Z biegiem czasu ogniwa fotowoltaiczne są narażone na uszkodzenia spowodowane przez warunki pogodowe, zmiany temperatury, zabrudzenie i promieniowanie UV. Wymagają więc inspekcji, aby utrzymać ich wysoką wydajność i zmaksymalizować ilość produkowanej energii elektrycznej.

Jak zatem kontrolować panele w czasie rzeczywistym, w sposób, który jest jednocześnie opłacalny i nie jest czasochłonny? Parveen Bhola oraz profesor Saurabh Bhardwaj, naukowcy z indyjskiego Instytutu Inżynierii i Technologii w Thapar, spędzili kilka ostatnich lat, próbując odpowiedzieć na to pytanie. Opracowali alternatywne rozwiązanie do monitorowania stanu systemu PV, aby umożliwić jego kontrolę w czasie rzeczywistym. W ramach zaproponowanego przez nich podejścia komputer wykorzystuje dane meteorologiczne z przeszłości, aby obliczyć wskaźniki wydajności ogniw a także szybkość ich degradacji. Ta metoda pozwala również na zdalną kontrolę całej instalacji.

Wypracowany przez nich sposób jest korzystny m.in. ze względu na fakt, że znacznie przyspiesza proces kontroli instalacji, zapobiegając dalszym uszkodzeniom i przyspieszając naprawy uszkodzonych ogniw. Stosując współczynnik wydajności i opierając się na parametrach meteorologicznych, które obejmują temperaturę, ciśnienie, prędkość wiatru, wilgotność, godziny nasłonecznienia, oblicza się ilość padającego światła słonecznego. Parametry te są łatwo pozyskiwane i mogą być mierzone dla nawet odległych lokalizacji.

Udoskonalenie systemów kontroli ogniw fotowoltaicznych może pomóc inspektorom w skuteczniejszym rozwiązywaniu problemów oraz w potencjalnym przewidywaniu i kontrolowaniu przyszłych trudności. Obliczenia oparte na danych meteorologicznych mogą także pozwolić na stworzenie nowych sposobów zarządzania systemami fotowoltaicznymi i optymalizacji ich wydajności oraz zainspirują do dalszych postępów technologicznych w tej dziedzinie.

Pomiar degradacji w czasie rzeczywistym

– Większość dostępnych technik szacuje degradację systemów fotowoltaicznych poprzez fizyczną inspekcję na miejscu ich instalacji. Ten proces jest czasochłonny, kosztowny i nie może być wykorzystany do analizy degradacji w czasie rzeczywistym – opowiada Bhola. – Proponowany przez nas model z kolei szacuje poziom zniszczenia ogniw, oszacowując efektywny wskaźnik wydajności w czasie rzeczywistym.

Wcześniej Bhola i Bhardwaj pracowali wspólnie nad opracowaniem modelu do szacowania poziomu promieniowania słonecznego za pomocą połączenia ukrytego modelu Markowa i uogólnionego modelu rozmytego.

Ukryty model Markowa wykorzystywany jest do modelowania losowo zmieniających się systemów z nieobserwowanymi lub ukrytymi stanami. Uogólniony model rozmytego próbuje z kolei wykorzystać nieprecyzyjne informacje w procesie modelowania działania systemu. Modele te obejmują rozpoznawanie, klasyfikację, grupowanie i uzyskiwanie przydanych informacji. Są one niezwykle pomocne przy dostosowywaniu metod kontroli systemów PV.

Korzyści z monitorowania stanu instalacji PV w czasie rzeczywistym to o wiele więcej, niż tylko możliwość rezygnacji z czasochłonnych i drogich metod inspekcji. Nowa, proponowana metoda może również pozwolić na poprawę obecnie stosowanych modeli prognozowania ilości wygenerowanej energii elektrycznej. Jak zauważył Bhola, moc wyjściowa panelu słonecznego lub całej ich instalacji może być prognozowana z jeszcze większą dokładnością. Szacowanie i kontrola systemu w czasie rzeczywistym pozwala także na szybką reakcję na niepokojące zachowanie instalacji.

– W wyniku monitorowania instalacji w czasie rzeczywistym działania zapobiegawcze mogą być podjęte natychmiastowo, gdy tylko uzyska się wynik nie będący zgodny z oczekiwaną wartością – wyjaśnia Bhola. – Ta informacja jest pomocna w precyzyjnym dostrajaniu modeli prognozowania ilości energii elektrycznej, co oznacza, że teraz moc wyjściową można prognozować z większą dokładnością.

Źródło: pv-magazine, Clustering-based computation of degradation rate for photovoltaic systems, Journal of Renewable and Sustainable Energy 

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.