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Ingenian ladrillo solar nacional para vivienda autosostenible

Investigadores eafitenses crearon un ladrillo solar como respuesta a una necesidad para generar energía alternativa. Las paredes de viviendas de interés social, entre otras edificaciones, ​serían beneficiarias de esta tecnología limpia.

ladrillo-solar.jpgFotos​: Ró​binson ​Henao

Investigadores eafitenses crearon un ladrillo solar como respuesta a una necesidad para generar energía alternativa. Las paredes de viviendas de interés social, entre otras edificaciones, serían beneficiarias de esta tecnología limpia.​


Liliana Torres
Colaboradora ​

Vivir en una casa autosostenible en energía es la apuesta de la iniciativa Helium con el ladrillo solar para proveer iluminación y energía a edificaciones. Un desarrollo basado en principios ecoamigables, sostenibles y de cero emisiones.

Uno de sus gestores, el investigador José Ignacio Marulanda Bernal, docente del Departamento de Ciencias Físicas, afirma que partieron de la necesidad de aprovechar la radiación solar en superficies verticales de las edificaciones para generar energía en espacios urbanos.

Lo novedoso es que los ladrillos solares captan la energía del sol de forma vertical, mientras que los páneles solares tradicionales se ubican de manera horizontal y en espacios más reducidos como techos o terrazas.

“Si se compara el área superior de un edificio con la lateral, se podría captar mucha más energía desde esas paredes respecto a los páneles en el techo. Además, las terrazas normalmente están ocupadas: son zonas sociales, tienen tanques de agua, antenas o no son viables porque no cumplen con una normatividad específica que requiere la captación de energía bajo estos sistemas”, afirma el profesor Marulanda.

Ahorro en la instalación solar

Al incluir este ladrillo generador de energía en los muros de construcciones futuras se podría proporcionar iluminación y electricidad, lo que puede alivianar la demanda energética e impactar positivamente soluciones habitacionales como las viviendas de interés social (VIS).

Los investigadores de Helium calculan que una VIS de 50 metros cuadrados, que requiere de 1.000 ladrillos aproximadamente, se puede autoabastecer de energía con cerca de 320 ladrillos solares instalados, ya que sus muros (este y oeste) pueden contener dicha cantidad.

Un panel solar, de los instalados comúnmente en techos de edificaciones, tiene una dimensión aproximada de 1,5 metros cuadrados, y puede suministrar una potencia de 250 W, lo que equivale a unos 1,12 kWh (kilovatios hora) al día y 33,6 kWh al mes en condiciones normales de operación.

Según EPM*, una persona consume en promedio 38 kWh al mes, es decir, en una vivienda de cuatro personas el promedio de consumo de energía mensual puede ser 152 kWh. Estos cálculos son hechos sobre la base de cinco horas de operación diaria del sistema.

Por su parte, el ladrillo solar mide 0,08 metros cuadrados y puede generar una potencia eléctrica de 3,2 W y 0,016 kWh/día (0,48 kWh/mes). Esto quiere decir, que para producir los 152 kWh que requiere una vivienda en promedio al mes, se necesitarían unos 320 ladrillos solares, en comparación con los 4,5 paneles fotovoltaicos tradicionales.

De ahí que el ahorro en costos se daría en la instalación solar. Con base en los precios internacionales, el docente Marulanda señala que mientras en los Estados Unidos instalar tecnología de paneles solares para generar un vatio de energía cuesta alrededor de cinco dólares, los investigadores trabajan en la fabricación del ladrillo solar para que el mismo vatio generado cueste un poco menos de cuatro dólares. “Esta inversión sería solo inicial porque, una vez hecha la instalación, la vivienda sería autosostenible en términos energéticos al menos por 20 años que es el tiempo de vida útil de las celdas solares”, puntualiza José Ignacio.​

Estudiosos del sol

Uno de los antecedentes de los ladrillos solares por parte de Helium es el proyecto Estación solar. Ubicada en las instalaciones de la Universidad EAFIT, capta energía y la provee a celulares, portátiles, bicicletas eléctricas e, incluso, seis de las luminarias verticales que se encuentran en sus alrededores.

Con base en estudios simultáneos, los investigadores complementaron sus conocimientos al observar el crecimiento de edificaciones de vivienda de interés social en Medellín y realizaron un curso para comprender la energía solar, su comportamiento, potencial y actuales usos.

La idea original apuntaba a crear fachadas solares, pero llegaron a la conclusión de innovar un insumo tan común y necesario como el ladrillo que,​como dice el profesor Marulanda, “ni estrato social tiene, se necesita tanto para construir un palacio como para una casa humilde”.

Por su parte, el ingeniero mecánico Alejandro Velásquez López explica: “en innovación nos atrevimos sin miedo a fracasar, pese a comentarios dentro de la misma comunidad académica, por ejemplo, ‘para qué íbamos a cambiar el proceso de manufactura de un ladrillo’, pero seguimos adelante. Diría que detrás del ladrillo está la convicción de hacer desarrollos autóctonos y acondicionados a nuestras características, a una arquitectura muy vertical y para beneficio de personas de bajo nivel adquisitivo”.

Reconocimientos

El producto ha trascendido fronteras gracias a su participación en los Premios Hult Prize Colombia, donde obtuvieron en diciembre de 2015 el primer lugar entre 103 equipos. Este reconocimiento les permitió pasar a las regionales de Hult Prize en Boston (Estados Unidos), donde obtuvieron el segundo lugar entre 60 competidores, por encima de prestigiosas universidades como Harvard y MIT.

