Un nuovo sistema per misurare le prestazioni solari a lungo termine in sistemi fotovoltaici scalabili, sviluppato dai ricercatori dell’Arizona State University, rappresenta una svolta nel costo e nella longevità della fornitura di energia interconnessa.
Suns Voc test corrente-tensione adattato per l’uso a livello di sistema.
Quando le celle solari vengono sviluppate, vengono testate “corrente-tensione” in laboratorio prima di essere installate in pannelli e sistemi all’aperto. Una volta installati all’aperto, di solito non vengono nuovamente testati a meno che il sistema non subisca problemi importanti. Il nuovo sistema di test, Suns-Voc, misura la tensione del sistema in funzione dell’intensità della luce nell’ambiente esterno, consentendo misurazioni in tempo reale delle prestazioni e diagnostica dettagliata.
“All’interno del laboratorio, tuttavia, tutto è controllato”, ha spiegato Alexander Killam, studente di dottorato in ingegneria elettrica dell’ASU e ricercatore associato. “La nostra ricerca ha sviluppato un modo per utilizzare Suns-Voc per misurare il degrado dei pannelli solari una volta che sono all’aperto nel mondo reale e influenzati da condizioni meteorologiche, temperatura e umidità”, ha detto.
Gli attuali moduli fotovoltaici hanno una durata nominale di 25 anni con un’efficienza dell’80%. L’obiettivo è espandere tale periodo di tempo a 50 anni o più. “Questo sistema di monitoraggio fornirà ai produttori fotovoltaici e alle grandi installazioni di servizi pubblici il tipo di dati necessari per regolare i progetti per aumentare l’efficienza e la durata di vita”, ha affermato Killam, l’autore principale di “Monitoraggio delle prestazioni del sistema fotovoltaico utilizzando Outdoor Suns-Voc”, per Joule .
Ad esempio, la maggior parte delle tecniche utilizzate per misurare l’efficienza solare esterna richiedono la disconnessione dal meccanismo di erogazione dell’energia. Il nuovo approccio può misurare automaticamente ogni giorno durante l’alba e il tramonto senza interferire con l’erogazione di potenza.
“Quando stavamo sviluppando il fotovoltaico 20 anni fa, i pannelli erano costosi”, ha detto Stuart Bowden, professore associato di ricerca che dirige la sezione sul silicio del Solar Power Laboratory dell’ASU. “Ora sono abbastanza economici da non doversi preoccupare del costo dei pannelli. Siamo più interessati a come mantengono le loro prestazioni in ambienti diversi.
“Un banchiere di Miami che sottoscrive un impianto fotovoltaico vuole sapere in dollari e centesimi come funzionerà il sistema a Miami e non a Phoenix, in Arizona”.
“Gli effetti del tempo sui sistemi fotovoltaici in Arizona saranno molto diversi da quelli del Wisconsin o della Louisiana”, ha detto Joseph Karas, coautore e dottorando in scienze dei materiali ora presso il National Renewable Energy Lab. “La capacità di raccogliere dati da una varietà di climi e luoghi sosterrà lo sviluppo di celle e sistemi solari universalmente efficaci”.
Il team di ricerca è stato in grado di testare il suo approccio presso la struttura del Parco di ricerca dell’ASU, dove il Solar Lab è principalmente alimentato a energia solare. Per il passo successivo, il laboratorio sta negoziando con una centrale elettrica in California che sta cercando di aggiungere un megawatt di fotovoltaico al silicio al suo profilo di potenza.
Il sistema, in grado di monitorare l’affidabilità e la durata di vita in remoto per sistemi interconnessi più grandi, rappresenterà un importante passo avanti per l’industria energetica.
“La maggior parte dei sistemi solari sul tetto residenziali non sono di proprietà del proprietario della casa, sono di proprietà di una società di servizi pubblici o di un broker con un interesse acquisito nel monitoraggio dell’efficienza fotovoltaica”, ha affermato Andre ‘Augusto, capo della ricerca sull’eterogiunzione del silicio presso il coautore dell’articolo.
“Allo stesso modo, quando gli sviluppatori di centri commerciali o anche di comunità residenziali pianificate iniziano a incorporare l’energia solare nei loro progetti di costruzione, l’interesse per il monitoraggio su larga scala aumenterà”, ha detto Augusto.
Secondo Bowden, è tutta una questione di dati, soprattutto quando possono essere monitorati automaticamente e da remoto: dati per i banchieri, dati per gli sviluppatori e dati per i fornitori di servizi.
Se la città intelligente di Bill Gates, pianificata a circa 30 miglia da Phoenix a Buckeye, in Arizona, utilizza la tecnologia di misurazione del team, “potrebbe diventare l’IoT del fotovoltaico”, ha affermato Bowden.