Empresas e governos têm investido regularmente em fazendas solares e perderam dinheiro quando a degradação do clima cortou inesperadamente a vida útil do painel.

Como a eletricidade gerada a partir da energia solar cada vez mais se equipara aos preços dos combustíveis fósseis, as empresas são pressionadas a manter os painéis em dia após a garantia e a esticar os bilhões de dólares pagos antecipadamente por sua construção.

Diagnosticar painéis solares degradados mais cedo por meio de uma ferramenta que funciona como um eletrocardiograma contribuiria para reduzir as contas de eletricidade com energia limpa, bem como reduzir os custos de fabricação.

"Precisamos olhar o batimento cardíaco de uma fazenda solar para entender suas doenças, "disse Xingshu Sun, um recente doutorado da Escola de Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade de Purdue.

O "batimento cardíaco" de uma fazenda solar são os dados de quão bem ela gera eletricidade. Os pesquisadores do Purdue criaram um algoritmo usando a física da degradação do painel que pode analisar dados da fazenda solar de qualquer lugar, essencialmente como um EKG portátil para fazendas solares.

O algoritmo está em estágio experimental, mas já pode ser baixado para outros pesquisadores usarem por meio de uma plataforma financiada pela National Science Foundation chamada Digital Environment for Enabling Data-driven Science (DEEDS) em https://datacenterhub.org/resources/14754.

“É a diferença entre o dia a dia e o consultório médico. instalações estavam apenas verificando os batimentos cardíacos de uma fazenda solar em um ambiente controlado, como com um EKG em um laboratório de hospital, "disse Muhammad Ashraful Alam, Jai N. Gupta, Professor de Engenharia Elétrica e de Computação da Purdue. "Mas a própria fazenda solar está sempre gerando novos dados de campo para coletarmos e analisarmos, então precisamos trazer o EKG para o campo. Essa abordagem baseada em informações é transformadora, porque a abordagem permitiria monitoramento contínuo e tomada de decisão. O nosso é o primeiro passo nessa direção. "

Os diagnósticos em tempo real acabariam por informar melhores designs de painel - o "tratamento" econômico que poderia prolongar a vida útil e continuar a reduzir as contas de luz.

"Se você olhar para os módulos solares no mercado, seus projetos dificilmente diferem, não importa onde eles estejam no mundo, assim como os iPhones vendidos nos EUA e na China são quase idênticos, "Disse Sun." Mas os módulos solares devem ser projetados de forma diferente, uma vez que se degradam de forma diferente em ambientes diferentes. "

Degradação em ambientes úmidos, por exemplo, vem na forma de corrosão, mas altitudes elevadas sem umidade causam degradação devido ao aumento da concentração de luz ultravioleta. Como acontece com as doenças humanas, sintomas de corrosão ou silício queimado pelo sol tendem a não aparecer em um painel solar até muitos anos após o início da degradação.

Sem saber quando a degradação está acontecendo, as empresas tendem a compensar as diferentes condições climáticas, projetando painéis solares de forma insuficiente ou excessiva, elevando os custos de fabricação.

Os pesquisadores da Purdue usaram dados públicos de painéis solares fornecidos pelo Laboratório Nacional de Energia Renovável para reunir parâmetros de quão bem os painéis estão gerando eletricidade, como resistência e tensão. Quando alimentado no algoritmo, uma curva é gerada para mostrar a produção de energia de uma célula solar. As descobertas publicadas aparecem no jornal Progresso em energia fotovoltaica .

A próxima etapa é melhorar o algoritmo ao longo do tempo. O laboratório de Alam tem colaborado com outras equipes de pesquisa de Purdue para desenvolver DEEDS em uma plataforma para preservar e compartilhar dados, ferramentas computacionais e fluxos de trabalho científicos de instalações de painéis solares, bem como de uma variedade de fontes para outros campos, incluindo química, ciência da nutrição e ciência ambiental.

A longo prazo, os pesquisadores esperam que o algoritmo possa mostrar quanta energia uma fazenda solar produz em 30 anos, observando a relação entre os dados de previsão do tempo e a projeção dos parâmetros do circuito elétrico. A integração do algoritmo com outros modelos baseados na física pode, eventualmente, prever o tempo de vida de uma fazenda solar.