Investigadores de la Universidad Americana de Iraq han llevado a cabo una revisión bibliográfica sistemática de los sistemas de monitoreo de bajo costo para instalaciones fotovoltaicas (PV), centrándose en el hardware, el software y la integración de sistemas, y destacando los retos y oportunidades para el futuro de estos sistemas.
«A medida que se acelera la adopción de la energía solar, especialmente en regiones sin conexión a la red eléctrica y con servicios insuficientes, la demanda de sistemas de monitoreo fotovoltaico de bajo costo pero confiables se ha vuelto cada vez más crítica. Estos sistemas son esenciales para garantizar el rendimiento, detectar fallas y respaldar la eficiencia operativa a largo plazo donde las soluciones comerciales no son viables», afirmó el equipo. «Esta revisión examinó las tecnologías básicas que sustentan la adquisición de datos (DAQ) de bajo costo, incluidos los microcontroladores, los convertidores de analógico a digital (ADC), los módulos de comunicación y las plataformas de software, junto con consideraciones de diseño como la precisión, la escalabilidad, el consumo de energía y la accesibilidad para el usuario».
La revisión siguió cuatro etapas: identificación, selección de títulos, selección de resúmenes y revisión del texto completo. De los 1139 artículos iniciales, solo 88 estudios cumplieron los criterios de inclusión y se incluyeron en la revisión sistemática final. Según el equipo, 2021 fue el año de mayor número de publicaciones de estudios relevantes, seguido de 2019 y 2022.
Los artículos revisados abarcaban una amplia gama de temas. Algunos se centraban en los sensores, incluidos los sensores de corriente y voltaje, las mediciones de irradiancia y temperatura, y los trazadores de curvas I-V. Otros examinaban componentes de hardware como microcontroladores, ADC y diversas interfaces de comunicación. Los estudios relacionados con el software incluían plataformas de ingeniería comerciales, soluciones de código abierto y basadas en microcontroladores, software desarrollado a medida y herramientas analíticas y de visualización especializadas. También se revisaron sistemáticamente los protocolos de comunicación, que abarcaban enfoques cableados, inalámbricos e híbridos.
Los investigadores identificaron tres áreas clave de avance significativo: la integración del Internet de las cosas (IoT), la aplicación del aprendizaje automático (ML) y los propios sistemas DAQ-PV. En cuanto al IoT, el equipo señaló que estos sistemas reducen los costos de cableado y mantenimiento, al tiempo que permiten el mantenimiento predictivo y la gestión inteligente de la energía. Se destacó la capacidad de las aplicaciones de ML para mejorar la optimización sin necesidad de sensores adicionales. Los investigadores observaron que las aplicaciones DAQ-PV se utilizan cada vez más en diversas configuraciones fotovoltaicas para mejorar el rendimiento operativo.
«Las principales lagunas en la investigación se dividen en dos categorías: prácticas de investigación y limitaciones de diseño», señaló el equipo. «Muchos estudios carecían de pruebas en condiciones de prueba estándar (STC), no informaban sobre la incertidumbre o las métricas del ciclo de vida y empleaban especificaciones fotovoltaicas limitadas. Las lagunas de diseño incluían ADC de baja resolución, falta de datos ambientales, curvas I-V incompletas, dependencia de Internet, interfaces de usuario limitadas y una integración mínima del aprendizaje automático, que solo estaba presente en 11 de los estudios revisados».
A pesar de estos retos, los científicos concluyeron que este campo ofrece importantes oportunidades. «Los trabajos futuros deberían explorar la computación periférica, el aprendizaje automático ligero para sistemas integrados, los DAQ modulares y específicos para cada aplicación, la integración de teléfonos inteligentes y las tecnologías de gemelos digitales. El uso ampliado del aprendizaje automático en la monitorización fotovoltaica tiene el potencial de mejorar en gran medida la inteligencia, la escalabilidad y la asequibilidad del sistema», afirmaron.
La revisión se publicó en «A systematic review of low-cost photovoltaic monitoring Systems: Technologies, challenges, and opportunities» (Una revisión sistemática de los sistemas de monitoreo fotovoltaico de bajo costo: tecnologías, retos y oportunidades), publicada en Renewable and Sustainable Energy Reviews.
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