Când energia solară întâlnește știința - Rolul monitorizării fotovoltaice în cercetarea aplicată

În peisajul energetic actual, granița dintre inovația tehnologică și cercetarea aplicată devine din ce în ce mai subțire. Un exemplu concret este dat de două proiecte experimentale care utilizează tehnologia Tigo pentru a colecta date de performanță de înaltă rezoluție la nivel de modul. Aceste proiecte sunt promovate de Energy4Climate (E4C), unul fiind instalat la observatorul atmosferic SIRTA (Site Instrumental de Recherche par Télédétection Atmoshpérique) din regiunea Parisului, iar celălalt la campusul Universității din Polinezia Franceză (UPF).

Centrul Energy4Climate al Institutului Politehnic din Paris reunește aproape 30 de laboratoare care lucrează pe patru teme transversale pentru a reduce emisiile de gaze cu efect de seră, a îmbunătăți eficiența energetică, a implementa energii regenerabile și a propune politici energetice relevante. E4C dezvoltă platforme și demonstratori pentru a testa, în condiții reale, metode, soluții de gestionare și modelare. E4C este susținut de ^{cel de-al treilea} Program de Investiții pentru Viitor (ANR-18-EUR-0006-02), iar cele două proiecte de mai jos sunt cofinanțate de Fundația Ecole polytechnique (Catedra de cercetare„Défis Technologiques pour une Énergie Responsable”sau „Provocări tehnologice pentru o energie responsabilă”, finanțată de TotalEnergies).

Proiectul nr. 1 – Patru tehnologii fotovoltaice testate în Tahiti

Primul dintre cele două proiecte este găzduit de campusul UPF din Tahiti, un mediu tropical cu condiții deosebit de dificile: vânturi puternice, precipitații sezoniere reduse și un risc ridicat de acumulare de praf și murdărie pe modulele fotovoltaice.

Instalația include atât module fotovoltaice monofaciale, cât și bifacial, permițând o analiză comparativă a performanțelor acestora în condiții de mediu similare. Porțiunea bifacială a sistemului integrează module de la mai mulți producători, permițând evaluarea diferitelor tehnologii și modele în ceea ce privește randamentul energetic, fiabilitatea și răspunsul la condiții variabile. Au fost instalate optimizatoare Tigo TS4 pentru a monitoriza performanța fiecărui modul individual – tensiune, putere și curent – și pentru a transmite datele prin API către platforma de analiză datahub a E4C.

Obiectivul este de a analiza cu precizie impactul condițiilor de mediu asupra fiecărui tip de modul. Pentru a completa imaginea, un sistem avansat de monitorizare a mediului furnizează date privind radiația și temperatura pentru fiecare secțiune, permițând o analiză încrucișată extrem de precisă.

Proiectul nr. 2 – Agrivoltaică și module bifaciale: sinergii între culturi și energie fotovoltaică în Franța

A doua instalație este găzduită de SIRTA, unul dintre cele mai importante observatoare atmosferice din Europa, cu peste 200 de instrumente care monitorizează continuu mediul atmosferic. Instalația face parte din proiectul AgriPV-ER, care contribuie la Pôle National de Recherche sur l’Agriphotovoltaïsme (sau „Centrul Național de Cercetare pentru Agrivoltaică”) al INRAE. Proiectul este susținut de France 2030 și de PEPR TASE (22-PETA-0007).

Acest proiect se concentrează pe integrarea agriculturii și a energiei fotovoltaice. În Palaiseau, în interiorul observatorului SIRTA, un sistem agrivoltaic combină cultivarea lucernei și a grâului cu instalarea de module fotovoltaice bifaciale deasupra culturilor. Peste 50 de instrumente sunt utilizate pentru monitorizarea variabilelor meteorologice, ale solului, ale radiației și ale stării fotovoltaice.

Și în acest caz, optimizatoarele Tigo TS4 permit colectarea de date detaliate la nivel de modul, esențiale pentru analizarea și modelarea interacțiunii dintre ciclurile de creștere ale plantelor și performanța energetică a sistemului fotovoltaic.

Una dintre cele mai interesante concluzii ale studiului se referă la variația sezonieră a albedoului, adică capacitatea solului (sau, în acest caz, a vegetației) de a reflecta lumina solară. În anotimpurile mai blânde – și în special între sfârșitul lunii martie și începutul lunii aprilie 2025 – s-a înregistrat o creștere semnificativă a energie recuperată din partea optimizatorilor, cauzată de albedoul neregulat produs de acoperirea vegetală și umbrirea unor module fotovoltaice cauzată de instrumentele utilizate. În această perioadă, creșterea plantelor atinge apogeul și umbrește complet solul: variația culorii frunzelor și distribuția inegală creează reflexii luminoase neuniforme, ceea ce face ca rolul optimizatorului să fie și mai important – nu doar pentru monitorizarea performanței, ci și pentru maximizarea producției de energie prin reducerea impactului neconcordanțelor.

Pe măsură ce plantele încep să se ofilească, culoarea lor se schimbă și albedoul scade progresiv, afectând inevitabil randamentul modulelor bifaciale. Pe de altă parte, în lunile de iarnă, vârfurile izolate de albedou sunt cauzate de scurte evenimente de ninsoare, dar producția totală rămâne mai scăzută din cauza condițiilor meteorologice nefavorabile.

De asemenea, este important de menționat că fabrica este situată într-o zonă cu un climat ploios și frecvent înnorat, ceea ce duce la fluctuații naturale ale producției din cauza acoperirii cu nori. Datorită sistemului electronic de alimentare Tigo, nu numai că se asigură energia maximă în orice condiții, dar aceste fluctuații pot fi monitorizate cu mare precizie, transformând chiar și condițiile de mediu complexe și variabile în date valoroase pentru optimizarea eficienței sistemului.

Rolul tehnologiei Tigo în cercetarea științifică

„Optimizatoarele Tigo TS4 ne furnizează valorile de care avem nevoie pentru a studia performanța fiecărui modul, ca parte a unui sistem mult mai mare”, a declarat Moira Torres, postdoctorandă la Laboratorul GeePs (Laboratoire de Génie Electrique et Electronique de Paris), parte a CentraleSupélec. „Acest lucru ne permite să înțelegem mai bine modul în care modulele răspund la diferite condiții de mediu și să îmbunătățim previziunile de producție. Datele extrase din optimizatoarele Tigo și procesate și vizualizate prin platforma Energy Intelligence, combinate cu datele de mediu, sunt utilizate nu numai pentru a valida modelele existente, ci și pentru a dezvolta altele noi.”

Concluzie – Inovația bazată pe date

Aceste proiecte oferă o confirmare importantă: datele furnizate de tehnologia Tigo nu numai că susțin funcționarea zilnică a sistemelor fotovoltaice, dar devin și un instrument cheie pentru cercetarea științifică. În contexte foarte diferite – de la climă tropicală la peisaje agricole europene – optimizarea la nivel de modul se dovedește esențială pentru înțelegerea, previzionarea și îmbunătățirea performanței sistemelor fotovoltaice ale viitorului.

‍