Компании и правительства регулярно инвестируют в солнечные фермы и теряют деньги, когда ухудшение погодных условий неожиданно сокращает срок службы панелей.
Поскольку электроэнергия, вырабатываемая с помощью солнечной энергии, все больше соответствует цене ископаемого топлива, компании вынуждены поддерживать срок службы панелей сверх установленного срока гарантии и растягивать миллиарды долларов, уплаченные авансом за их строительство.
Раннее диагностирование изношенных солнечных панелей с помощью инструмента, функционирующего как электрокардиограмма, будет способствовать снижению счетов за электроэнергию за чистую энергию, а также сокращению производственных затрат.
«Нам нужно посмотреть на сердцебиение солнечной фермы, чтобы понять ее болезни», - сказал Синшу Сунь, недавний выпускник докторской школы электротехники и вычислительной техники Университета Пердью.
Сердцебиение солнечной фермы - это данные о том, насколько хорошо она вырабатывает электроэнергию. Исследователи Purdue создали алгоритм, использующий физику деградации панелей, который может анализировать данные солнечной фермы из любого места, по сути, как портативная ЭКГ для солнечных ферм.
«Это разница между повседневной жизнью и кабинетом врача. Раньше учреждения просто проверяли сердцебиение солнечной фермы в контролируемой среде, например, с помощью ЭКГ в больничной лаборатории», - сказал Мухаммад Ашрафул Алам, Jai N из Purdue. Гупта профессор электротехники и вычислительной техники. «Но сама солнечная ферма всегда генерирует новые полевые данные, которые мы можем собирать и анализировать, поэтому нам необходимо перенести ЭКГ в поле. Этот подход, основанный на информации, является преобразующим, поскольку он позволит осуществлять непрерывный мониторинг и принятие решений. Наш - первый шаг в этом направлении."
Диагностика в режиме реального времени, в конечном счете, поможет улучшить конструкцию панелей - экономичное «лечение», которое может продлить срок службы и продолжать сокращать счета за электроэнергию.
«Если вы посмотрите на солнечные модули на рынке, их конструкция почти не отличается, независимо от того, в какой части мира они находятся, точно так же, как iPhone, продаваемые в США и Китае, почти идентичны», - сказал Сан. «Но солнечные модули должны быть спроектированы по-разному, поскольку они по-разному деградируют в разных средах».
Разложение во влажной среде, например, происходит в форме коррозии, но большие высоты без влажности вызывают разложение из-за повышенной концентрации УФ-излучения. Как и в случае с человеческими заболеваниями, симптомы коррозии или выгоревшего на солнце кремния, как правило, не проявляются на солнечной панели в течение многих лет после начала деградации.
Не зная, когда происходит деградация, компании, как правило, компенсируют различные погодные условия за счет недостаточного или чрезмерного проектирования солнечных панелей, что приводит к увеличению производственных затрат.
Исследователи Purdue использовали общедоступные данные о солнечных батареях, предоставленные Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии, чтобы собрать воедино параметры того, насколько хорошо панели вырабатывают электричество, такие как сопротивление и напряжение. При вводе в алгоритм генерируется кривая, показывающая выходную мощность солнечного элемента. Опубликованные результаты опубликованы в журнале Progress in Photovoltaics.
Следующим шагом является улучшение алгоритма с течением времени. Лаборатория Алама сотрудничает с другими исследовательскими группами Purdue для превращения DEEDS в платформу для хранения и обмена данными, вычислительными инструментами и научными рабочими процессами с установок с солнечными батареями, а также из ряда источников для других областей, включая химию, науку о питании и экологию. наука.
В долгосрочной перспективе исследователи надеются, что алгоритм сможет показать, сколько энергии будет производить солнечная ферма через 30 лет, изучив взаимосвязь между данными прогноза погоды и проекцией параметров электрической цепи. Интеграция алгоритма с другими физическими моделями может в конечном итоге предсказать срок службы солнечной фермы.
Алгоритм находится на экспериментальной стадии, но его уже можно загрузить для использования другими исследователями через платформу Digital Environment for Enabling Data-driven Science (DEEDS), финансируемую Национальным научным фондом, по адресу https://datacenterhub.org/ ресурсы/14754.