¿Podemos arreglárnoslas solo con energía renovable? ¿Puede la energía del sol, el viento y el agua cubren nuestras necesidades de electricidad, incluso en un entorno sin viento, día nublado en Escandinavia? Quizás, pero hace nuevas exigencias.

Los países nórdicos podrían satisfacer sus necesidades energéticas simplemente expandiendo las energías renovables, según un estudio de la Universidad de Uppsala. Pero hay varios desafíos en el camino, según Mikael Bergkvist, investigador en electricidad.

"En el estudio, pudimos demostrar que obviamente no es imposible, incluso si sería difícil en un futuro cercano ".

La dificultad de la producción de electricidad es que se lleva a cabo en tiempo real; la electricidad que se necesita en este momento debe producirse ahora mismo. Al mismo tiempo, nuestro consumo eléctrico varía cada hora del día durante todo el año. Cuanto más dependemos de fuentes intermitentes, como la energía eólica, cuanto mayores sean las demandas sobre el poder de regulación del equilibrio flexible.

"En Suecia, Somos afortunados porque tenemos mucha energía hidroeléctrica que se puede utilizar para regular rápidamente la variación, pero gracias a los grandes reservorios hidroeléctricos, También se puede almacenar en momentos en que tenemos una alta producción de energía eólica y una baja demanda de electricidad. Pero requiere mucha planificación. En el sistema actual, tenemos buenas posibilidades de equilibrar las variaciones diarias y estacionales, pero es más difícil, por ejemplo, en el caso de unas pocas semanas de tiempo sin viento, "dice Bergkvist.

En Suecia, obtenemos tanta energía de la energía nuclear (40% -45%) como de la energía hidroeléctrica. A esto le sigue la energía eólica con un 10-14 por ciento. Finalmente, contamos con plantas combinadas de calor y energía, energía de condensación y turbinas de gas que juntas proporcionan alrededor del 10 por ciento.

La energía solar es menos común en nuestras latitudes, pero se está realizando mucha investigación y desarrollo. Un ejemplo es el edificio residencial Frodeparken en Uppsala, donde toda la fachada de vidrio produce electricidad. El edificio está cubierto por células solares de película delgada que se han desarrollado a partir de investigaciones en la Universidad de Uppsala.

Uppsala dirige un proyecto internacional de la UE sobre tecnología de células solares que puede integrarse en edificios. Marika Edoff, Profesor de Electrónica de Estado Sólido, es el coordinador del proyecto. La atención se centra en las células solares de película fina y en cómo pueden hacerse más eficientes e integrarse en los edificios.

"La integración de edificios ofrece oportunidades únicas para las células solares de película delgada, principalmente para lucir estéticamente diferente. Con películas delgadas, también es posible hacer que las células solares sean flexibles y livianas, "dice Edoff.

La tecnología dominante en el mercado son las células solares de silicio. Las células solares de película delgada se basan en una tecnología diferente y consisten en películas microscópicamente delgadas que se montan sobre vidrio, por ejemplo. Los módulos se pueden convertir en bloques de construcción completamente negros, como la fachada de Frodeparken.

El desafío para los investigadores es hacer que el material sea más delgado sin reducir la efectividad o eficiencia, que actualmente es del 21 por ciento. Para tener éxito en esto, se utilizan varias técnicas ópticas, como construir espejos en las capas delgadas para que se absorba el doble de luz.

"Puede parecer ridículo hacer que las capas sean aún más delgadas, ya que su espesor total es de alrededor de tres micrómetros, que es lo que se obtiene al cortar un cabello en 20 rodajas. Pero queremos llevar esto más lejos, reducir el uso de material y hacer que las capas absorbentes de luz tengan un grosor de medio micrómetro en lugar de dos, "dice Edoff.

Internacionalmente, La energía solar ha logrado un gran avance en los últimos años e incluso si es lento en Suecia, el mercado esta creciendo, con varios esquemas de soporte para la instalación de células solares en edificios.

"A través del proyecto de la UE, podemos reunir habilidades y experiencia y esperamos aumentar también la visibilidad de las células solares y presionar para desarrollar soluciones a largo plazo en Suecia, "dice Edoff.

Participó personalmente en la fundación de la empresa de células solares Solibro y ha trabajado durante muchos años tanto como investigadora como en la empresa. Cuando comenzó con las células solares de película delgada en 1990, las células solares tenían una eficiencia del 10 por ciento. Ahora, han alcanzado el 21 por ciento, no muy lejos del récord mundial del 22,6 por ciento.

Ella atribuye el éxito a la estrecha cooperación entre las empresas y el mundo académico.

"Varios proyectos de la UE han sido cruciales para la tecnología que viene hasta ahora, beneficiando la cooperación entre empresas y grupos de investigación. Ha sido muy importante ".

Otro proyecto de la UE, el Nuevo Atlas del Viento (NEWA), se refiere a la energía eólica y ha cartografiado los recursos eólicos en toda Europa. Stefan Ivanell es el director de proyecto de la parte sueca del proyecto.

