Bedrijven en overheden hebben regelmatig geïnvesteerd in zonneparken en geld verloren toen weersverslechtering de levensduur van het paneel onverwacht verkortte.

Aangezien elektriciteit opgewekt uit zonne-energie in prijs steeds meer overeenkomt met fossiele brandstoffen, bedrijven worden onder druk gezet om ervoor te zorgen dat panelen langer dan hun garantie blijven en de miljarden dollars die vooraf voor hun constructie zijn betaald, oprekken.

Het sneller diagnosticeren van aangetaste zonnepanelen door middel van een hulpmiddel dat functioneert als een elektrocardiogram zou bijdragen aan een lagere elektriciteitsrekening voor schone energie en ook aan een verlaging van de productiekosten.

"We moeten naar de hartslag van een zonnepark kijken om zijn ziekten te begrijpen, " zei Xingshu Sun, een recent doctoraat van de Purdue University's School of Electrical and Computer Engineering.

De "hartslag" van een zonnepark is gegevens over hoe goed het elektriciteit opwekt. Purdue-onderzoekers hebben een algoritme gemaakt met behulp van de fysica van paneeldegradatie dat gegevens van zonneboerderijen overal kan analyseren, in wezen als een draagbare ECG voor zonneparken.

Het algoritme bevindt zich in een experimenteel stadium, maar al te downloaden voor andere onderzoekers om te gebruiken via een door de National Science Foundation gefinancierd platform genaamd Digital Environment for Enabling Data-driven Science (DEEDS) op https://datacenterhub.org/resources/14754.

"Het is het verschil tussen het dagelijks leven en de dokterspraktijk. faciliteiten controleerden gewoon de hartslag van een zonnepark in een gecontroleerde omgeving, zoals bij een ECG in een ziekenhuislab, " zei Mohammed Ashraful Alam, Purdue's Jai N. Gupta hoogleraar elektrische en computertechniek. "Maar een zonnepark genereert zelf altijd nieuwe veldgegevens die we kunnen verzamelen en analyseren. dus we moeten het ECG naar het veld brengen. Deze informatiegestuurde aanpak is transformatief, omdat de aanpak continue monitoring en besluitvorming mogelijk zou maken. Die van ons is een eerste stap in die richting."

Realtime diagnostiek zou uiteindelijk leiden tot betere paneelontwerpen - de kostenbesparende "behandeling" die de levensduur zou kunnen verlengen en de elektriciteitsrekening zou kunnen blijven verlagen.

"Als je kijkt naar zonnepanelen op de markt, hun ontwerpen verschillen nauwelijks, waar ter wereld ze zich ook bevinden, net zoals hoe iPhones die in de VS en China worden verkocht bijna identiek zijn, " zei Sun. "Maar zonnepanelen moeten anders worden ontworpen, omdat ze in verschillende omgevingen verschillend worden afgebroken."

Afbraak in vochtige omgevingen, bijvoorbeeld, komt in de vorm van corrosie, maar grote hoogten zonder vochtigheid veroorzaken degradatie door de verhoogde concentratie van UV-licht. Net als bij menselijke ziekten, Symptomen van corrosie of door de zon verkleurd silicium treden meestal pas vele jaren na het begin van de degradatie op een zonnepaneel op.

Zonder te weten wanneer degradatie plaatsvindt, bedrijven hebben de neiging om verschillende weersomstandigheden te compenseren door onder- of overontwerp van zonnepanelen, productiekosten opdrijven.

Purdue-onderzoekers gebruikten openbare zonnepaneelgegevens van het National Renewable Energy Laboratory om parameters samen te stellen van hoe goed de panelen elektriciteit opwekken, zoals weerstand en spanning. Wanneer ingevoerd in het algoritme, een curve genereert om het vermogen van een zonnecel weer te geven. Gepubliceerde bevindingen verschijnen in het tijdschrift Vooruitgang in fotovoltaïsche energie .

De volgende stap is om het algoritme in de loop van de tijd te verbeteren. Alam's lab heeft samengewerkt met andere Purdue-onderzoeksteams om DEEDS te ontwikkelen tot een platform voor het bewaren en delen van gegevens, rekentools en wetenschappelijke workflows van zonnepaneelfaciliteiten en van een reeks bronnen voor andere gebieden, inclusief scheikunde, voedingswetenschap en milieukunde.

Op de lange termijn, de onderzoekers hopen dat het algoritme kan laten zien hoeveel energie een zonnepark in 30 jaar produceert door te kijken naar de relatie tussen weersvoorspellingsgegevens en projectie van elektrische circuitparameters. Door het algoritme te integreren met andere op fysica gebaseerde modellen zou uiteindelijk de levensduur van een zonnepark kunnen worden voorspeld.