérdidas por sombreado parcial, un riesgo inherente en la instalación vertical.

Además, la tecnología bifacial y doble vidrio empleada en estos módulos utiliza celdas de alta tecnologia (como TOPCon n-Type), que capturan la luz solar tanto por la cara frontal como por la trasera. La construcción de doble vidrio proporciona una durabilidad y resistencia excepcionales, protegiendo las celdas de tensiones mecánicas.

Por otra parte, su montaje a 90°, es decir, totalmente vertical se realiza mediante una robusta estructura de aluminio. En el caso de SOLon, la altura total del sistema es de entre 65 cm a 80 cm aproximadamente, con el módulo elevado del sustrato.

Estos sistemas están especialmente diseñados para su uso en cubiertas planas (con inclinaciones de hasta 10°), incluyendo las populares cubiertas verdes (Gründächer). Para ello utilizan un lastre bajo y sin penetración. El diseño vertical y aerodinámico (probado en túnel de viento) elimina el efecto de ala de avión, lo que reduce drásticamente las cargas de viento y, por lo tanto, la necesidad de un lastre excesivo. El SOLon, por ejemplo, tiene una carga superficial de solo 12 kg/m² (en el campo), permitiendo la instalación sin penetrar la membrana del techo, lo que evita posibles problemas de filtraciones si no se sellan bien las perforaciones de los anclajes en sistemas tradicionales.

Por otra parte, debemos tener en cuenta la preservación de la cubierta verde, puesto que al estar montados verticalmente y separados, los módulos permiten que la luz solar y el agua de lluvia lleguen de manera uniforme a la vegetación, preservando la función ecológica y térmica de la cubierta verde.

La orientación vertical ofrece una serie de ventajas que la distinguen de la instalación inclinada tradicional:

1. Curva de generación de energía

A diferencia de los paneles inclinados orientados al sur, que tienen un pico de producción al mediodía, los paneles verticales orientados Este-Oeste presentan una curva de generación de energía con dos picos, uno por la mañana (Este) y otro por la tarde (Oeste). Esto ayuda a una mejor adaptación al consumo, puesto que esta distribución se alinea mejor con los patrones de consumo típicos de edificios residenciales y comerciales, que suelen tener una alta demanda por la mañana y al final de la tarde.

Además, debemos sumar el aprovechamiento de la luz reflejada, gracias a la tecnología bifacial que maximiza la captación de luz reflejada (albedo) por la superficie del techo, lo que contribuye significativamente a la producción total de energía.

2. Resistencia al viento y estabilidad estructural

El diseño vertical es inherentemente más resistente a las cargas de viento. Esto es debido a la no existencia del efecto de ala. Al no tener una superficie inclinada que actúe como un ala, se minimiza la fuerza de sustentación (lift), lo que se traduce en una mayor estabilidad y menores requisitos de lastre. Por otro lado, la integridad estructural que se ha realizado mediante una prueba de resistencia mecánica de 1000 Pa asegura que el sistema puede soportar condiciones climáticas adversas.

La instalación vertical a 90° se convierte en una opción superior en regiones con fuertes
nevadas y climas fríos, por varias razones:

1. Eliminación automática de nieve

Esta es la ventaja más significativa. Un panel inclinado puede acumular nieve hasta que el peso o el derretimiento parcial permitan que se deslice. Y mientras la nieve esté acumulada sobre el panel impide la incidencia de luz sobre las celdas y por consiguiente no se genera electricidad. Un panel vertical, sin embargo, no acumula nieve en su superficie de captación.
Esto se traduce en una producción ininterrumpida, puesto que mientras que los paneles inclinados pueden dejar de producir completamente durante días o semanas hasta que la nieve se derrita o se retire manualmente, los paneles verticales están disponibles para generar energía inmediatamente después de una nevada.

Además, debemos tener en cuenta el derretimiento acelerado. La nieve que cae alrededor de la base del panel vertical se derrite más rápido debido a la radiación solar que incide directamente sobre ella, lo que también contribuye a mantener el área de instalación funcional.

2. Mayor rendimiento en invierno

Aunque el sol está más bajo en el horizonte durante el invierno, lo que reduce la radiación directa en paneles horizontales, los paneles verticales se benefician de dos factores. Por un lado, un ángulo óptimo, debido a la baja altura del sol en invierno se acerca al ángulo óptimo de incidencia para un panel vertical.

Por otra parte, el efecto albedo de la nieve. La nieve fresca es altamente reflectante. La luz solar que incide en el suelo nevado se refleja hacia arriba (efecto albedo), siendo capturada por la cara trasera del módulo bifacial. Esto puede aumentar significativamente la producción de energía en invierno, superando el rendimiento de los sistemas inclinados convencionales que están cubiertos de nieve.

3. Rendimiento mejorado por bajas temperaturas

Los paneles solares, en general, funcionan de manera más eficiente a bajas temperaturas. El clima frío en sí mismo no es un impedimento, sino un factor que mejora la eficiencia de la conversión fotovoltaica, siempre y cuando la superficie del panel esté libre de nieve.

4. Mantienen la biodiversidad:

Al no crear grandes áreas de sombra continua, se preserva el hábitat para la flora y la fauna típicas de las cubiertas ecológicas.

Este tipo de sistema está encontrando su nicho en aplicaciones específicas:

• Cubiertas verdes urbanas

La aplicación principal, como se destaca en el caso SOLon, es en grandes edificios urbanos con cubiertas verdes, donde la preservación de la vegetación es tan importante como la generación de energía.

• Zonas de alta nieve

En regiones alpinas o del norte de Europa y América, donde las nevadas son frecuentes y abundantes, la capacidad de autolimpiarse de nieve es un factor económico decisivo.

• Instalaciones en suelo

Aunque el foco es la cubierta plana, el concepto vertical también se aplica en instalaciones a nivel del suelo, como barreras acústicas o cercas solares, donde la eliminación de nieve y el aprovechamiento del albedo son igualmente ventajosos.

Los paneles solares de dos filas de celdas montados verticalmente a 90° representan una solución ingeniosa y altamente funcional para la generación de energía en cubiertas planas. Su diseño, que combina la tecnología bifacial con una estructura de bajo lastre, no solo optimiza la producción de energía al distribuir los picos a lo largo del día, sino que también
resuelve el desafío más grande de la fotovoltaica en invierno: la acumulación de nieve. Para arquitectos, promotores y propietarios de edificios en climas fríos, esta revolución vertical ofrece una vía robusta y eficiente para integrar la sostenibilidad sin comprometer la integridad o la función ecológica de la cubierta.

Autor: Marcos Carbonell Alemany