Guía de marquesinas fotovoltaicas: Desde los principios hasta la selección, comprenda el valor ecológico de "Estacionamiento + Generación de energía" en un solo artículo.

Respuesta rápida:

¿Qué es una marquesina fotovoltaica? Es una estructura que combina módulos solares fotovoltaicos con el techo de un aparcamiento, generando electricidad a partir de energía solar a la vez que proporciona sombra y protección contra la lluvia, logrando así un "doble uso en un mismo lugar".

¿Cuánta electricidad puede generar? Tomando como ejemplo una marquesina fotovoltaica de aleación de aluminio, cada plaza de aparcamiento puede generar entre 3500 y 4500 kWh de electricidad al año (dependiendo de la cantidad de sol). La electricidad generada puede utilizarse directamente para iluminación, carga de vehículos eléctricos o inyectarse a la red eléctrica.

¿Merece la pena la inversión? El periodo de recuperación de la inversión para una marquesina fotovoltaica convencional es de aproximadamente 8 a 10 años, con una tasa interna de retorno (TIR) ​​de entre el 5 % y el 8 %. Si se combina con sistemas de almacenamiento de energía y puntos de recarga, el periodo de recuperación se puede reducir a entre 3 y 7 años, y la TIR puede aumentar hasta entre el 8 % y el 15 %. Algunas soluciones muestran que los ingresos anuales promedio por electricidad verde por plaza de aparcamiento superan los 4000 yuanes, con un periodo de recuperación de la inversión incremental de tan solo 2,8 años.

¿Dónde es adecuado para su instalación? Es aplicable a parques industriales, complejos comerciales, escuelas, hospitales, estacionamientos públicos, comunidades, áreas de servicio de autopistas, etc.

Resumen: Cinco puntos clave de las marquesinas fotovoltaicas

▪ Doble función en un solo lugar: No ocupa terreno adicional, genera electricidad sobre el espacio de estacionamiento existente y proporciona sombra y refrigeración al mismo tiempo. La temperatura bajo el cobertizo puede reducirse entre 3 y 5 °C.

▪ La estructura es exquisita: Según el número de columnas, se divide en columna simple y columna doble. La columna simple ahorra espacio y es fácil de instalar; la columna doble ofrece mayor resistencia al viento, ahorra acero y tiene una estructura más estable.

▪ Los materiales determinan la vida útil: Los soportes de aleación de aluminio son resistentes a la corrosión, no requieren mantenimiento y son adecuados para zonas costeras y de alta humedad; los soportes de acero al carbono tienen una gran capacidad de carga y costes controlables, y son adecuados para escenarios de grandes luces.

▪ La integración de luz, almacenamiento y carga es una tendencia: Tras integrar la generación de energía fotovoltaica, los sistemas de almacenamiento de energía y los puntos de recarga, se puede lograr el autoconsumo de energía, el almacenamiento del excedente de electricidad y el aprovechamiento de las fluctuaciones de la demanda, y la rentabilidad es significativamente mejor que la de las soluciones puramente fotovoltaicas.

▪ La selección depende del escenario: Las condiciones del terreno, el clima, el tamaño del vehículo y la demanda de electricidad determinan conjuntamente la forma estructural y la selección de materiales de la cochera. No se recomienda basar las decisiones únicamente en el costo inicial.

I. Composición y principio de funcionamiento de las marquesinas fotovoltaicas

Un sistema completo de marquesina fotovoltaica consta de paneles fotovoltaicos, un sistema de soporte, un inversor, un sistema de distribución de energía, un sistema de iluminación y control, y un sistema de protección contra rayos y puesta a tierra. Para actualizar a una solución integrada de almacenamiento y carga de energía fotovoltaica, se requiere la adición de un sistema de almacenamiento de energía y equipos de carga.

El flujo de trabajo se puede entender simplemente de la siguiente manera: Los módulos fotovoltaicos en el techo del garaje convierten la luz solar en corriente continua (CC) → La CC es recogida por una caja combinadora y transmitida al inversor → El inversor convierte la CC en corriente alterna (CA) → La CA alimenta la iluminación del garaje y los puntos de carga, y el excedente de energía se inyecta a la red eléctrica.

