Cristales o ventanas solares: qué son, cómo funcionan y su importancia en la eficiencia energética

Ventanas hay por todas partes: en viviendas, edificios empresariales, coches, pantallas de móviles, etc.

Y esto quiere decir que tenemos mucho vidrio disponible.

¿Pero estamos extrayendo todo su potencial?

Además de permitir el paso de la luz del sol y tener vistas hacia el exterior, pueden generar energía.

No estamos alucinando ni nada por el estilo.

Es lo que se conoce como cristales o ventanas solares. Las investigaciones en el mercado de la energía solar están permitiendo aprovechar los elementos de la construcción para producir electricidad. 

Así que si quieres conocer con detalle qué son las ventanas solares, en este artículo te lo explicamos. Y, además, hablaremos sobre:

• Cómo funcionan los cristales solares
• Beneficios y desventajas de esta tecnología
• Factores clave antes de una instalación de estas características
• ¿Cuánto cuesta una ventana solar?
• Innovaciones futuras

¿Qué es una ventana solar?

Las ventanas solares, también conocidas como cristales solares (para que no surjan confusiones a lo largo del artículo), son elementos que forman parte de la edificación y, gracias a la composición de sus materiales transparentes, absorben energía solar que se convierte en electricidad apta para el consumo.

¿Sabes qué más ofrecen?

Proporcionan luz al espacio al igual que cualquier ventana convencional, con la ventaja de que se puede consumir energía inagotable y 100% limpia.

Aún hablamos de una tecnología que está en desarrollo, pero con un futuro prometedor.

Todo sucedió en el año 2017, cuando la revista Nature publicó un artículo del científico Richard Lunt con su equipo de la Universidad de Michigan State. Este informe explica el desarrollo de un material transparente capaz de generar energía eléctrica mediante ondas infrarrojas y ultravioletas.

Pero lo mejor de todo fue que los cristales solares eran capaces de producir hasta un 40% de electricidad. 

Y la conclusión de Lunt fue que la unión entre un sistema con paneles solares, junto con esta nueva tecnología, podría cubrir casi el 100% de la demanda energética de edificios y viviendas.

Cómo funcionan las ventanas solares

Veamos cuál es el funcionamiento de este tipo de material.

Las ventanas solares se componen de vidrio transparente en diferentes grados o medidas que captan la luz del sol y la transforman en electricidad. El vidrio por el que está compuesto incluye las siguientes partes vitales:

• Puntos cuánticos. Captan la luz solar y se sitúan por toda la superficie del cristal.
• Células solares. Cubren los laterales del vidrio. Su función es transformar la luz recibida por los puntos cuánticos y transformarla a energía eléctrica para consumir.
• Concentrador Solar Transparente Luminiscente (TSCL, siglas en inglés). Para que se entienda, es un elemento que absorbe sólo la luz invisible con el fin de que la luz visible, atraviese el vidrio y pueda aprovecharse desde el interior sin dificultar la visibilidad del exterior.

¿Y cuál dirías que es la diferencia frente una instalación fotovoltaica?

¿Lo tienes?

Veamos a ver si te has acercado.

El punto a favor de las ventanas solares es que pertenecen a la propia construcción del edificio. Por este motivo, pertenecen al  BIPV, es decir, Tecnología Fotovoltaica Integrada en Edificios.

De esta manera lo que hacen es:

1. Captar la energía
2. Transformarla en electricidad
3. De forma discreta y eficiente

Beneficios de instalar ventanas con placas solares (o cómo aumentar el ahorro en electricidad)

Aquí tienes las ventajas de esta tecnología:

• Más ahorro energético. Porque si ya te parece destacable cuánto disminuye tu factura eléctrica con un sistema fotovoltaico, las ventanas con paneles solares se suman al carro para aportar un 40% más. Pero ojo, si queremos ver resultados es necesario contar con una superficie acristalada de grandes dimensiones, un aspecto que las viviendas es complicado que cumplan a día de hoy.
• Proporciona energía renovable, limpia y económica. Tenemos ahorro, pero también reducimos la huella de carbono tanto personal como de las empresas.
• Aumenta el aislamiento térmico. Estos elementos se forman con vidrios dobles e incluso triples y, sumando a los filtros que incluye, permiten mantener la temperatura correcta y no acumular calor en verano. Del mismo modo, conserva los grados adecuados en invierno. Mejor aislamiento y más eficiencia energética. 
• No requiere una instalación compleja. Cambiar una ventana por otra no tiene ningún misterio. 
• Diversidad de modelos a tu alcance. Puedes personalizarlas como quieras. Tamaños, marcos y grado de transparencia.
• No necesitan espacio extra para producir energía.
• No afecta a la estética de la vivienda. Al ser un componente más del edificio, el diseño no se altera e incluso es difícil apreciarlo desde el exterior. En realidad, son ventanas convencionales en cuanto a diseño, pero con el plus de captar luz solar.
• El valor de la vivienda aumenta. Del mismo modo que las placas solares revalorizan una propiedad, los cristales solares también tienen esa ventaja. Piensa que tu casa es más autosuficiente.

