Método de monitoreo de polvo de bajo costo basado en inversor para sistemas solares en azoteas

Imagen: pv magazine

Investigadores en China han desarrollado una novedosa técnica de monitoreo de acumulación localizada de polvo para sistemas fotovoltaicos distribuidos que se basa únicamente en el hardware del inversor existente, eliminando la necesidad de dispositivos adicionales o conectividad a Internet.

“En el caso de los sistemas fotovoltaicos distribuidos con ingresos relativamente modestos por generación de energía, la dependencia de dispositivos adicionales o servicios externos inevitablemente aumenta la inversión inicial y prolonga los plazos de amortización”, explicó el equipo. “Además, estos métodos suelen implicar procedimientos complejos, difíciles de implementar para quienes no son especialistas. Para abordar la necesidad de un monitoreo de polvo rentable y práctico, este estudio propone un enfoque de monitoreo localizado”.

El nuevo método aprovecha el funcionamiento de múltiples paneles en la misma área local, lo que permite al sistema distinguir consistentemente los estados de acumulación de polvo basándose en datos operativos. En esta configuración, los inversores recopilan y filtran datos relevantes, que posteriormente se comprimen mediante un esquema mejorado de codificación diferencial (DE) aplicado al voltaje, la corriente y sus duraciones.

Un modelo de inteligencia artificial de unidad recurrente cerrada (GRU) extrae posteriormente características e identifica patrones, mientras que un algoritmo K-medias semisupervisado agrupa los datos en clústeres limpios y sucios mediante ejemplos etiquetados. Los resultados diarios se agregan estadísticamente y, cuando surgen patrones consistentes, el sistema emite una advertencia. Los datos recopilados antes y después de cada operación de limpieza se tratan como instancias etiquetadas nuevas, actualizando el conjunto de muestras para su posterior monitoreo.

Para evaluar el sistema, los investigadores probaron tres grupos de paneles fotovoltaicos : Grupo 1 con paneles de silicio policristalino de 230 W, siete años de servicio, topología 1×13 y una capacidad total de 2,9 kW; Grupo 2 con paneles de silicio policristalino de 275 W, ocho años de servicio, topología 2×9 y una capacidad total de 4,9 kW; y Grupo 3 con paneles de silicio monocristalino de 135 W, dos años de servicio, topología 2×6 y una capacidad total de 1,6 kW.

Todos los inversores eran trifásicos de puente completo con una potencia nominal de 10 kW. Los datos se recopilaron durante 12 días en condiciones de sol, nubosidad y cielos nublados. Cada grupo fotovoltaico se probó en cuatro escenarios diferentes de cobertura de polvo simulados con películas plásticas con transmitancias del 85 %, 72 % y 61 %. De los 302 400 puntos de datos recopilados, 4139 se conservaron tras la selección, 3139 se utilizaron para entrenamiento y 1000 se reservaron para pruebas.

El sistema demostró una precisión del 96,5%, ligeramente inferior a la precisión del 98% de los enfoques colaborativos de referencia entre la nube y el borde.

“El enfoque propuesto logra un bajo costo, una baja complejidad operativa y una alta precisión en el monitoreo de la acumulación de polvo, reduciendo así los gastos de mantenimiento y gestión de los sistemas fotovoltaicos distribuidos y mejorando la rentabilidad del propietario”, concluyó el equipo.

El nuevo enfoque se describió en el artículo “ Monitoreo de la acumulación local de polvo en sistemas fotovoltaicos distribuidos ”, publicado en Solar Energy. El equipo de investigación estuvo compuesto por científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Shandong ( China) y la Universidad de Shandong .