Le aziende e i governi hanno regolarmente investito in parchi solari e hanno perso denaro quando il degrado climatico ha inaspettatamente ridotto la durata dei pannelli.

Poiché l'elettricità generata dall'energia solare corrisponde sempre più al prezzo dei combustibili fossili, le aziende sono sotto pressione per mantenere i pannelli in vita oltre la loro garanzia e allungare i miliardi di dollari pagati in anticipo per la loro costruzione.

Diagnosticare i pannelli solari degradati prima attraverso uno strumento che funziona come un elettrocardiogramma contribuirebbe a ridurre le bollette elettriche sull'energia pulita e a ridurre i costi di produzione.

"Dobbiamo guardare il battito cardiaco di una fattoria solare per comprenderne le malattie, " ha detto Xingshu Sun, un recente dottorato di ricerca presso la School of Electrical and Computer Engineering della Purdue University.

Il "battito del cuore" di una fattoria solare sono i dati su quanto bene genera elettricità. I ricercatori di Purdue hanno creato un algoritmo utilizzando la fisica del degrado dei pannelli in grado di analizzare i dati dei parchi solari da qualsiasi luogo, essenzialmente come un ECG portatile per parchi solari.

L'algoritmo è in fase sperimentale, ma già scaricabile per altri ricercatori da utilizzare attraverso una piattaforma finanziata dalla National Science Foundation chiamata Digital Environment for Enabling Data-driven Science (DEEDS) all'indirizzo https://datacenterhub.org/resources/14754.

"È la differenza tra la vita quotidiana e lo studio del medico. In precedenza, le strutture stavano solo controllando il battito cardiaco di una fattoria solare in un ambiente controllato, come con un elettrocardiogramma in un laboratorio ospedaliero, " disse Muhammad Ashraful Alam, Jai N. Gupta di Purdue Professore di Ingegneria Elettrica e Informatica. "Ma una stessa fattoria solare genera sempre nuovi dati sul campo da raccogliere e analizzare, quindi dobbiamo portare l'ECG sul campo. Questo approccio basato sull'informazione è trasformativo, perché l'approccio consentirebbe un monitoraggio e un processo decisionale continui. Il nostro è un primo passo in quella direzione».

La diagnostica in tempo reale alla fine fornirebbe una migliore progettazione dei pannelli, il "trattamento" economico che potrebbe prolungare la durata della vita e continuare a tagliare le bollette elettriche.

"Se guardi ai moduli solari sul mercato, i loro disegni difficilmente differiscono, non importa dove si trovino nel mondo, proprio come gli iPhone venduti negli Stati Uniti e in Cina sono quasi identici, " ha detto Sun. "Ma i moduli solari dovrebbero essere progettati in modo diverso, poiché si degradano in modo diverso in ambienti diversi."

Degrado in ambienti umidi, Per esempio, si presenta sotto forma di corrosione, ma le altitudini elevate senza umidità causano il degrado attraverso l'aumentata concentrazione di luce UV. Come con le malattie umane, i sintomi della corrosione o del silicio battuto dal sole tendono a non manifestarsi su un pannello solare fino a molti anni dopo l'inizio del degrado.

Senza sapere quando sta avvenendo il degrado, le aziende tendono a compensare le diverse condizioni meteorologiche progettando in modo insufficiente o eccessivo i pannelli solari, facendo lievitare i costi di produzione.

I ricercatori della Purdue hanno utilizzato i dati dei pannelli solari pubblici forniti dal National Renewable Energy Laboratory per mettere insieme i parametri di quanto bene i pannelli stanno generando elettricità, come resistenza e tensione. Quando inserito nell'algoritmo, una curva genera per mostrare la potenza di una cella solare. I risultati pubblicati appaiono sulla rivista Progressi nel fotovoltaico .

Il prossimo passo è migliorare l'algoritmo nel tempo. Il laboratorio di Alam ha collaborato con altri team di ricerca Purdue per sviluppare DEEDS in una piattaforma per la conservazione e la condivisione dei dati, strumenti di calcolo e flussi di lavoro scientifici da impianti di pannelli solari e da una serie di fonti per altri campi, compresa la chimica, scienze della nutrizione e scienze ambientali.

A lungo termine, i ricercatori sperano che l'algoritmo possa mostrare quanta energia produce una fattoria solare in 30 anni, osservando la relazione tra i dati delle previsioni del tempo e la proiezione dei parametri del circuito elettrico. L'integrazione dell'algoritmo con altri modelli basati sulla fisica potrebbe alla fine prevedere la durata di una fattoria solare.