Capacidad e integración fotovoltaica en edificios mixtos de mediana altura en la región ecuatorial andina

Abstract

Este trabajo proyecta cubiertas fotovoltaicas en un edificio de uso mixto de mediana altura, analizando el uso de tecnologías para diferentes niveles de integración arquitectónica, buscando máximo autoabastecimiento energético y reducción de emisiones. La metodología utilizada es la recolección y análisis de información desde lecturas de consumos temporales de medidores eléctricos con resolución cuarto-horaria, planillas de consumo eléctrico y registro, a través de encuestas, de la demanda de gas licuado de petróleo. Se analiza el consumo con datos acorde a la ocupación actual y se proyectan instalaciones fotovoltaicas considerando la ocupación teórica de distintas tecnologías. Con herramientas informáticas, se encuentra la adaptabilidad y ocupación fotovoltaica, y se simula la producción eléctrica, evidenciando las consecuencias de integración arquitectónica. Se determina que es posible incorporar hasta 338,4 m2 de captación con placas de silicio mono cristalino, pudiéndose alcanzar una producción de 196,8 kWh/m2/año y reduciendo potencialmente 47,2 t de CO2 anuales. Se estima un autoabastecimiento de hasta un 99,72% con el nivel de consumo eléctrico actual. Pero, si se considera la conversión de combustibles usados en el condominio a electricidad, extrapolado a máxima ocupación de usuarios posible y la inclusión de cargadores para vehículos eléctricos, este potencial se reduciría a 27,85%. Esto evidencia el importante potencial para introducir fuentes solares fotovoltaicas en el Ecuador dada la elevada y estable insolación anual promedio. Sin embargo, las políticas estatales y la falta de incentivos y esquemas de apoyo limitan la incorporación de estos sistemas. Aquest treball projecta cobertes fotovoltaiques en un edifici d'ús mixt de mitjana altura, analitzant l'ús de tecnologies per a diferents nivells d'integració arquitectònica, buscant màxim auto-abastiment energètic i reducció d'emissions. La metodologia feta servir és la recollida i anàlisi d'informació des de lectures de consums temporals de comptadors elèctrics amb resolució quart-horària, fulls de consum elèctric i registre, a través d'enquestes, de la demanda de gas liquat de petroli. S'analitza el consum amb dades d'acord a l'ocupació actual i es projecten instal·lacions fotovoltaiques considerant l'ocupació teòrica de diferents tecnologies. Amb eines informàtiques, es troba l'adaptabilitat i ocupació fotovoltaica, i es simula la producció elèctrica, evidenciant les conseqüències d'integració arquitectònica. Es determina que és possible incorporar fins 338,4 m2 de captació amb plaques de silici mico cristal·lí, podent-se aconseguir una producció de 196,8 kWh / m2 / any i reduint potencialment 47,2 t de CO2 anuals. S'estima un auto-abastiment de fins a un 99,72% amb el nivell de consum elèctric actual. Però, si es considera la conversió de combustibles usats en el condomini a electricitat, extrapolat a màxima ocupació d'usuaris possible i la inclusió de carregadors per a vehicles elèctrics, aquest potencial es reduiria a 27,85%. Això evidencia l'important potencial per introduir fonts solars fotovoltaiques a l'Equador donada l'elevada i estable insolació anual mitjana. No obstant això, les polítiques estatals i la falta d'incentius i esquemes de suport limiten la incorporació d'aquests sistemes. This research analyzes photovoltaic roofs in a medium-size mixed-use building, evaluating solar technologies for different levels of architectural integration, with the goal of achieving maximum energy self-sufficiency and emission reductions. The implemented methodology collects and analyzes data from temporary electric consumption readings of electric meters with a quarter-hour resolution, electricity consumption sheets, and registration of the demand for liquefied petroleum gas through surveys. The electric consumption of the building is analyzed using current occupation data and the projection of photovoltaic installations is done considering the theoretical usage of different technologies. Computer tools are used to find the adaptability and photovoltaic occupation, and to simulate the electrical production, showing the consequences of architectural integration. The findings of the study show that it is possible to incorporate 338.4 m² of monocrystalline silicon modules, reaching a production of 196.8 kWh/m2/year and potentially reducing 47.2 t of CO2 per year. It is estimated that energy self-sufficiency can reach up to 99.72% with current levels of electricity consumption. However, if the added electricity from the conversion of fuel consumption in the building to electricity is considered, extrapolated to the maximum possible user occupation and inclusion of electric chargers for vehicles, this estimate is reduced to 27.85%. This demonstrates that there is a significant potential for introducing solar energy sources in Ecuador, given the high and stable average annual insolation of the country. However, state policies and the lack of incentives and support limit the incorporation of these systems.

Photovoltaic assessment to achieve energy neutral buildings and cities in equatorial Andean climate

“…The next typology to be analyzed corresponds to mixeduse buildings (residential, commercial and service offices) [13]. It is an interesting typology considering that a sustainable strategy is to integrate different uses in the same place, to achieve living neighborhoods.…”