Los paneles solares no son solo para el verano

La instalación de paneles fotovoltaicos en alta montaña podría reducir significativamente el déficit de energía experimentado por esta energía renovable en invierno, según una investigación realizada por el Instituto WSL para el Estudio de la Nieve y las Avalanchas (SLF) y la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), ambas de Suiza.

La Estrategia Energética Suiza de 2050 refleja la decisión de abandonar la energía nuclear a medio plazo. En las próximas décadas, la reducción en la cantidad de electricidad disponible tendrá que compensarse sucesivamente con la energía generada a partir de otros recursos. Y los candidatos idílicos para reducir las energías contaminantes son las energías renovables: la energía solar y geotérmica, y la energía eólica.

La electricidad obtenida por la energía solar (en particular) es la más asequible ya no solo para las empresas, sino que también para los ciudadanos. Es fácil de instalar, tiene un bajo impacto en sus alrededores y su combustible está disponible en cualquier superficie terrestre.

Pero a pesar de estas propiedades positivas, los ángulos solares inferiores y la nubosidad significativa de las zonas templadas dan como resultado un patrón de producción estacional que es inviable con la demanda.

Respecto a las fluctuaciones estacionales, es en verano cuando los sistemas fotovoltaicos producen  más energía, incluso más de la que se necesita. Sin embargo, es en invierno cuando se produce un déficit del suministro de esta energía debido a la insuficiencia de la radiación solar: hay menos horas de luz, el sol suele estar más bajo en el cielo, y la niebla y nubes de estratos bajos suelen impedir la luz solar en las alturas bajas, convirtiendo así la energía solar fotovoltaica en una producción estacional.

Por este motivo la electricidad producida en verano debe almacenarse para su uso disponible en invierno. Aunque esto es factible solo a gran escala, en las estaciones de energía de almacenamiento por bombeo, esta opción supone un gran desperdicio de energía.

En las regiones alpinas

Es por eso que en un estudio publicado recientemente en la las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS), Annelen Kahl y sus colegas analizaron si se podría producir más energía eléctrica en invierno, en particular mediante la instalación de sistemas fotovoltaicos, no en la meseta suiza, sino en regiones alpinas altas.

La investigación demuestra que los sistemas fotovoltaicos instalados en regiones alpinas altas pueden reducir significativamente el déficit de suministro estacional en invierno, porque la cantidad de radiación solar en la estación fría es mayor que en la meseta suiza, que a menudo está cubierta de niebla.

Para ello, cuantificaron el potencial energético de tres opciones diferentes para instalaciones fotovoltaicas que aumenten la producción durante los meses de invierno, que es cuando más se necesita electricidad. Las tres opciones son el aprovechamiento de  la alta irradiación invernal, de la alta radiación reflejada en el suelo, y de los ángulos de inclinación del panel, más pronunciados de lo habitual.

Los resultados muestran que el déficit de energía en una futura producción totalmente renovable a partir de energía eólica, hidroeléctrica y energía geotérmica, podría reducirse significativamente cuando se instala energía solar fotovoltaica a grandes alturas.

Debido a que los patrones de producción temporal pueden satisfacer la demanda típica más estrechamente que la producción en ambientes urbanos, la instalación fotovoltaica experimental pasó de verano a invierno sin reducir la producción total anual.

La nieve aumenta la producción de electricidad

Los investigadores también investigaron la influencia ejercida por el suelo cubierto de nieve y la inclinación de los paneles solares instalados sobre la cantidad de electricidad generada. Kahl explica al respecto en un comunicado: “Cuando se instalan sistemas fotovoltaicos en las montañas, la radiación solar reflejada por la nieve se puede utilizar adicionalmente para producir electricidad”.

Según el estudio, esta radiación reflejada se explota de manera más eficiente cuando los paneles solares se instalan en un ángulo pronunciado. Tomar esta acción puede aumentar aún más la cantidad de electricidad generada en invierno.

“Nuestro estudio muestra que los sistemas fotovoltaicos en las montañas, en comparación con las instalaciones en los techos de los edificios en la meseta suiza, son mucho más capaces de superar el déficit de suministro que surgirá como consecuencia del abandono de la energía nuclear porque, por metro cuadrado, a gran altura los paneles solares producen electricidad no solo en grandes cantidades, sino también cuando se necesita", agrega Kahl.

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