La característica principal de las marquesinas fotovoltaicas es que los módulos fotovoltaicos reemplazan directamente el techo tradicional. Por lo tanto, funcionan como equipos de generación de energía y componentes estructurales de la marquesina, lo que la convierte en una de las formas más sencillas y extendidas de energía fotovoltaica integrada en edificios (BIPV).

II. Contenido principal: Análisis en profundidad de dos sistemas de apoyo convencionales

El sistema de soporte de una marquesina fotovoltaica determina su forma estructural, su vida útil y sus posibles aplicaciones. Actualmente, las soluciones de soporte más comunes en el mercado se dividen en dos categorías principales: soportes de aleación de aluminio y soportes de acero al carbono.

2.1 Sistema de soporte para cochera fotovoltaica de aleación de aluminio

El sistema de soporte de aleación de aluminio utiliza AL6005-T5 como material principal, con un tratamiento superficial anodizado. Sus principales ventajas son:

Excelente resistencia a la corrosión: La aleación de aluminio posee una resistencia inherente a la oxidación, y el anodizado mejora aún más su rendimiento anticorrosivo. Es resistente al óxido incluso en entornos costeros con alta concentración de sal, lluvia ácida y sales descongelantes. No requiere eliminación de óxido ni repintado durante toda su vida útil, lo que se traduce en costos de mantenimiento extremadamente bajos.

Ligero y de alta resistencia: con un peso aproximado del 60 % de las estructuras de acero, puede soportar velocidades del viento de hasta 60 m/s y cargas de nieve de 1,4 kN/m², lo que reduce los requisitos de carga de la cimentación.

Modular y de montaje rápido: El diseño modular permite un montaje rápido in situ, lo que posibilita una ampliación flexible de las plazas de aparcamiento o del número de paneles fotovoltaicos en el futuro.

Impermeabilización y refrigeración: Equipados con canales de drenaje estructurales para una impermeabilización física, los paneles fotovoltaicos bloquean la luz solar, reduciendo la temperatura bajo la cubierta entre 3 y 5 °C.

Parámetros clave (tomando como ejemplo los productos SolarFirst): El material es aleación de aluminio anodizado AL6005-T5, con fijaciones de acero inoxidable SUS304 a juego; carga máxima de viento de 60 m/s, carga de nieve de 1,4 kN/m² y una garantía de 10 años.

Para obtener más detalles sobre el producto, consulte:Sistema de montaje de aluminio para marquesina solar

2.2 Sistema de soporte de cochera en voladizo de acero al carbono

El sistema de soporte de acero al carbono utiliza acero al carbono galvanizado en caliente como material principal, logrando protección contra la corrosión mediante el proceso de galvanizado en caliente. Sus ventajas incluyen:

Mayor capacidad de carga: El acero tiene mayor resistencia y rigidez que las aleaciones de aluminio, lo que lo hace adecuado para diseños con grandes luces, cargas pesadas o que requieran secciones en voladizo largas.

Coste relativamente controlable: En proyectos a gran escala, el coste inicial de los materiales de los soportes de acero al carbono suele ser inferior al de las soluciones de aleación de aluminio.

Adecuados para climas extremos: Tras un correcto galvanizado en caliente, los soportes de acero al carbono ofrecen un rendimiento estable en condiciones climáticas adversas, como frío extremo y fuertes vientos.

Los soportes de acero al carbono requieren mayor atención a la protección contra la corrosión en las uniones atornilladas y los bordes cortados, ya que estas zonas son puntos débiles donde se concentra la corrosión. La comprobación periódica del apriete de los pernos y la integridad del recubrimiento anticorrosivo es fundamental para el funcionamiento y el mantenimiento.

Los detalles del producto se pueden encontrar en:Sistema de montaje de cochera en voladizo de acero

2.3 Clasificación y selección de formas estructurales

Además de las diferencias materiales, las marquesinas fotovoltaicas se pueden clasificar en varias dimensiones según sus formas estructurales:

Según el número de columnas: las marquesinas de una sola columna ahorran espacio, ofrecen un estacionamiento conveniente y son fáciles de instalar; las marquesinas de doble columna son más estables, tienen mayor resistencia al viento y utilizan menos acero por unidad de superficie.

