La arquitectura solar es un enfoque arquitectónico para construir una variedad de edificios utilizando energía solar limpia y renovable . Directamente relacionados con este enfoque están: la óptica , la termodinámica , la electrónica , la fotovoltaica , la ciencia de los materiales , el ahorro de energía .
Dicha arquitectura se caracteriza por las características específicas del diseño de edificios solares pasivos y activos.
Las características clave son la orientación de los edificios hacia el sol, la consideración del espacio circundante, la elección de materiales con masa térmica favorable y propiedades de dispersión de la luz. idea de diseño de edificio solar pasivoapareció en la antigua Grecia alrededor del siglo V a. Hasta entonces, la principal fuente de combustible en Grecia era el carbón vegetal , pero debido a la grave escasez de madera, fue necesario encontrar una nueva forma de calentar los hogares [1] .
Los griegos comenzaron a utilizar materiales de construcción que absorben la energía solar, principalmente piedra, así como para orientar los edificios hacia el sur y prever toldos y pórticos [2] .
Sócrates dijo:
“En las casas que miran al sur, el sol entra por el pórtico en invierno, y en verano brilla directamente en lo alto, creando sombra bajo el techo”.
Los romanos mejoraron el diseño griego cubriendo las ventanas del lado sur con varios tipos de materiales transparentes [1] [3] .
Otro ejemplo de la arquitectura solar temprana son las viviendas en cuevas en las regiones del suroeste de América del Norte [4] [5]
| Paredes blancas de casas e iglesias en Santorini | Pared negra de una casa en Noruega |
El color de las paredes también juega un papel importante. En las islas griegas, las paredes de los edificios se pintan tradicionalmente de blanco para reflejar mejor los rayos del sol en el calor y mantener el interior fresco. Paredes cubiertas de cal blanca y techos azules son un estilo típico apreciado por los turistas que visitan el sur.
En el norte, en los países escandinavos, ocurre lo contrario: las casas se pintan de negro para que las paredes absorban mejor el calor del sol. Un material adecuado es el basalto , ya que es de color negro y tiene una gran capacidad calorífica.
La encarnación moderna de la arquitectura solar estuvo marcada por el uso de la energía fotovoltaica con el propósito práctico de convertir la luz solar en energía eléctrica.
En 1954, Bell Labs anunció la creación de los primeros paneles solares. En 1973, la Universidad de Delaware construyó una de las primeras casas con energía solar del mundo.
En 1984, diseñado por Alexandros Tombazisen el suburbio ateniense de Pefka , de acuerdo con los principios de la arquitectura solar, se construyó el "Iliako-Chorio" ( "Ηλιακό Χωριό" , "Pueblo soleado").
Los elementos de diseño de edificios solares activos incluyen: invernaderos, módulos, almacenamiento de calor y energía, chimeneas, seguidor solar, máscara solar y parábola solar.
| Invernadero en Canadá | Parábola solar en Auroville |
El invernadero retiene el calor del sol. Tres efectos ocurren en un invernadero de doble acristalamiento: no hay convección (debido al bloqueo de aire); retención del haz (el suelo absorbe fotones , los emite con menor energía infrarroja, el vidrio refleja esta radiación infrarroja hacia el suelo): baja conductividad térmica (con doble acristalamiento).
Una parábola solar (o espejo parabólico) concentra la luz solar para producir altas temperaturas. Basados en un espejo paraboloide, los hornos solares se utilizan para cocinar desde principios del siglo XX.
La parábola solar también se puede utilizar para la construcción industrial. El horno solar de Odeily , que incluye 63 helióstatos , proporciona calefacción a una temperatura tal que incluso un diamante se derrite .
| Módulos fototérmicos | Tejas fotovoltaicas |
Los módulos fototérmicos convierten la luz solar en calor, calentando el agua de la casa [6] . Estos módulos se han vuelto populares entre los países mediterráneos. En Grecia y España, el 30-40% de las casas están equipadas con este sistema.
En casas particulares, es popular una ducha al aire libre, cuyo tanque se calienta con la luz solar.
Los módulos fotovoltaicos convierten la energía solar en electricidad. Los módulos solares de silicio clásicos tienen una eficiencia de hasta el 25%, pero son rígidos. Los módulos solares de película delgada son flexibles, pero tienen una menor eficiencia y una vida corta. [6]
La acumulación de energía eléctrica es proporcionada por una planta de energía de almacenamiento por bombeo , pero algunas formas de arreglar su hogar son posibles sobre la base de hágalo usted mismo .
rastreador solarrastrea el movimiento del sol en el cielo. Girando tras él, el seguidor capta la luz que, con la ayuda de módulos, se convierte en electricidad y calienta la casa a través de un cristal transparente [7] .
La máscara solar prevé cambios estacionales en el clima para que haya más sombra en verano y luz en invierno. La casa está construida de tal manera que el techo protege del sol en verano para evitar el sobrecalentamiento, pero en invierno el techo deja pasar la luz del sol [8] .
La chimenea solar se puede combinar con una chimenea badgir o de madera para un efecto más fuerte.
La arquitectura solar se está convirtiendo gradualmente en un estilo relativamente independiente que sigue formalmente las tradiciones del constructivismo y el funcionalismo , pero se inspira cada vez más en la arquitectura orgánica [9] .
Uno de los primeros grandes rascacielos , el Edificio Conde Nast , con paneles solares incorporados y tecnología energéticamente eficiente, fue construido en 1995 en Nueva York [4] .
En 2009, se completó en Taiwán la construcción de un estadio multifuncional en Kaohsiung , diseñado por el famoso arquitecto japonés Toyeo Ito , quien utilizó activamente los principios de la arquitectura solar [10] .
| Condé Nast en Nueva York | Estadio Nacional de Kaohsiung |
Para los Juegos Olímpicos de 2016 en Río de Janeiro , se planeó erigir una torre de ciudad solar ( ing. Solar City Tower ) [11] [12] .
La arquitectura solar requiere una gran inversión, pero el precio vale la pena ya que los residentes tienen una fuente activa de energía limpia y renovable. Con el aparente beneficio de otras formas de extraerlo, la población tiene que pagar cada vez más. El accidente de la central nuclear de Fukushima-1 se ha convertido en una catástrofe medioambiental del siglo XXI [13] .
El calentamiento global ya ha provocado la extinción de algunas especies de insectos y mamíferos [14] .
Los artículos sobre arquitectura solar critican su alto costo inicial. Al mismo tiempo, los críticos admiten que hay beneficios notables después de que se reembolsan los préstamos [15] [16] [17] [18] .