En el primer semestre de 2016 también participaron en el Premio Nacional de Ingeniería y en el Mass Challenge. Además, con interés para implementarlo en sus proyectos los ha contactado el Grupo EPM, la empresa energética African Generator Company y la firma Arquitectos e Ingenieros Asociados (AIA).​

Producto con potencial

Precisamente, la empresa constructora AIA fue uno ​de los validadores del ladrillo solar en los talleres realizados por Helium. Federico Wills y Felipe Betancourt Restrepo, del área de innovación y sostenibilidad de esta empresa, destacan la viabilidad de este proyecto para generar energía al aprovechar las fachadas de edificios, así como el potencial para implementarlo en edificaciones institucionales, con ​el propósito de que se convierta en un producto aspiracional para los demás sectores y estratos.

Wills y Betancourt también consideran que cuando el proyecto alcance un nivel de desarrollo estético adecuado estará listo para implementarse en el ámbito nacional y mundial. Por ahora, sostienen, lo que sigue es comenzar a sensibilizar a los arquitectos sobre el producto para que consideren incluirlo en sus diseños, y mostrarles a los clientes finales u operadores inmobiliarios los beneficios en cuanto a ahorro energético.

“Poder ofrecer en nuestros proyectos propios o de terceros alternativas de autogeneración de energía es algo que consideramos muy atractivo”, concluyen Wills y Betancourt.

En ese contexto, el equipo Helium le apuesta a la masificación del producto en favor de la sociedad y proyecta que el ladrillo solar se convierta en una unidad productiva que aporte al sistema energético del país.


Transferencia tecnológica para la sostenibilidad

Para Adriana García Grasso, directora de Innovación EAFIT, el ladrillo solar desarrollado por Helium “es un producto muy versátil, que puede adaptarse para generar energía, almacenarla e iluminar. Así mismo, puede utilizarse en varios segmentos de mercado: vivienda de interés social y prioritario, zonas no interconectadas, equipamiento urbano (colegios, hospitales y centros deportivos), edificios, casas y oficinas (rurales y urbanas). Todo acorde con las tendencias mundiales de sostenibilidad y energías limpias”.​


Beneficios del ladrillo solar

  • ​​Ahorro en energía y no dependencia del sistema tradicional para abastecerse. 
  • Aprovecha las paredes verticales de los edificios, por ende, no se necesita un terreno amplio para ubicar las celdas. El área vertical respecto al área del techo está en una relación 10 a 1: los muros son más amplios para generar energía y llevarla al hogar. 
  • Es reciclable. Solo se cambian las celdas de silicio cuando se requiera por mantenimiento. Al contrario de los páneles solares que se deben desechar por completo. 
  • Están a la vista de todas las personas, lo que genera educación y transferencia de tecnología al ciudadano, asociando el ladrillo solar con sostenibilidad.​
  • Se reduce el mantenimiento por la verticalidad. Los pá- neles solares horizontales se ensucian más fácil por las condiciones climáticas. 
  • Modularidad en el diseño para adaptar la cantidad de ladrillos solares a la demanda del espacio y energía que el cliente requiera. 
  • La tapa del ladrillo solar tiene una cubierta que optimiza la captación de energía en 10 por ciento respecto a los recubrimientos planos que tienen los paneles solares. 
  • A través de una aplicación móvil se puede medir la energía obtenida.
  • El ladrillo es estético. El enchape puede ser inyectado en diferentes colores para la flexibilidad en el diseño arquitectónico​​

Investigadores

JOSÉ IGNACIO MARULANDA BERNAL

Físico y especialista en Telemática, Universidad de Antioquia; magíster en Física, Universidad Nacional de Colombia (sede Medellín), y PhD en Ingeniería Eléctrica, Universidad Católica de Río de Janeiro. Profesor Titular del Departamento de Ciencias Físicas de la Universidad EAFIT, donde dirige el grupo de investigación en Electromagnetismo Aplicado (Gema) y hace parte del Grupo de Óptica Aplicada. ​

ALEJANDRO VELÁSQUEZ LÓPEZ
Ingeniero mecánico, Universidad EAFIT; magíster en Mecatrónica, University of Applied Sciences Ravensburg-Weingarten (Alemania). Docente-investigador del Departamento de Ingeniería de Diseño de Producto de la Universidad EAFIT, donde coordina la especialización en Diseño Integrado de Sistemas Técnicos. 

MAURICIO BETANCUR MUÑOZ 
Ingeniero mecánico, Universidad EAFIT. Gerente de Tecnologías Marte, spin off de la Universidad EAFIT que investiga, desarrolla y comercializa dispositivos y sistemas para desminado, defensa electromagnética y blindajes. Por crear una plantilla que absorbe la onda expansiva que producen las minas antipersonas, en 2015 fue reconocido como el Innovador del año por Emtech Colombia, la conferencia de tecnologías emergentes realizada por tercera vez en el país por MIT Technology Review en español. 

MARIO BETANCUR RODRÍGUEZ
Ingeniero mecánico y especialista en Diseño Mecánico, Universidad EAFIT. Es el gerente de Dynacad Limitada. Áreas de interés: investigación de materiales, procesos industriales y desarrollo de productos de la industria automotriz y aeroespacial.​​​​
Última modificación: 24/03/2017 17:44