Les entreprises et les gouvernements ont régulièrement investi dans des fermes solaires et ont perdu de l'argent lorsque la dégradation des conditions météorologiques a réduit de manière inattendue la durée de vie des panneaux.

Comme l'électricité produite à partir de l'énergie solaire correspond de plus en plus au prix des combustibles fossiles, les entreprises subissent des pressions pour que les panneaux continuent de vivre au-delà de leur garantie et étirent les milliards de dollars payés d'avance pour leur construction.

Diagnostiquer plus tôt les panneaux solaires dégradés grâce à un outil fonctionnant comme un électrocardiogramme contribuerait à réduire les factures d'électricité en énergie propre ainsi qu'à réduire les coûts de fabrication.

"Nous devons regarder le rythme cardiaque d'une ferme solaire pour comprendre ses maladies, " dit Xingshu Sun, un récent doctorat de l'École de génie électrique et informatique de l'Université Purdue.

Le « battement » d'une ferme solaire est une donnée sur la façon dont elle produit de l'électricité. Les chercheurs de Purdue ont créé un algorithme utilisant la physique de la dégradation des panneaux qui peut analyser les données des fermes solaires de n'importe où, essentiellement comme un ECG portable pour les fermes solaires.

L'algorithme est au stade expérimental, mais déjà téléchargeable pour que d'autres chercheurs puissent l'utiliser via une plate-forme financée par la National Science Foundation appelée Digital Environment for Enabling Data-driven Science (DEEDS) à l'adresse https://datacenterhub.org/resources/14754.

"C'est la différence entre la vie quotidienne et le cabinet du médecin. Auparavant, les installations vérifiaient simplement le rythme cardiaque d'une ferme solaire dans un environnement contrôlé, comme avec un ECG dans un laboratoire d'hôpital, " a dit Muhammad Ashraful Alam, Professeur Jai N. Gupta de Purdue en génie électrique et informatique. "Mais une ferme solaire elle-même génère toujours de nouvelles données de terrain que nous devons collecter et analyser, nous devons donc apporter l'ECG sur le terrain. Cette approche axée sur l'information est transformatrice, parce que l'approche permettrait un suivi et une prise de décision continus. Le nôtre est un premier pas dans cette direction."

Les diagnostics en temps réel permettraient en fin de compte de mieux concevoir les panneaux – le « traitement » économique qui pourrait prolonger la durée de vie et continuer à réduire les factures d'électricité.

« Si vous regardez les modules solaires sur le marché, leurs conceptions diffèrent à peine, peu importe où ils se trouvent dans le monde, tout comme les iPhones vendus aux États-Unis et en Chine sont presque identiques, " dit Sun. "Mais les modules solaires devraient être conçus différemment, car ils se dégradent différemment dans différents environnements."

Dégradation en milieu humide, par exemple, se présente sous forme de corrosion, mais les hautes altitudes sans humidité provoquent une dégradation par l'augmentation de la concentration de lumière UV. Comme pour les maladies humaines, les symptômes de corrosion ou de silicium érodé par le soleil ont tendance à n'apparaître sur un panneau solaire que plusieurs années après le début de la dégradation.

Sans savoir quand la dégradation se produit, les entreprises ont tendance à compenser les différentes conditions météorologiques en sous-concevant ou en sur-concevant des panneaux solaires, faisant grimper les coûts de fabrication.

Les chercheurs de Purdue ont utilisé les données des panneaux solaires publics fournies par le National Renewable Energy Laboratory pour rassembler les paramètres de la façon dont les panneaux produisent de l'électricité, comme la résistance et la tension. Lorsqu'il est introduit dans l'algorithme, une courbe est générée pour montrer la puissance de sortie d'une cellule solaire. Les résultats publiés apparaissent dans la revue Progrès dans le photovoltaïque .

La prochaine étape consiste à améliorer l'algorithme au fil du temps. Le laboratoire d'Alam a collaboré avec d'autres équipes de recherche de Purdue pour développer DEEDS en une plate-forme de préservation et de partage des données, des outils de calcul et des flux de travail scientifiques provenant d'installations de panneaux solaires ainsi que d'une gamme de sources pour d'autres domaines, y compris la chimie, sciences de la nutrition et sciences de l'environnement.

À long terme, les chercheurs espèrent que l'algorithme pourrait montrer combien d'énergie une ferme solaire produit en 30 ans en examinant la relation entre les données de prévisions météorologiques et la projection des paramètres du circuit électrique. L'intégration de l'algorithme avec d'autres modèles basés sur la physique pourrait éventuellement prédire la durée de vie d'une ferme solaire.