¿Y sus desventajas?

Sin embargo, (vamos con los “peros») no podemos obviar sus desventajas. Como toda tecnología, siempre existen pros y contras y más cuándo tratamos de investigaciones que están en pleno desarrollo.

La más significativa es la eficiencia. Las placas solares alcanzan una eficiencia media del 20% que, dependiendo de la calidad de los materiales y tecnología empleada en la fabricación, logra hasta un 23%.

De todas maneras, recientes estudios demuestran el crecimiento eficiente de las ventanas con paneles fotovoltaicos. Según un informe de École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) confirma una eficiencia entre el 15% y el 30%.

En realidad, nos conduce al fomento de casas pasivas o autosuficientes que logran aumentar la eficiencia energética gracias al aprovechamiento de los recursos naturales.

¿Dónde podremos utilizar los cristales solares? 

Pues te vamos a decir una cosa: solo por la versatilidad que muestra, las aplicaciones se extienden a múltiples ámbitos.

Nuevos desarrollos, nuevas aplicaciones. El abanico cada vez se hace más grande.

Para que te hagas una idea, se puede aplicar a mobiliario urbano, parkings, marquesinas e incluso en las ventanas de los coches.

Y es que el sector de la energía solar está teniendo gran interés por un material: el grafeno.

¿Y a qué se debe este interés? ¿Tiene algo de especial?

No solo hablamos de sus cualidades para ganar autonomía en los coches eléctricos, sino la capacidad de generar energía a través de los cristales fotovoltaicos. 

Este campo se extiende hasta dispositivos inteligentes como los móviles o las tablets. 

Además de reducir la huella de carbono, nos proporcionaría una autonomía superior. Adiós a llevar el cargador siempre encima o quedarte sin batería cuando estás fuera.

Pero esto no es todo. Hablamos incluso de carreteras solares. Imagínate el impacto que tendría sobre el cambio climático.

Como puedes comprobar, las aplicaciones son numerosas, pero no olvidemos que todavía es una tecnología en desarrollo. 

Factores clave antes de instalar ventanas con paneles solares

Aunque estamos aún en proceso de investigación, hay factores clave que deben conocerse antes de realizar una instalación de este tipo:

Orientación de las ventanas

Del mismo modo que la orientación de las placas solares es importante para captar más energía solar, las ventanas persiguen el mismo camino. Deben orientarse de forma óptima si queremos maximizar la producción energética.

 En España, la orientación adecuada es al sur.

Espacio disponible para la instalación

Para obtener una cantidad de energía rentable, se necesita una superficie amplia para acristalar.

¿Cuál es el problema que surge en las viviendas en España? En la mayoría no se precisa del espacio suficiente, puesto que hablamos de que el 65% de la población española vive en pisos.

Sin embargo, las viviendas unifamiliares, por norma general, precisan de más espacio. Pero ojo, es pronto para ver resultados objetivos. De momento, como expertos en energía solar repetimos una vez más que es un proceso en desarrollo y, a día de hoy, la mejor alternativa es instalar placas solares, cuya eficiencia está asegurada.

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Grado de transparencia

Para que funcionen las ventanas solares, el vidrio tiene que renunciar a parte de la transparencia y la mayoría se encuentre en un nivel del 70%. Es decir, depende del grosor del cristal y el grado de transparencia.

Por tanto, esto es uno de los hándicap que tienen ahora mismo las ventanas solares: la opacidad.

Un informe de 2022 llevado a cabo por un grupo de investigadores de la Universidad de Tohoku (Japón), muestra el desarrollo de una célula solar casi invisible. La publicación muestra cómo se alcanza hasta un 79% de transparencia.

¿Cuánto cuesta una ventana con paneles solares transparentes?

Podemos darte un dato aproximado, pero debes considerar que estos importes varían.

¿Cuál es el motivo? Existen múltiples factores que afectan al precio. Ten en cuenta los siguientes:

• Tecnología
• Tipo de acristalamiento
• Grado de transparencia
• La eficiencia del cristal

Dicho esto, el precio suele oscilar entre un 18% y 20% más comparado con una instalación fotovoltaica. Pero lo bueno es que el retorno de la inversión se acelera más rápido gracias a todo su potencial.

Y ojo, porque al igual que las placas solares, ocurre lo siguiente: apenas necesitan un mantenimiento.

¿Acaso tú harías una inversión donde tuvieras que limpiar día tras día?