Según la forma de la pendiente: Las estructuras de una sola pendiente son adecuadas para la orientación norte-sur, tienen una estructura simple y son fáciles de instalar; las estructuras de doble pendiente tienen drenaje centralizado, son adecuadas para la orientación este-oeste y ofrecen un drenaje más conveniente durante los días de lluvia.

En cuanto a la relación entre la energía fotovoltaica y la estructura: las estructuras complementarias son adecuadas para modernizar cocheras existentes mediante la instalación de módulos fotovoltaicos en el techo existente; las estructuras modulares utilizan módulos fotovoltaicos directamente como componentes estructurales de la cochera, son más sencillas y estéticamente más agradables, pero tienen una mayor complejidad de diseño.

III. Tabla comparativa

3.1 Sistema de soporte de aleación de aluminio frente a acero al carbono

3.2 Comparación de diferentes opciones de configuración de funciones

IV. Estudios de caso y cálculo de beneficios

Caso práctico 1: Proyecto de cochera impermeable de acero al carbono de 300 kWp en Sudbury. Ubicado en Sudbury, este proyecto contó con una capacidad instalada de 300 kWp. La cochera, de acero al carbono e impermeable, se completó en marzo de 2022. Este proyecto demuestra que las cocheras impermeables de acero al carbono ofrecen una excelente capacidad de carga estructural y ventajas en cuanto a costos para proyectos de mediana y gran escala. Su diseño impermeable protege los vehículos y los equipos eléctricos que se encuentran debajo, lo que la hace idónea para situaciones donde la inversión inicial es un factor crítico y se requieren grandes luces.

Caso práctico 2: Proyecto de marquesina fotovoltaica integrada en edificios (BIPV) de 1,6 MWp en Malasia. Ubicado en la zona industrial de Q-cell, este proyecto cuenta con una capacidad instalada de 1,6 MWp. El producto consistía en una marquesina impermeable en voladizo/BIPV, cuya construcción finalizó en 2019. Como proyecto de marquesina fotovoltaica de nivel megavatio, demuestra que las marquesinas BIPV pueden satisfacer las necesidades de autoconsumo a gran escala de los parques industriales. La estructura en voladizo reduce la huella de las columnas, mejorando la eficiencia del estacionamiento y el tráfico dentro del área industrial.

(Proyecto de marquesina fotovoltaica integrada en edificios de 1,6 MWp en Malasia)

Caso práctico 3: Proyecto de marquesina impermeable de acero al carbono de 296 kWp en Tailandia. El primer proyecto, ubicado en Bangkok, Tailandia, tiene una capacidad total de 295,925 kWp y utiliza marquesinas impermeables de acero al carbono. Bangkok tiene un clima cálido y húmedo con precipitaciones concentradas durante la temporada de lluvias, lo que exige altos estándares de resistencia a la corrosión y drenaje en las marquesinas. Este proyecto demuestra que la estructura de acero al carbono, tratada con galvanizado en caliente estandarizado y con un diseño impermeable, es adecuada para el clima cálido y húmedo del sudeste asiático, lo que la hace idónea para parques comerciales, estacionamientos de fábricas o áreas de estacionamiento público.

(Proyecto de aparcamiento impermeable de acero al carbono de 296 kWp en Tailandia)

Caso práctico 4: Proyecto de marquesina solar de 640 kWp en Japón. Este proyecto, con una capacidad instalada de 640 kWp (6,4 kW × 100), utiliza marquesinas de aleación de aluminio y se completó en 2018. Consta de 100 plazas de aparcamiento, con aproximadamente 6,4 kW por plaza, lo que representa una solución modular y estandarizada de marquesina solar. Las marquesinas de aleación de aluminio son ligeras, resistentes a la corrosión y no requieren mantenimiento, lo que las hace idóneas para mercados con alta humedad y entornos costeros.

