Investigadores de China han desarrollado una novedosa técnica de monitoreo de la acumulación de polvo localizada para paneles fotovoltaicos distribuidos que se basa únicamente en el hardware de los inversores existentes, lo que elimina la necesidad de dispositivos adicionales o conexión a Internet.
«En el caso de los sistemas fotovoltaicos distribuidos con ingresos por generación de energía relativamente modestos, la dependencia de dispositivos adicionales o servicios externos aumenta inevitablemente la inversión inicial y prolonga los periodos de amortización», explicó el equipo. «Además, estos métodos suelen implicar procedimientos complejos que son difíciles de implementar para los no especialistas. Para responder a la necesidad de un monitoreo del polvo rentable y práctico, este estudio propone un enfoque de monitoreo localizado».
El nuevo método aprovecha el funcionamiento de múltiples paneles dentro de la misma área local, lo que permite al sistema distinguir de manera consistente los estados de acumulación de polvo basándose en datos operativos. En esta configuración, los inversores recopilan y filtran los datos relevantes, que luego se comprimen utilizando un esquema de codificación diferencial (DE, por sus iniciales en inglés) mejorado aplicado al voltaje, la corriente y sus duraciones.
A continuación, un modelo de inteligencia artificial de unidad recurrente con puerta (GRU) extrae características e identifica patrones, mientras que un algoritmo K-means semisupervisado agrupa los datos en clústeres limpios y sucios utilizando 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 recién etiquetadas, actualizando el conjunto de muestras para su futura supervisión.
Para evaluar el sistema, los investigadores probaron tres grupos de paneles fotovoltaicos: Grupo 1 con paneles de silicio policristalino de 230 W, siete años en servicio, topología 1×13 y una capacidad total de 2,9 kW; Grupo 2 con paneles de silicio policristalino de 275 W, ocho años en 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 en servicio, topología 2×6 y una capacidad total de 1,6 kW.
Todos los inversores eran de tipo puente completo trifásico con una potencia nominal de 10 kW. Los datos se recopilaron durante 12 días en condiciones soleadas, nubladas y cubiertas, y cada grupo fotovoltaico se sometió a prueba en cuatro escenarios diferentes de cobertura de polvo simulados mediante películas plásticas con transmitancias del 85 %, 72 % y 61 %. De los 302 400 puntos de datos recopilados, se conservaron 4139 tras la selección, de los cuales 3139 se utilizaron para el entrenamiento y 1000 se reservaron para las pruebas.
El sistema demostró una precisión del 96,5 %, ligeramente inferior al 98 % de precisión 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 la monitorización de la acumulación de polvo, lo que reduce los gastos de mantenimiento y gestión de los sistemas fotovoltaicos distribuidos y mejora la rentabilidad de los propietarios», concluyó el equipo.
El nuevo enfoque se describió en «Localized dust accumulation monitoring for distributed photovoltaic arrays» (Monitorización localizada de la acumulación de polvo para paneles fotovoltaicos distribuidos), publicado en Solar Energy. El equipo de investigación estaba formado por científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Shandong y de la Universidad de Shandong, en China.
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