Dirige la investigación en la Sección de Energía Eólica del Campus Gotland, que pertenece al Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Uppsala. Mientras que sus colegas de investigación en Uppsala hacen modelos meteorológicos a gran escala, los investigadores de Visby trabajan con modelos que muestran el flujo detallado en un parque eólico.

Si estos dos tipos de modelos están vinculados, Se pueden hacer cálculos a mayor escala para ver dónde es mejor construir un parque eólico.

"Cuando estudiamos la interacción entre parques eólicos, los cálculos toman varios días o semanas con una supercomputadora, por lo que son cálculos bastante pesados. Es por eso que necesitamos complementarlos con métodos de cálculo más toscos, "dice Ivanell.

Dentro del proyecto, estudian, por ejemplo, el flujo del viento en los bosques y las posibilidades de expandir la energía eólica allí. Los investigadores están interesados ​​en la ubicación de las plantas de energía eólica y cómo las turbinas, así como los parques eólicos completos, interactúan entre sí. Para entender esto hacen simulaciones que muestran cómo la ubicación afecta el tipo de flujo en el que se encuentra la turbina y qué tan grande es la turbulencia.

"Desarrollamos modelos sobre cómo extraer la energía de una manera más inteligente mientras reducimos las cargas en las turbinas para que duren más, "dice Ivanell.

La energía eólica es la tercera forma más grande de producción de electricidad en Suecia, pero su expansión se ha detenido.

"A pesar de los bajos precios de la energía en Suecia, La energía eólica atrae actualmente inversiones récord. Para cualquiera que esté pensando en nuevas instalaciones de producción de energía, la energía eólica es muy competitiva, "dice Ivanell, quien también es el director de STandUP for Wind, un centro nacional de energía eólica en el que participan varias universidades suecas.

Recientemente se inició un proyecto de investigación en la Universidad de Uppsala en el que los investigadores descubrirán cómo Gotland podría volverse autosuficiente en energía renovable. como la energía solar, energía eólica y biocombustible. Unos 20 investigadores están involucrados en el proyecto en los departamentos de Ciencias de la Tierra, Ciencias de la Ingeniería y Química.

Un tema importante es la aceptación entre la población local, porque una sociedad con viento expandido, la energía hidroeléctrica y solar se verían muy diferentes.

"Hoy dia, El 50 por ciento de la energía en Gotland proviene de la energía eólica. Para volverse completamente autosuficiente, esto debe ampliarse en tierra, en el mar y en parques de células solares, "dice Ivanell." Ahora mismo, estamos tratando de modelar escenarios concebibles para el futuro. Si construimos de determinadas formas, ¿Cómo afectará a la aceptación? ¿Qué ventajas y desventajas existen con las diferentes soluciones? Se necesitarían líneas aéreas y cables eléctricos para la distribución, pero, ¿cómo serían percibidos por el público? "

Estudiar Gotland como un sistema renovable es adecuado ya que está bien definido, según Ivanell. En cooperación con la región, ahora se están investigando varias posibilidades, como el transporte mediante vehículos eléctricos y cómo la energía se puede almacenar en baterías o en forma de gas.

"Es una cuestión de qué recursos renovables hay, pero también se trata de equilibrar esto con una conexión de cable limitada con el continente. Necesitamos un sistema que pueda almacenar energía y en el que lo que ponemos en el sistema siempre coincida con el consumo ".

Para volver al estudio del suministro energético de toda la región nórdica, muestra que la energía hidroeléctrica juega un papel clave. Al almacenar energía hidroeléctrica, es posible obtener un suministro uniforme de electricidad a pesar de las variaciones en la producción.

"Algunas personas temen que la energía renovable nos dé una red eléctrica inestable y que no podamos manejar la situación, pero en Suecia podemos. Nuestra energía hidroeléctrica es un recurso enorme para almacenar energía, en comparación con el almacenamiento de la batería, que no tiene la misma capacidad y es principalmente una solución local, "dice Mikael Bergkvist.

Otro problema a resolver es cómo entregar energía renovable a toda la región nórdica. Con el sistema de distribución actual, Sería difícil suministrar energía a todas partes con solo electricidad renovable. En Suecia, por ejemplo, tenemos mucha producción en el norte, pero la mayor parte del consumo en el sur.

"Nuestros cálculos no han tenido en cuenta las limitaciones de la red eléctrica. Allí, es solo una cuestión de expansión, pero, por supuesto, costará mucho y el proceso de permiso para una nueva línea puede llevar décadas ".

En su estudio, los investigadores también señalan que es importante encontrar la combinación adecuada de fuentes renovables.

"Mejora si optimizamos la combinación de energía de las olas, energía eólica y energía solar, pero esto es difícil de controlar ya que vivimos en una democracia con libre empresa, "Observa Bergkvist.

Por lo tanto, seguirá existiendo una flora de diversas soluciones energéticas que, en conjunto, harán que sea difícil, pero no imposible, cambiar a las energías renovables en la región nórdica.