Un experimento operativo realizado en un apartamento de la ciudad rumana de Bucarest demostró que las ventanas fotovoltaicas semitransparentes pueden alimentar directamente un calentador de agua con corriente continua, utilizando el depósito de agua como medio de almacenamiento térmico en lugar de una batería eléctrica. Según las mediciones publicadas por el responsable del experimento, el sistema cubrió entre el 43,7 % y el 46,7 % de la demanda de energía necesaria para el agua caliente de una familia de cuatro personas durante dos periodos consecutivos de observación.
El experimento, presentado por Adrian Băisan, de la empresa PhotoVoltaic Windows SRL, aborda un problema práctico al que se enfrentan los habitantes de apartamentos: la falta de espacio propio en el tejado para instalar paneles solares. En estos casos, las ventanas, los balcones y las barandillas de vidrio se encuentran entre las pocas superficies disponibles para generar energía, pero la producción de electricidad no siempre coincide con su consumo dentro del hogar.
¿Qué ocurrió en la práctica en el apartamento?
El sistema se instaló en un balcón acristalado orientado al sur y consta de 11 ventanas fotovoltaicas semitransparentes. Su potencia nominal corregida es de aproximadamente 845 vatios pico, frente a los 683 vatios pico indicados en documentos anteriores del proyecto, basados en una ficha técnica más antigua de 2021. La empresa fabricante explicó que el vidrio suministrado pertenecía a modelos más recientes y de mayor potencia. Esta corrección no cambia los resultados de energía medidos ni el porcentaje de cobertura del agua caliente.
Las ventanas funcionan fuera de la red eléctrica doméstica, ya que están conectadas directamente al elemento calefactor resistivo de un calentador de agua convencional. Cuando la energía solar es insuficiente, el controlador cambia el calentador a la corriente alterna de la red después de la puesta de sol, hasta alcanzar la temperatura establecida en el termostato. Con esta configuración, el sistema no necesita un inversor solar ni una batería electroquímica.
Durante el periodo de 2023 a 2024, las ventanas suministraron 446 kWh al calentador de agua, cubriendo el 46,7 % de la demanda de energía del hogar para agua caliente. En el periodo de 2024 a 2025, la energía suministrada aumentó a 462 kWh, pero el porcentaje de cobertura fue del 43,7 %. Cada periodo comprende aproximadamente 11 meses efectivos de uso, ya que la familia estuvo fuera del hogar durante cerca de un mes.
¿Por qué se eligió calentar agua en lugar de utilizar una batería?
La idea fundamental es separar el momento de producción de energía del momento de su uso. Un depósito de agua puede recibir 100, 300 o 500 vatios durante varias horas y conservar posteriormente la energía en forma de calor para utilizarla más adelante. Esto difiere de un sistema solar convencional conectado a cargas eléctricas instantáneas, en el que el sistema puede producir 500 vatios mientras el hogar consume en ese mismo momento solo 150 vatios.
El artículo menciona un ejemplo de referencia de la Agencia Federal de Medio Ambiente de Alemania, UBA, para un sistema fotovoltaico de balcón de 800 vatios, instalado verticalmente y orientado al sur. Se estima que su producción anual es de aproximadamente 532 kWh, con un consumo directo dentro del apartamento cercano a 240 kWh, o alrededor del 45 %, cuando no hay batería. En cambio, dirigir la electricidad solar directamente al calentador de agua permite absorber la producción durante un periodo más prolongado, lo que puede aumentar el aprovechamiento de la energía disponible sin añadir almacenamiento eléctrico.
La correspondencia eléctrica es el factor decisivo
Los resultados no significan que el vidrio fotovoltaico sea intrínsecamente más eficiente que los paneles de silicio convencionales. Lo más importante es la correspondencia entre la tensión de la matriz y la carga de calefacción. Al conectar directamente dos paneles convencionales con una potencia total cercana a 800 vatios a un elemento calefactor de 3 kW y 230 voltios, la comparación presentada en el artículo indica que la potencia transferida podría no superar aproximadamente los 300 vatios, debido a las características de tensión y corriente.
En cambio, las ventanas fotovoltaicas utilizan un mayor número de elementos de generación de menor potencia, lo que permite configurarlos para alcanzar una tensión de corriente continua más adecuada para el elemento calefactor, manteniendo moderada la potencia total. El sistema registró un pico medido de 499 vatios en el calentador, a partir de una potencia nominal corregida de 845 vatios pico.
Un convertidor MPPT activo puede aumentar la potencia instantánea en determinadas condiciones de iluminación, pero no necesariamente convertirá ese aumento en una cantidad equivalente de energía anual útil; el calentador se detiene al alcanzar la temperatura establecida y el convertidor también añade consumo, pérdidas, costes y complejidad. Esta conclusión sigue estando vinculada a la configuración del experimento y no constituye una regla general que elimine la necesidad de electrónica de potencia en todos los sistemas.
Beneficios adicionales y límites que deben tenerse en cuenta
El artículo afirma que la producción local de agua caliente redujo el tiempo de espera necesario para que el agua caliente central llegara a la ducha. Sobre la base de un caudal medido de 6,7 litros por minuto y una espera de aproximadamente cinco minutos para alcanzar unos 43 °C a finales de septiembre, el modelo del caso estimó un desperdicio de aproximadamente 62,1 metros cúbicos de agua al año durante la espera para una familia de cuatro personas. La fuente confirma que se trata de una estimación específica del caso y no de una cifra general, ya que la longitud de las tuberías, el sistema de recirculación y las condiciones de funcionamiento varían entre edificios.
El vidrio fotovoltaico también funciona como elemento de sombreado. De una superficie total de vidrio de aproximadamente 12,9 metros cuadrados, el vidrio fotovoltaico semitransparente cubre 7,92 metros cuadrados. El modelo estima que su sustitución por vidrio transparente redujo la ganancia solar de calor a través de la fachada en aproximadamente un 40 %, con una reducción estimada del consumo de refrigeración en este apartamento de entre 433 y 481 kWh durante el verano, y un valor central cercano a 457 kWh. Estas son cifras calculadas, no mediciones reales del ahorro de aire acondicionado.
Lectura editorial de certi.news: La importancia del experimento reside en redefinir el aprovechamiento de la energía solar en los apartamentos: no siempre es necesario convertir la electricidad en corriente alterna o almacenarla en una batería; el depósito de agua ya existente puede ser una carga flexible y útil. Sin embargo, los resultados por sí solos no demuestran la viabilidad económica ni la escalabilidad, y los datos proceden de la entidad vinculada a la propia tecnología, mientras que algunos beneficios de refrigeración y ahorro de agua se basan en modelos y estimaciones. Por ello, la comparación con los paneles convencionales, los costes de instalación y los requisitos de seguridad y regulación en los edificios necesitan una evaluación independiente antes de generalizar la solución.