El diseño incorpora técnicas de origami y kirigami para mejorar la flexibilidad del material y permitir su adaptación a estructuras curvas.
Soluciones solares: Enfoque bioinspirado para la creación de fotovoltaicos personalizados
La innovación en paneles fotovoltaicos no se limita a los materiales que los componen; su diseño también juega un papel crucial en la adopción generalizada de la tecnología solar. En la actualidad, la mayoría de los paneles solares presentan una estética poco atractiva y una composición plana y no flexible, lo que restringe su instalación a superficies igualmente planas. Sin embargo, ¿qué sucedería si los paneles fotovoltaicos fueran un tejido ligero y articulado que pudiera adaptarse a estructuras complejas y maximizar la captación de luz solar?
HelioSkin: Arquitectura solar bioinspirada
Esta fue la premisa que impulsó el desarrollo de HelioSkin, un proyecto interdisciplinario liderado por Jenny Sabin, profesora en la Facultad de Arquitectura, Arte y Planificación de la Universidad de Cornell, en colaboración con Itai Cohen, profesor de física, y Adrienne Roeder, profesora en la Sección de Biología Vegetal.
«Nuestro objetivo es que el sistema no solo genere energía de forma pasiva, sino que también transforme los entornos urbanos y periurbanos«, explica Sabin. La sostenibilidad no solo trata sobre eficiencia y función, sino también sobre la capacidad de inspirar a la sociedad para adoptar soluciones solares innovadoras.
El trabajo de Sabin se caracteriza por la integración de arquitectura, ingeniería, física, matemáticas y, sobre todo, biología. Su objetivo es que los edificios y sus materiales se comporten de manera similar a los organismos vivos, adaptándose a su entorno.
Aprendiendo de la naturaleza para mejorar la eficiencia
Sabin destaca que, a diferencia de los sistemas tecnológicos convencionales, la naturaleza no es eficiente, sino resiliente. Este concepto resulta clave en la sostenibilidad, ya que permite diseñar sistemas que puedan resistir cambios ambientales a largo plazo. En este sentido, la investigación sobre heliotropismo en plantas, especialmente en Arabidopsis thaliana, ha sido crucial para el diseño de HelioSkin.
Los vegetales que siguen la trayectoria del sol presentan una ventaja fotosintética significativa, lo que inspiró el desarrollo de un revestimiento solar capaz de ajustar su posición para maximizar la captación de energía solar. En Arabidopsis, las hormonas inducen la expansión celular en el lado opuesto a la luz, permitiendo que el tallo se incline hasta 90°. Esta propiedad se ha traducido en software arquitectónico para el diseño de paneles solares adaptables.
Un reto urgente: reducir la huella de carbono en la construcción
El impacto ambiental de los edificios es considerable. Según la Agencia Internacional de Energía, el 40% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero provienen del sector de la construcción. De este porcentaje, el 28% está asociado al consumo energético en calefacción, iluminación y refrigeración.
Con la creación de una «piel solar» mecánicamente adaptable, HelioSkin busca fomentar la adopción de energía fotovoltaica en viviendas y negocios, reduciendo significativamente estas emisiones.
Tecnología avanzada y colaboraciones interdisciplinarias
El proyecto HelioSkin se desarrolla en asociación con Mariana Bertoni, ingeniera en energía de la Universidad Estatal de Arizona, y combina diseño computacional, fabricación digital e impresión 3D para crear paneles fotovoltaicos con geometrías personalizadas que maximizan la absorción de luz y mejoran la estética arquitectónica.
Además, el equipo trabaja con E Ink y Rainier Industries, compañías especializadas en integrar tecnología fotovoltaica en tejidos arquitectónicos flexibles y ligeros. SunFlex, otra empresa colaboradora, ayuda a mejorar los prototipos de HelioSkin mediante tecnología de contacto posterior con láser.
El diseño también incorpora origami y kirigami para aumentar la flexibilidad del material y permitir su adaptación a superficies curvas. «En lugar de una lámina plana, cortamos el material en patrones que le permiten expandirse localmente y ajustarse a diferentes formas«, explica Cohen.
Plan piloto y futuro comercial
El equipo ha diseñado un plan de desarrollo de tres años, comenzando con pequeñas cubiertas solares para jardines y parques urbanos. Posteriormente, planean escalar la tecnología para aplicaciones en estadios, rascacielos y techos retráctiles.
Un análisis de mercado reveló que HelioSkin es competitivo en términos de costo por vatio y capacidad del sistema. Además, se identificaron oportunidades en sectores no contemplados inicialmente, como los comercios minoristas y grandes superficies, que buscan reducir su huella de carbono y a la vez contar con superficies fotovoltaicas que funcionen como pantallas publicitarias dinámicas.
Una de las claves del proyecto es el uso de impresión en 2D y modelado en 3D, un método que permite abaratar costos y facilitar la adaptación del material a diferentes estructuras. Esta tecnología también es utilizada en la fabricación de perovskitas, un tipo de células solares de bajo costo y alta eficiencia.
La integración de principios biológicos en el diseño de paneles solares representa un avance significativo en la sostenibilidad arquitectónica. HelioSkin no solo propone una solución eficiente y adaptable, sino que también busca generar un impacto visual y funcional que motive la adopción masiva de la energía solar.
Con una comunidad dinámica de investigadores, diseñadores e ingenieros trabajando en soluciones innovadoras, este tipo de iniciativas demuestran que la convergencia entre tecnología, biología y arquitectura puede redefinir el futuro de las energías renovables.
Vía cornell.edu
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