Podemos sobreviver apenas com energia renovável? Pode a energia do sol, vento e água cobrem nossas necessidades de eletricidade - mesmo sem vento, dia nublado na Escandinávia? Possivelmente, mas faz novas demandas.

Os países nórdicos poderiam atender às suas necessidades de energia simplesmente expandindo as energias renováveis, de acordo com um estudo da Uppsala University. Mas existem vários desafios ao longo do caminho, de acordo com Mikael Bergkvist, pesquisadora em eletricidade.

"No estudo, pudemos mostrar que não é obviamente impossível, mesmo que seja difícil em um futuro próximo. "

A dificuldade da produção de eletricidade é que ela ocorre em tempo real - a eletricidade que é necessária agora deve ser produzida agora. Ao mesmo tempo, nosso consumo de eletricidade varia a cada hora do dia durante todo o ano. Quanto mais dependentes somos de fontes intermitentes, como a energia eólica, quanto maiores são as demandas sobre o poder de regulação do equilíbrio flexível.

"Na Suécia, temos sorte, pois temos muita energia hidrelétrica que pode ser usada para regular rapidamente a variação, mas, graças aos grandes reservatórios hidrelétricos, também pode ser armazenado nos momentos em que temos alta produção de energia eólica e baixa demanda de eletricidade. Mas isso requer muito planejamento. No sistema de hoje, temos boas possibilidades de equilibrar as variações diárias e sazonais, mas é mais difícil, por exemplo, no caso de algumas semanas de tempo sem vento, "diz Bergkvist.

Na Suécia, obtemos tanta energia da energia nuclear (40-45 por cento) quanto da energia hidrelétrica. Isso é seguido pela energia eólica em 10–14 por cento. Por último, combinamos usinas de calor e energia, energia de condensação e turbinas a gás que juntas fornecem cerca de 10 por cento.

A energia solar é mais incomum em nossas latitudes, mas muita pesquisa e desenvolvimento estão em andamento. Um exemplo é o edifício residencial Frodeparken em Uppsala, onde toda a fachada de vidro produz eletricidade. O prédio é coberto por células solares de película fina que foram desenvolvidas a partir de pesquisas na Universidade de Uppsala.

Um projeto internacional da UE sobre tecnologia de células solares que pode ser integrada em edifícios é liderado por Uppsala. Marika Edoff, Professor de Eletrônica de Estado Sólido, é o coordenador do projeto. O foco são as células solares de película fina e como elas podem ser mais eficientes e integradas em edifícios.

"A integração do edifício oferece oportunidades únicas para células solares de película fina, principalmente para parecer esteticamente diferente. Com filmes finos, também é possível tornar as células solares flexíveis e leves, "diz Edoff.

A tecnologia dominante no mercado são as células solares de silício. As células solares de filme fino são baseadas em uma tecnologia diferente e consistem em filmes microscopicamente finos que são montados em vidro, por exemplo. Os módulos podem ser feitos de blocos de construção inteiramente pretos, como a fachada de Frodeparken.

O desafio dos pesquisadores é tornar o material mais fino sem reduzir a eficácia ou eficiência, que atualmente é de 21 por cento. Para ter sucesso nisso, várias técnicas ópticas são usadas, como construir espelhos em camadas finas para que o dobro da luz seja absorvida.

"Pode parecer ridículo tornar as camadas ainda mais finas, já que sua espessura total é de cerca de três micrômetros, que é o que se obtém cortando um cabelo em 20 fatias. Mas queremos levar isso mais longe, reduza o uso de material e faça as camadas de absorção de luz com meio micrômetro de espessura em vez de dois, "diz Edoff.

Internacionalmente, a energia solar fez um grande avanço nos últimos anos e, mesmo que seja lenta na Suécia, o mercado está crescendo, com vários esquemas de suporte para instalação de células solares em edifícios.

"Por meio do projeto da UE, podemos reunir habilidades e conhecimentos e esperar também aumentar a visibilidade das células solares e fazer lobby para desenvolver soluções de longo prazo na Suécia, "diz Edoff.

Ela esteve pessoalmente envolvida na fundação da empresa de células solares Solibro e trabalhou por muitos anos como pesquisadora e na empresa. Quando ela começou com células solares de película fina em 1990, as células solares tiveram uma eficiência de 10 por cento. Agora, eles alcançaram 21 por cento, não muito longe do recorde mundial de 22,6 por cento.

Ela atribui o sucesso à estreita cooperação entre empresas e academia.

"Vários projetos da UE têm sido cruciais para a tecnologia que está chegando até agora, beneficiando a cooperação entre empresas e grupos de investigação. Tem sido super importante. "

Outro projeto da UE, o Novo Atlas de Vento (NEWA), diz respeito à energia eólica e mapeou os recursos eólicos em toda a Europa. Stefan Ivanell é o gerente de projeto da parte sueca do projeto.

