Mención - Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible

2016

Helium.

Autores: : Alejandro Velásquez López (Coordinador), Docente del Departamento de Ingeniería de Diseño, Universidad EAFIT. Integrantes: Jose Ignacio Marulanda Bernal, docente del Departamento de Ciencias Físicas, Universidad EAFIT; Mario Augusto Betancur Rodríguez, gerente, Dynacad S.A.S – Grupo DI Plus SAS, Medellín – Colombia; Javier Mauricio Betancur Muñoz, gerente Tecnologías Marte S.A.S., Medellín - Colombia.

Esta investigación aplicada es una apuesta por la distribución de la generación de energía y el aprovechamiento de la radiación solar en superficies verticales. Es el producto de un trabajo conjunto entre Universidad, Empresa y Estado que nace para desarrollar productos solares, y se canalizo en la producción de un ladrillo solar con recubrimientos optoelectrónicos.

¿De qué se trata?

Hace 3 años el equipo de trabajo se encaminó en el desarrollo de productos solares, siendo las fachadas solares una de sus áreas. Particularmente la explotación de superficies verticales para la implementación de tecnologías fotovoltaicas resulta muy atractiva dada la creciente arquitectura vertical (propiedad horizontal) sin discriminar estrato y que representa una oportunidad a la hora de compararse con el área disponible en los techos de las edificaciones, además de que no se sacrifica tierra cultivable. A partir de allí se planteó como objetivo principal validar el concepto de un ladrillo solar con recubrimientos optoelectrónicos, mediante la definición de materiales y procesos de manufactura a escala industrial.

Principales aportes al conocimiento del tema

A nivel mecánico se logró el desarrollo de ladrillo con capacidad de carga superior a 120KN, que es lo exigido por el código de sismo-resistencia. El material implementado permitió una adherencia al mortero tal que el desempeño del muro fue exitoso, logrando superar aceleraciones de hasta 1G a una frecuencia promedio de 1.5Hz. Esto quiere decir que un muro de 3m x 3m está en capacidad de soportar sismos de magnitudes 9 en la escala de Mercalli, y que puede auto soportarse de manera horizontal (su propio peso).
El excelente desempeño dinámico se atribuye a la adherencia entre los ladrillos y el material de adherencia (mortero), así como también al machembrado característico del ladrillo. A nivel óptico se logró el desarrollo de una geometría de la tapa optoelectrónica que incrementa en alrededor de un 20% la captación de rayos solares en superficies verticales si se compara con una superficie totalmente lisa como la encontrada en paneles estándares. A nivel ambiental, se logró un producto que está en capacidad de generar 8Watts / ladrillo, la cual es una potencia cercana a la requerida para encender un bombillo ahorrador de energía comercial. Así, con la instalación de 32 ladrillos se obtiene no solo la acumulación de voltaje para alimentar un inversor estándar, sino para generar la energía requerida en la iluminación de una vivienda de promedio de 50m2.
Con éstos resultados se concluye que se está en capacidad de generar energía eléctrica en superficies verticales a un costo similar a superficies horizontales, con lo cual se abre una oportunidad para el sector de la construcción y energético: el aprovechamiento de fachadas ociosas en la generación energética.

¿Por qué es importante?

La relevancia del trabajo puede verse desde diferentes perspectivas.
(I) Socioeconómica: el acceso a la electricidad es un medio para mejorar la calidad de vida. Recientemente se tuvo la visita del Ministerio de Educación quienes manifestaron su interés en la implementación de este desarrollo en escuelas que hacen parte del plan Colegio 10 TIC.
(II) Industrial: En cuanto al engranaje con sector empresarial se ha tenido una interesante interacción con entidades de prestación de servicios públicos, sector de la construcción y desarrollo de electrodomésticos. Con tal interacción se amplía el alcance del proyecto, ya que la energía debe considerarse a través de todo su ciclo de vida: generación, distribución, transporte, implementación.
(III) Medio Ambiente: Si bien aún es difícil visualizar la totalidad de las fachadas de edificios con materiales fotovoltaicos, no es descabellado aspirar a contar con una capacidad instalada que cubra la demanda energética de iluminación. Ello se puede obtener mediante la instalación de alrededor de 32 ladrillos solares y con ello no sólo garantizar las condiciones de luz para seguridad sino para educación durante la ausencia de luz natural, y con ello matizar alrededor del 10% de la cuenta de servicios eléctricos, el cual se atribuye a iluminación.
(IV) Prospectiva: La relevancia debe mirarse no sólo en lo realizado sino en su potencial futuro. Este proyecto tiene el potencial de revolucionar la industria energética y de la construcción, al hacer posible la generación descentralizada de energía y con ella el desarrollo de redes inteligentes (Smart Grids). De igual manera el aprovechamiento de las fachadas verticales y con ello el potencial de la población de ser autosuficientes de una fracción o la totalidad de su energía, haciendo uso de la capacidad ociosa instalada en sus casas.


 

Ganadores

Ciencias Exactas

Ciencias Sociales

Medio Ambiente

Solidaridad


Solidaridad

Menciones de Honor

Ciencias Exactas

Ciencias Exactas

Ciencias Exactas

Ciencias Sociales

Ciencias Sociales

Ciencias Sociales

Ciencias Sociales

Medio Ambiente

Solidaridad

Solidaridad