Monitoramento de poeira baseado em inversor de baixo custo para solar em telhados

Pesquisadores na China desenvolveram uma técnica de monitoramento de poeira que depende exclusivamente dos recursos de hardware existentes dos inversores, sem a necessidade de sensores extras ou dados meteorológicos. Testes em painéis fotovoltaicos reais em telhados demonstraram uma precisão superior a 96%.

Pesquisadores na China desenvolveram uma nova técnica de monitoramento de acúmulo de poeira localizada para sistemas fotovoltaicos distribuídos que depende exclusivamente do hardware do inversor existente, eliminando a necessidade de dispositivos adicionais ou conectividade com a Internet.

“Para sistemas fotovoltaicos distribuídos com receitas de geração de energia relativamente modestas, a dependência de dispositivos extras ou serviços externos inevitavelmente aumenta o investimento inicial e estende os períodos de retorno”, explicou a equipe. “Além disso, esses métodos geralmente envolvem procedimentos complexos que são difíceis de implementar por não especialistas. Para atender à necessidade de monitoramento de poeira prático e econômico, este estudo propõe uma abordagem de monitoramento localizado”.

O novo método aproveita a operação de vários painéis dentro da mesma área local, permitindo que o sistema distinga consistentemente os estados de acúmulo de poeira com base em dados operacionais. Nesta configuração, os inversores coletam e filtram dados relevantes, que são então compactados usando um esquema de codificação diferencial (DE) aprimorado aplicado à tensão, corrente e suas durações.

Um modelo de inteligência artificial de unidade recorrente fechada (GRU) subsequentemente extrai recursos e identifica padrões, enquanto um algoritmo agrupa dados em clusters limpos e sujos usando exemplos rotulados. Os resultados diários são agregados estatisticamente e, quando surgem padrões consistentes, o sistema emite um aviso. Os dados coletados antes e após cada operação de limpeza são tratados como instâncias recém-rotuladas, atualizando o conjunto de amostras para monitoramento futuro.

Combate à sujidade em usinas solares durante a estação seca: como o monitoramento de dados otimiza as limpezas e aumenta a eficiência.

Para avaliar o sistema, os pesquisadores testaram três grupos de matrizes fotovoltaicas: Grupo 1 com painéis de silício policristalino de 230 W, sete anos em serviço, topologia 1×13 e capacidade total de 2,9 kW; Grupo 2 com painéis de silício policristalino de 275 W, oito anos em serviço, topologia 2×9 e capacidade total de 4,9 kW; e Grupo 3 com painéis de silício monocristalino de 135 W, dois anos em serviço, topologia 2×6 e capacidade total de 1,6 kW.

Todos os inversores eram do tipo ponte completa trifásica com uma potência nominal de 10 kW. Os dados foram coletados ao longo de 12 dias em condições ensolaradas, nubladas e nubladas, com cada grupo fotovoltaico testado em quatro cenários diferentes de cobertura de poeira simulados usando filmes plásticos com transmitâncias de 85%, 72% e 61%. Dos 302.400 pontos de dados coletados, 4.139 foram retidos após a triagem, com 3.139 usados para treinamento e 1.000 reservados para testes.

O sistema demonstrou uma precisão de 96,5%, ligeiramente inferior à precisão de 98% das abordagens colaborativas de borda de nuvem de referência.

“A abordagem proposta alcança baixo custo, baixa complexidade operacional e alta precisão no monitoramento do acúmulo de poeira, reduzindo assim as despesas de manutenção e gerenciamento de sistemas fotovoltaicos distribuídos e melhorando a lucratividade do proprietário”, concluiu a equipe.

Módulos limpos e sujos em Bahawalpur, Paquistão.

A nova abordagem foi descrita em “Localized dust accumulation monitoring for distributed photovoltaic arrays“, publicado na Solar Energy. A equipe de pesquisa era composta por cientistas da Universidade de Ciência e Tecnologia de Shandong, na China, e da Universidade de Shandong. (pv-magazine-brasil)