Estos estudios de caso demuestran que las marquesinas fotovoltaicas se han implementado con éxito en diversos climas y mercados: las marquesinas de aleación de aluminio son las preferidas en zonas costeras y de alta humedad, mientras que las marquesinas impermeables de acero al carbono son adecuadas para proyectos de gran envergadura y con presupuestos ajustados. Las marquesinas impermeables BIPV/en voladizo son idóneas para proyectos a gran escala en parques industriales. Al seleccionar una marquesina, se deben considerar de forma integral el clima, la estructura, la resistencia a la corrosión, el drenaje, el funcionamiento y el mantenimiento, así como los beneficios a largo plazo. La estructura principal de una marquesina fotovoltaica suele tener una vida útil de hasta 25 años, lo que proporciona un retorno a largo plazo de una inversión inicial.

V. Preguntas frecuentes: Preguntas frecuentes

P1: ¿Cuánto más caro es un cobertizo para coches fotovoltaico en comparación con un cobertizo para coches convencional?

El costo de construcción de una marquesina fotovoltaica es aproximadamente entre 300 y 400 yuanes por metro cuadrado superior al de una marquesina convencional con estructura de membrana. Sin embargo, este aumento de costo se puede recuperar en pocos años gracias a los ingresos generados por la electricidad.

P2: ¿Cómo elegir entre soportes de una sola columna y de doble columna?

Si el terreno es compacto y el estacionamiento conveniente es una prioridad, se prefiere una solución de una sola columna. Si el área presenta fuertes cargas de viento o requiere una luz mayor, los soportes de doble columna ofrecen ventajas en estabilidad estructural y consumo de acero por unidad de área.

P3: ¿Cómo elegir entre soportes de aleación de aluminio y de acero al carbono?

En zonas costeras, áreas con alta humedad o zonas propensas a la lluvia ácida, se recomiendan los soportes de aleación de aluminio, ya que su naturaleza libre de mantenimiento reduce significativamente los costos de operación y mantenimiento a largo plazo. En zonas interiores secas con presupuestos limitados, los soportes de acero al carbono galvanizado en caliente son una opción económica y práctica.

P4: ¿Qué trámites de aprobación se requieren para una marquesina fotovoltaica?

Aunque las marquesinas fotovoltaicas se ubican dentro del área de construcción designada, corren el riesgo de ser consideradas ilegales si carecen de los permisos de construcción necesarios, lo que podría resultar en la falta de compensación durante la demolición. Se recomienda obtener los permisos necesarios del departamento de planificación local antes de comenzar la construcción.

P5: ¿Es complejo el mantenimiento diario?

El sistema de soporte de las marquesinas de aleación de aluminio prácticamente no requiere mantenimiento. Los módulos fotovoltaicos deben limpiarse al menos trimestralmente, con mayor frecuencia en zonas muy contaminadas o ventosas. Asimismo, se deben realizar comprobaciones periódicas del apriete de los tornillos, del sistema de puesta a tierra (resistencia de puesta a tierra ≤4Ω) y del estado del revestimiento anticorrosión.

P6: ¿Puede la electricidad generada por la marquesina fotovoltaica cargar directamente los vehículos eléctricos?

Sí. La energía de CC generada por los módulos fotovoltaicos se convierte en energía de CA mediante un inversor y puede suministrarse directamente a las estaciones de carga de CA. Si se configura un sistema de almacenamiento de energía, se puede lograr un ciclo cerrado completo de "generación de energía fotovoltaica → almacenamiento de energía → descarga de la estación de carga", liberando la energía almacenada durante los períodos de precios máximos de electricidad para lograr el arbitraje entre picos y valles de demanda.

P7: ¿Afectará el sombreado a la generación de energía?

Sí, así será. Se deben tener en cuenta las sombras proyectadas por los edificios, árboles u otros aparcamientos cercanos. Si hay sombra, considere ajustar la ubicación del aparcamiento para evitar obstáculos o utilizar optimizadores o microinversores para reducir el impacto de la sombra localizada en la generación de energía general.

El valor de las marquesinas fotovoltaicas reside no solo en la combinación de aparcamiento y generación de energía, sino también en la transformación de espacios de estacionamiento ociosos en un activo de energía verde sostenible y rentable. Elegir la estructura y los materiales de soporte adecuados es fundamental para garantizar una rentabilidad estable a largo plazo de esta inversión.