Investigadores desarrollan un sistema que identifica pérdidas en paneles solares causadas por suciedad

Estudios de la AIE (Agencia Internacional de la Energía) indican que, después de la radiación solar, la suciedad es el factor que más afecta la eficiencia de los paneles solares, con pérdidas estimadas de entre el 3 % y el 5 % anual. Además, la acumulación de residuos aumenta la temperatura de los módulos, lo que puede comprometer su durabilidad y aumentar los costos operativos.

Para abordar el desafío de las pérdidas de eficiencia en los sistemas fotovoltaicos causadas por la acumulación de suciedad, investigadores de Future Grid, centro que integra el Centro de Competencia Embrapii en Smart Grid y Electromovilidad de Lactec, bajo la coordinación de Rodrigo Riella, desarrollaron Solo (Sistema de Detección de Pérdida de Suciedad).

El proyecto, liderado por Natália Menezes, responsable del estudio, y Eduardo Massashi Yamao, coordinador técnico del proyecto y especialista en IA de Lactec, utiliza IA (inteligencia artificial) para monitorear el desempeño de los sistemas fotovoltaicos en tiempo real, identificando automáticamente cuando una caída en la generación de energía es causada por la acumulación de suciedad.

Inteligencia artificial para un monitoreo preciso

La innovación de Solo se basa en algoritmos de aprendizaje automático entrenados a partir de datos obtenidos en una configuración experimental altamente instrumentada.

El sistema desarrollado en el proyecto tiene en cuenta las variaciones estacionales y los impactos que los eventos climáticos, como sequías prolongadas o incendios, pueden tener sobre la eficiencia de los paneles solares.

Aunque esta característica aún se encuentra en fase de validación, los investigadores utilizan una metodología de contaminación artificial para simular diferentes niveles de suciedad en el módulos fotovoltaicos.

Esto permite mapear el desempeño de los paneles en diferentes escenarios y construir curvas de eficiencia que representan con precisión el comportamiento de los sistemas a lo largo del año, abarcando períodos de alta radiación hasta condiciones más críticas de acumulación de residuos.

Actualmente, Solo emite alertas automáticas en formato binario, indicando la necesidad de limpieza de los módulosLa expectativa es que, al final del proyecto, el sistema pueda clasificar los niveles de suciedad, permitiendo una gestión más precisa y eficiente.

Un sistema asequible y escalable

El sistema operativo de Solo se basa en la recopilación y el análisis de una amplia gama de datos operativos y ambientales. Diversos instrumentos, como una estación solarimétrica estándar de EPE, un piranómetro, un anemómetro, sensores de temperatura y humedad, y cámaras, alimentan algoritmos de aprendizaje automático con información detallada sobre las condiciones operativas reales.

Estos datos se cruzan con los parámetros eléctricos de los sistemas, incluida la curva de producción de energía, lo que permite al software identificar con precisión los niveles de suciedad que afectan el rendimiento de los paneles.

La adquisición de estos datos y la integración de los sensores utilizados en el sistema son coordinadas por Patryk Henrique da Fonseca, quien trabaja directamente en la estructuración y monitoreo de los dispositivos que componen el montaje experimental del proyecto.

Diseñado como una solución flexible, el programa puede instalarse tanto en sistemas residenciales como en grandes plantas solares. Su funcionamiento se basa en hardware externo, equipado con sensores que monitorizan el voltaje, la corriente y la temperatura de los módulos fotovoltaicos, sin necesidad de una conexión directa a los inversores.

El sistema está diseñado para ser interoperable, lo que significa que es compatible con diferentes configuraciones de equipos, con potencial para una futura integración directa con nuevos dispositivos de la industria. Además de evitar limpiezas innecesarias o demoradas, el sistema ayuda a prolongar la vida útil de los equipos y a reducir los costos operativos, maximizando la eficiencia energética de las instalaciones solares.

Esto cobra especial relevancia en proyectos de gran envergadura, donde cada punto porcentual de pérdida puede representar pérdidas financieras significativas. Por ahora, las pruebas de suelo se realizan en un entorno experimental controlado que simula el funcionamiento de plantas de energía solar.

El proyecto avanza en investigación para convertirse en una solución comercial

SOLO se encuentra actualmente en una etapa intermedia de madurez tecnológica. La investigación comenzó en el nivel 2 de la escala TRL (Nivel de Preparación Tecnológica) y, en esta etapa, aspira a alcanzar el TRL 4, una etapa en la que la tecnología ya ha sido validada en un entorno de laboratorio. Para estar disponible comercialmente, el proyecto aún debe evolucionar al TRL 9, cuando el producto esté listo para su comercialización.

El desarrollo es posible gracias a la Unidad Embrapii de Lactec, con el apoyo de proyectos de I+D+i (Investigación, Desarrollo e Innovación) de ANEEL (Agencia Nacional de Energía Eléctrica) u otros programas de desarrollo

Según los responsables de la investigación, los resultados obtenidos hasta la fecha indican un gran potencial para que SOLO se convierta en una solución comercial, ofreciéndose como equipo, función integrada o servicio especializado. Por ahora, el enfoque se centra en la mejora técnica del sistema.

El equipo también está evaluando la posibilidad de integrar Solo con sistemas de limpieza automatizados, lo que permitiría que las alertas generaran órdenes directas para que los robots autónomos limpien los paneles. Sin embargo, esta funcionalidad está prevista para futuras fases de la investigación.

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