Una nueva investigación confirma que la energía fotovoltaica en los tejados afecta las temperaturas urbanas y la demanda de refrigeración

Lyon, Francia

Imagen: Julien Rocheblave, Unsplash

Un equipo de investigación, dirigido por científicos de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) en Australia, investigó los efectos de los paneles solares fotovoltaicos en azoteas sobre las temperaturas urbanas, los balances energéticos y la demanda de refrigeración. Su estudio se centró en Lyon, Francia, mediante simulaciones de alta resolución con el modelo de Investigación y Pronóstico del Tiempo (WRF).

“A la luz de los hallazgos diversos y a veces contradictorios en la literatura, es evidente que los impactos ambientales de los RPVSP en entornos urbanos son multifacéticos y dependen en gran medida del contexto”, señalaron los investigadores. “Utilizando una configuración urbana realista para Lyon, este trabajo busca mejorar la comprensión de cómo la integración de los RPVSP afecta la dinámica térmica y energética a lo largo de los ciclos diurnos y nocturnos”.

El equipo empleó WRF con una estrategia de dominio anidado que comprende tres dominios: un dominio externo con una resolución de 3,5 km, un segundo dominio a 1,17 km y un dominio urbano más interno a aproximadamente 390 m. Los datos de cobertura terrestre combinaron puntos del conjunto de datos Cobertura Terrestre Global de Copernicus (CGLC) con clasificaciones de zonas climáticas locales (LCZ).

Los escenarios examinaron niveles de cobertura de tejado del 25 %, 60 % y 100 %. En todos los casos, los paneles fotovoltaicos se modelaron con un albedo de 0,11, una emisividad en la cara superior de 0,79, una emisividad en la cara inferior de 0,95 y una eficiencia de conversión de 0,19. La profundidad de celda se fijó en 6,55 mm, con un coeficiente de temperatura de 0,0045 °C. Las simulaciones se realizaron durante dos períodos: del 14 al 20 de agosto de 2023 y del 26 al 31 de marzo de 2023.

Los resultados mostraron que, con una cobertura del 100% en la azotea, los sistemas fotovoltaicos indujeron un calentamiento diurno localizado, aumentando la temperatura del aire cerca de la superficie hasta en 0,72 °C. Con una cobertura del 25% y del 60%, la temperatura del aire a 2 metros aumentó 0,2 °C y 0,48 °C, respectivamente. Sin embargo, por la noche, los paneles produjeron un efecto de enfriamiento: la temperatura del aire cerca de la superficie disminuyó hasta 0,42 °C con una cobertura total, 0,3 °C con el 60% y 0,27 °C con el 25%.

En términos de rendimiento del edificio, los sistemas fotovoltaicos en azoteas redujeron la temperatura superficial del tejado en un promedio de 2,09 °C con cobertura total, lo que se tradujo en una reducción de casi el 5 % en la demanda diurna de aire acondicionado —explicaron los científicos—. Sin embargo, la reducción del enfriamiento radiativo nocturno provocó un ligero aumento de la temperatura superficial del tejado de 1,61 °C, lo que incrementó ligeramente las cargas de enfriamiento nocturno. Cabe destacar que la electricidad generada por los RPVSP compensó significativamente el consumo: con una cobertura del 100 %, los paneles produjeron un promedio de 227,7 Wh m², compensando el 85,9 % de la demanda diaria total de aire acondicionado de 265,1 Wh m².

Los hallazgos se publicaron en « La energía fotovoltaica urbana reconfigura los flujos radiativo-convectivos y la demanda de energía de refrigeración en las ciudades », publicado en Solar Energy. Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur ( Australia), la Universidad Savoie Mont Blanc (Francia ) y la Universidad de Calcuta ( India) participaron en el estudio.

Esta investigación confirma lo informado por otros científicos en 2024 y 2025 .