Reduir la despesa energètica a les aules il·luminant-les amb espills

Un equip d’investigació de la Universitat de Còrdova (UCO) ha validat en una maqueta l’ús d’un tipus d’heliostat, un dispositiu que conté espills i gira orientat al sol, per millorar la il·luminació d’aules interiors on no arriba de manera natural la llum, resultant, a més, que amb aquest model testat es pot aconseguir un reducció del consum energètic de fins un 65 per cent. Els heliostats, segons ha informat la Fundació Descubre, són instruments que contenen espills orientats al sol, semblants als que s’utilitzen en centrals termosolars. Segons l’angle en el qual es col·loquin reflecteixen la llum cap a un lloc concret i, d’aquesta manera, els investigadors han dissenyat un model per il·luminar les aules d’un edifici del campus cordovès que requereix llum artificial onze hores cada dia, ja que no té finestres.

La maqueta replica l’actual edifici Leonardo da Vinci, situat al Campus de Rabanales de l’UCO. El disseny inclou la col·locació dels heliostats a la teulada, de manera que la llum es reflecteix en un sostre translúcid que cobreix les aules.

Els experts confirmen en l’article 'Use of Polar Heliostats to Improve Levels of Natural Lighting inside Buildings with Little Access to Sunlight', publicat a la revista Sensors, que amb aquest sistema les aules podrien disposar de llum natural des de la sortida fins la posta de sol, disminuint l’ús d’il·luminació artificial durant el dia. Encara que hi ha heliostats per a aquest finalitat ja en edificis, encara són necessàries les investigacions que detallin el seu potencial i, sobre això, l’investigador de l’UCO i un dels autors de l’article, Luis Manuel Fernández d’Ahumada, ha explicat a la Fundació Descubre que "l’ús d’il·luminadors heliostàtics pot ser una mesura viable per millorar l’eficiència energètica als edificis i contribuir a la lluita contra el canvi climàtic".

CAMPUS SOSTENIBLE

Segons informa REE, una llar espanyola gasta de mitjana a l’any uns 3.272 quilowatts hora. El Servei de Protecció Ambiental de l’UCO estima el consum mig per persona a tota la Universitat de Còrdova en 837 quilowatts hora. Tanmateix, només la despesa en aquest edifici va arribar als 1951,5 quilowatts hora el 2020, malgrat el tancament d’instal·lacions durant el confinament motivat pel Covid-19. "D’acord amb això –ha afegit l’investigador–, vam veure necessari implementar mesures tecnològiques que millorin els nivells d’il·luminació natural a les aules i contribueixin a reduir el consum elèctric i millorar l’eficiència energètica i la sostenibilitat del campus".

Els estudis han consistit en l’observació en temps real del nivell d’il·luminació, mitjançant sensors col·locats en diferents punts de l’aula a dos maquetes construïdes a una escala quinze vegades més petita que la real. Una d’elles comptava amb idèntiques característiques que la real i l’altra incloïa la col·locació dels heliostats.

Una vegada observada la necessitat d’il·luminació d’aquestes aules i provat l’ús dels heliostatos, els experts confirmen que en el 37,21 per cent de les hores lectives en un any es compleixen les recomanacions de l’Institut per a la Diversificació i Estalvi de l’Energia per a un correcte aprofitament.

D’aquesta forma, durant aquell temps no seria necessari l’ús d’il·luminació artificial a l’aula, mentre que a l’aula sense heliostats sí. L’estimació de l’estalvi energètic el situen entorn de l’esmentat 65 per cent. Per confirmar aquesta dada, els investigadors van incloure un sistema artificial amb tecnologia LED, que es complementa amb la il·luminació natural per aconseguir els nivells recomanats.

SISTEMA EFICIENT

L’heliostat utilitzat a la maqueta és el dissenyat per un altre investigador de l’UCO. El dispositiu permet redirigir els rajos del sol cap a una direcció paral·lela a l’eix de rotació de la Terra. Consisteix en un espill quadrat situat sobre un sistema articulat deformable en el qual hi ha dos barres de longitud fixa i articulades en tres punts. Així, els rajos es reflecteixen al llarg de l’eix des de l’espill primari al secundari i d’aquest a la direcció desitjada. A diferència d’altres heliostats comercials, en disposar d’un sol eix, suposa la simplificació dels mecanismes mòbils i una important reducció de costos.

El sistema està automatitzat, de manera que pren les dades dels sensors i, en cas de falta de llum, posa en funcionament els motors que controlen el moviment dels heliostats per buscar més llum o activa la il·luminació artificial. Els investigadors estan ja en fase de portar el prototip a la pràctica real al propi edifici. A més, estan millorant el sistema analitzant aspectes com el confort visual, l’existència i control de l’enlluernament i el comportament dels difusors de llum al sostre. Els treballs s’han finançat mitjançant el projecte 'Helio4Learning', a través de la convocatòria d’ajuts per a projectes de I+D+i en el marc del Programa Feder (Operació Andalusia 2014- 2020).