Ele lidera a pesquisa na Seção de Energia Eólica no Campus Gotland, que pertence ao Departamento de Ciências da Terra da Universidade de Uppsala. Enquanto seus colegas de pesquisa em Uppsala fazem modelos meteorológicos em grande escala, os pesquisadores em Visby trabalham com modelos que mostram o fluxo detalhado em um parque eólico.

Se esses dois tipos de modelos estiverem ligados, cálculos em larga escala podem ser feitos para ver onde é melhor construir um parque eólico.

“Quando estudamos a interação entre parques eólicos, os cálculos levam vários dias ou semanas com um supercomputador, então eles são cálculos bem pesados. É por isso que precisamos complementá-los com métodos de cálculo mais ásperos, "diz Ivanell.

Dentro do projeto, eles estudam, por exemplo, o fluxo do vento nas florestas e as possibilidades de expansão da energia eólica ali. Os pesquisadores estão interessados ​​na localização das usinas eólicas e em como as turbinas - assim como parques eólicos inteiros - interagem entre si. Para entender isso, eles fazem simulações que mostram como o posicionamento afeta o tipo de fluxo em que a turbina está localizada e o quão grande é a turbulência.

“Desenvolvemos modelos de como extrair energia de maneira mais inteligente, reduzindo as cargas nas turbinas para que durem mais, "diz Ivanell.

A energia eólica é a terceira maior forma de produção de eletricidade na Suécia, mas sua expansão parou.

"Apesar dos baixos preços da energia na Suécia, a energia eólica está atraindo investimentos recordes. Para quem está pensando em novas instalações de produção de energia, a energia eólica é muito competitiva, "diz Ivanell, que também é o diretor da STandUP for Wind, um centro nacional de energia eólica em que participam várias universidades suecas.

Um projeto de pesquisa começou recentemente na Universidade de Uppsala, no qual os pesquisadores vão descobrir como Gotland pode se tornar autossuficiente em energia renovável, como a energia solar, energia eólica e biocombustível. Cerca de 20 pesquisadores estão envolvidos no projeto dos departamentos de Ciências da Terra, Ciências da Engenharia e Química.

Uma questão importante é a aceitação entre a população local, porque uma sociedade com vento expandido, a energia hidrelétrica e a solar seriam muito diferentes.

"Hoje, 50 por cento da energia em Gotland vem da energia eólica. Para se tornar totalmente autossuficiente, isso deve ser ampliado em terra, no mar e em parques de células solares, "diz Ivanell." Agora, estamos tentando modelar cenários concebíveis para o futuro. Se construirmos de certas maneiras, como isso afetará a aceitação? Quais as vantagens e desvantagens das diferentes soluções? Linhas aéreas e cabos de alimentação seriam necessários para distribuição, mas como seriam percebidos pelo público? "

Estudar Gotland como um sistema renovável é adequado, pois é bem definido, de acordo com Ivanell. Em cooperação com a região, várias possibilidades estão sendo investigadas, como o transporte usando veículos elétricos e como a energia pode ser armazenada em baterias ou na forma de gás.

“É uma questão de quais recursos renováveis ​​existem, mas também é preciso equilibrar isso com uma conexão de cabo limitada com o continente. Precisamos de um sistema que possa armazenar energia e em que o que colocamos no sistema sempre corresponda ao consumo. "

Para voltar ao estudo de todo o suprimento de energia da região nórdica, mostra que a energia hidrelétrica desempenha um papel fundamental. Ao armazenar energia hidrelétrica, é possível obter um fornecimento uniforme de eletricidade, apesar das variações na produção.

“Algumas pessoas temem que a energia renovável nos dê uma rede elétrica instável e que não seremos capazes de lidar com a situação, mas na Suécia podemos. Nossa energia hidrelétrica é um recurso enorme para armazenar energia, em comparação com o armazenamento da bateria, que não tem nada parecido com a mesma capacidade e é principalmente uma solução local, "diz Mikael Bergkvist.

Outro problema a resolver é como fornecer energia renovável para toda a região nórdica. Com o sistema de distribuição de hoje, seria difícil fornecer energia em todos os lugares apenas com eletricidade renovável. Na Suécia, por exemplo, temos muita produção no norte, mas a maior parte do consumo no sul.

“Nossos cálculos não levaram em consideração as limitações da rede elétrica. é apenas uma questão de expansão, mas é claro que vai custar muito e o processo de autorização para uma nova linha pode levar décadas. "

Em seu estudo, os pesquisadores também observam que é importante encontrar a combinação certa de fontes renováveis.

"Fica melhor se otimizarmos a combinação da energia das ondas, energia eólica e energia solar, mas isso é difícil de controlar, pois vivemos em uma democracia com livre iniciativa, "Bergkvist observa.

Portanto, continuará a haver uma flora de várias soluções energéticas que, juntas, tornam difícil - mas não impossível - mudar para energias renováveis ​​na região nórdica.