El nuevo sistema de monitoreo del rendimiento solar tiene potencial para convertirse en IoT de la energía fotovoltaica.
Pruebas de corriente-voltaje Suns Voc adaptadas para uso en todo el sistema.
Un nuevo sistema para medir el rendimiento solar a largo plazo en sistemas fotovoltaicos escalables, desarrollado por investigadores de la Universidad Estatal de Arizona, representa un gran avance en el costo y la longevidad de la entrega de energía interconectada.
Cuando se desarrollan las células solares, se prueban en el laboratorio con un “voltaje de corriente” antes de implementarlas en paneles y sistemas al aire libre. Una vez instalados al aire libre, generalmente no se vuelven a probar a menos que el sistema experimente problemas importantes. El nuevo sistema de prueba, Suns-Voc, mide el voltaje del sistema en función de la intensidad de la luz en el entorno exterior, lo que permite mediciones del rendimiento en tiempo real y diagnósticos detallados.
“Dentro del laboratorio, sin embargo, todo está controlado”, explicó Alexander Killam, estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica de ASU e investigador asociado. “Nuestra investigación ha desarrollado una forma de utilizar Suns-Voc para medir la degradación de los paneles solares una vez que están al aire libre en el mundo real y se ven afectados por el clima, la temperatura y la humedad”, dijo.
Los módulos fotovoltaicos actuales están clasificados para durar 25 años con una eficiencia del 80 por ciento. El objetivo es ampliar ese plazo a 50 años o más.
“Este sistema de monitoreo brindará a los fabricantes fotovoltaicos y a las grandes instalaciones de servicios públicos el tipo de datos necesarios para ajustar los diseños a fin de aumentar la eficiencia y la vida útil”, dijo Killam, autor principal de “Monitoreo del rendimiento del sistema fotovoltaico usando Outdoor Suns-Voc”, para Joule.
Por ejemplo, la mayoría de las técnicas que se utilizan para medir la eficiencia solar exterior requieren que se desconecte del mecanismo de suministro de energía. El nuevo enfoque puede medir automáticamente todos los días durante el amanecer y el atardecer sin interferir con el suministro de energía.
“Cuando estábamos desarrollando energía fotovoltaica hace 20 años, los paneles eran costosos”, dijo Stuart Bowden, profesor de investigación asociado que dirige la sección de silicio del Laboratorio de Energía Solar de ASU. “Ahora son lo suficientemente baratos como para que no tengamos que preocuparnos por el costo de los paneles. Estamos más interesados en cómo mantienen su desempeño en diferentes entornos.
«Un banquero en Miami que suscribe un sistema fotovoltaico quiere saber en dólares y centavos cómo funcionará el sistema en Miami y no en Phoenix, Arizona».
“Los efectos del clima en los sistemas fotovoltaicos en Arizona serán muy diferentes a los de Wisconsin o Louisiana”, dijo Joseph Karas, coautor y graduado de doctorado en ciencia de materiales ahora en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable. «La capacidad de recopilar datos de una variedad de climas y ubicaciones respaldará el desarrollo de células y sistemas solares universalmente eficaces».
El equipo de investigación pudo probar su enfoque en las instalaciones del Parque de Investigación de ASU, donde el Laboratorio Solar funciona principalmente con energía solar. Para su próximo paso, el laboratorio está negociando con una planta de energía en California que busca agregar un megavatio de energía fotovoltaica de silicio a su perfil de energía.
El sistema, que puede monitorear la confiabilidad y la vida útil de forma remota para sistemas interconectados más grandes, será un gran avance para la industria de la energía.
“La mayoría de los sistemas de techos solares residenciales no son propiedad del propietario, son propiedad de una empresa de servicios públicos o un corredor con un interés personal en monitorear la eficiencia fotovoltaica”, dijo Andre ‘Augusto, director de Investigación de Heterouniones de Silicio en el Laboratorio de Energía Solar de ASU y un coautor del artículo.
“Del mismo modo, a medida que los desarrolladores de centros comerciales o incluso comunidades residenciales planificadas comiencen a incorporar energía solar en sus proyectos de construcción, aumentará el interés en el monitoreo a escala”, dijo Augusto.
Según Bowden, se trata de los datos, especialmente cuando se pueden monitorear de forma automática y remota: datos para los banqueros, datos para los desarrolladores y datos para los proveedores de servicios públicos.
Si la ciudad inteligente de Bill Gates, planificada a unas 30 millas de Phoenix en Buckeye, Arizona, utiliza la tecnología de medición del equipo, “podría convertirse en el IoT de la energía fotovoltaica”, dijo Bowden.
Referencia: 4 de diciembre de 2020, Joule.
DOI: 10.1016 / j.joule.2020.11.007
Este material se basa en el trabajo apoyado principalmente por la National Science Foundation (NSF) y el Departamento de Energía (DOE) bajo NSF CA No. EEC-1041895.