Lo más probable es que no. Por ello, otra de las grandes ventajas que tiene es que su mantenimiento es reducido.

El futuro de las ventanas solares: conoce las investigaciones que revolucionarán el mercado energético

¿Qué nos espera en el futuro?

Ahora mismo hay varias investigaciones en línea que conducen a un aumento de la eficiencia energética.

¡Vamos a ello!

Revestimiento líquido

El mercado americano se ha puesto a las pilas y una compañía llamada New Energy Technologies, ha creado un nuevo material conocido como revestimiento líquido que está destinado a superficies transparentes. Exacto, como las ventanas.

Pero ¿sabes qué puede hacer? 

Absorbe la luz a través de conductores situados en el marco de las ventanas. A continuación, se produce la energía y se extrae para almacenarla en baterías o dispositivos que la consuma o abastezca.

Y aquí viene la guinda del pastel.

Además de producir energía cuando el sol está presente, tiene la capacidad de continuar con la producción incluso  cuando la sombra nos acecha. Todo ello gracias a la luz artificial. 

Sí, sí, estás leyendo bien. No es tu imaginación.

Así que su potencial en viviendas y cualquier tipo de edificio es abismal.

Ventanas solares inteligentes

Te explicamos el funcionamiento de esta tecnología liderado por un equipo de Lance Wheeler del NREL (laboratorio nacional de energías renovables) en EE.UU.

Se componen de nanocristales que se modifican según la luz que los atraviese. Así, puede regularse de forma eficiente tanto la luz como la temperatura según la ubicación en la que se encuentren.

Para entenderlo mejor, es un sistema con un funcionamiento similar al de las persianas y cortinas de tu casa. ¿Ahora, sí?

Genial, continuemos.

Y gracias a esa regulación de luz y temperatura, dispone de tres modos de uso diferentes:

• Verano
• Siesta 
• Invierno

Al igual que otros aparatos eléctricos como el aire acondicionado.

Pero todo su potencial se extrae en zonas geográficas con climas adversos, donde los veranos e inviernos son extremos.

Y es que lo bueno de este avance tecnológico es que puede cambiar el nivel de transparencia según la luz recibida y producir energía eléctrica cuando está en modo opaco.

Células solares orgánicas

Al silicio le está saliendo un competidor: las células solares orgánicas.

Es una alternativa al componente principal de las placas solares en la actualidad. Esta iniciativa dirigida por el investigador Olle Inganäs de la Universidad de Linköping (Suecia), muestra que existen otros materiales válidos para generar electricidad.

Es cierto que si hablamos de eficiencia, aún no es capaz de competir con el silicio, pero se va haciendo su hueco en el sector. 

¿Por qué este método tiene un futuro prometedor? 

Lo cierto es que tiene una serie de ventajas que lo convierten en un tecnología atractiva por la que seguir apostando.

El coste de los materiales es reducido, permite tener una gama de colores amplia y su fabricación es un proceso sencillo y rápido.

Ventanas solares: los componentes que aumentarán la autosuficiencia de las viviendas 

¿Recuerdas a Richar Lunt? 

Sí, ese investigador del que hablamos de la Universidad de Estados Unidos al principio del artículo.

Dice que -agárrate al dato- solo en Estados Unidos existen 7.000 millones de metros cuadrados de superficie de vidrio.

Es decir, el uso de ventanas con placas solares permitiría abordar el 40% de la demanda eléctrica de dicho territorio. Incluso podría cubrir toda esa demanda si mejoran los métodos de almacenamiento.

Pero aún muestra limitaciones y no se ha extraído todo su potencial. No lo tomes como un reemplazo. Más bien se convierte en un complemento ideal de los sistemas fotovoltaicos para aprovechar de la forma más eficiente la energía eléctrica.

Y aunque todavía no es apta para viviendas, ¿sabes que si puedes hacer?

Apostar por la energía solar mediante la instalación de placas solares en tu tejado. Y es que pasarte al autoconsumo te permite:

• Ahorrar en tu factura eléctrica mes a mes. ¡Hasta en un 50% o más!
• Cuidar del medio ambiente al hablar de una fuente limpia.
• Más independencia de la red eléctrica. Evita que la volatilidad de los precios de la luz te mantenga con preocupación día tras día.

>> Entrando en este enlace tienes acceso a la calculadora solar para descubrir el ahorro que te espera mes a mes.

Preguntas frecuentes sobre las ventanas fotovoltaicas

¿Las ventanas solares son suficientes para generar energía eléctrica para toda una vivienda?

En la actualidad, no cumplen con la eficiencia suficiente para abastecer una vivienda. Se necesitan grandes superficies acristaladas para generar la electricidad necesaria y convertirse en una tecnoloǵia rentable por sí sola.