محققان نرم افزار داده های انرژی خورشیدی را برای افزایش تولید انرژی پاک منتشر کردند

برای پانل های خورشیدی که روی سقف نصب می شوند، اتفاقات زیادی می تواند بیفتد – از شاخه های درخت که روی آنها سایه می اندازند تا بیسبال همسایه که در حال ترک خوردن است.

اکنون، یک صاحب پنل خورشیدی می‌تواند با استفاده از یک ابزار نرم‌افزاری جدید که داده‌های انرژی خورشیدی را به تصویر واضحی از تولید برق در طول زمان تبدیل می‌کند، بهتر درک کند که سیستمش چگونه عمل می‌کند. این ابزار می‌تواند نگهداری سیستم‌های خود را با گذشت سال‌ها برای دارندگان انرژی خورشیدی آسان‌تر کند و به آنها کمک کند برق تمیز بیشتری برای خانه‌های خود و شبکه برق تولید کنند.

این نرم افزار که PVInsight نام دارد، عملکرد سیستم را در روزهای ابری در مقابل روزهای آفتابی نشان می دهد. موانع احتمالی سایه، مانند ساختمان ها یا پوشش گیاهی؛ یا تغییرات فاجعه بارتر، مانند گلوله های تگرگ که به پانل ها در طول طوفان آسیب می زند. این نرم افزار که توسط تیمی از محققان با آزمایشگاه سیستم های یکپارچه سازی شبکه و آزمایشگاه تحرک (GISMo) آزمایشگاه شتاب دهنده ملی SLAC ساخته شده است، همچنین منبع باز است، به این معنی که هر علاقه مندی می تواند به آن دسترسی داشته باشد.

بنت مایرز، دانشمند SLAC، که در تیم GISMo کار می کند و رهبری توسعه این نرم افزار را بر عهده دارد، می گوید: «کسی که پنل های خورشیدی روی پشت بام دارد ممکن است تعجب کند که آیا پنل هایشان به اندازه زمانی که برای اولین بار نصب شدند، انرژی تولید می کنند. “از آنجایی که بسیاری از مردم پیشینه ای در علوم داده یا مهندسی برق ندارند، نرم افزار ما بینش مستقیم تری نسبت به سیستم های خود به آنها می دهد.”

تقاضای رو به رشد

تقاضا برای سیستم های خورشیدی روی پشت بام در حال رشد است – نصب و راه اندازی در ایالات متحده از سال 2020 تا 2021 34٪ افزایش یافته است – و به همراه آن نیاز به نرم افزار کاربر پسندتری مانند PVInsight است.

چیزی مشابه در حال حاضر برای سیستم های انرژی خورشیدی بزرگ، مانند آرایه های خورشیدی در مقیاس کاربردی در بیابان های کالیفرنیا وجود دارد. اما این سیستم های بزرگتر اغلب دارای تیم هایی از مهندسان هستند که داده ها را تفسیر می کنند و سپس راه حل های تولید برق را توسعه می دهند. مهندسان این کار را با داده های آب و هوای قابل اعتماد و دانش مدل سازی سیستم PV انجام می دهند – چیزهایی که برای بسیاری از صاحبان سیستم های انرژی خورشیدی روزمره یا جوامع محروم با سیستم های انرژی خورشیدی در دسترس نیستند.

اگر سیستم‌های برق خورشیدی خانگی کوچک‌تر بهتر نگهداری می‌شد، می‌توانستند الکتریسیته تمیز بیشتری تولید کنند و این کار را با اطمینان‌تر انجام دهند، زیرا تولید برق آنها سازگارتر خواهد بود. منابع انرژی قابل اطمینان تر برای اپراتورهای شبکه برق در سراسر جهان اولویت بالایی دارند زیرا منابع متناوب بیشتری مانند انرژی خورشیدی و بادی به شبکه متصل می شوند.

تبدیل صدای نامنسجم به موسیقی

محققان برای ساختن نرم افزار خود، داده ها را از حدود 1000 سایت پنل خورشیدی در فواصل زمانی پنج دقیقه ای طی سه تا ده سال جمع آوری کردند. این داده‌ها به محققان کمک کرد تا بر روی مجموعه‌ای از اصول طراحی الگوریتم، مانند نیاز به حداقل ورودی داده‌ها و حداقل کار مهندسی، و شامل تخمین‌های خطا، بیایند.

به طور خاص، محققان برای ساختن نرم افزار بر تکنیکی به نام تجزیه سیگنال تکیه کردند. تجزیه سیگنال فقط داده های دریافتی توسط یک دستگاه ثبت سیستم پنل خورشیدی را می گیرد – فقط مقدار انرژی تولید شده، بنابراین داده ای از ایستگاه های هواشناسی وجود ندارد – و این داده ها را تجزیه می کند تا داستانی در مورد تولید برق یک سیستم بیان کند. این مانند مرتب کردن سر و صدایی است که از اتاقی می آید که نمی توانید آن را ببینید – اتاقی با بچه ها در حال دویدن، پخش موسیقی و پارس سگ ها. تجزیه سیگنال نویزهای مختلف اتاق را از هم جدا می کند، به طوری که می توانید یک صدا را در یک زمان بشنوید، بنابراین می توانید موسیقی را در نویز بشنوید.

سارا میسکوویچ، مهندس SLAC، که بخشی از GISMo و توسعه‌دهنده این پروژه است، می‌گوید: «داده‌های PV در ابتدا می‌توانند غیرقابل درک به نظر برسند. اما پس از اجرای داده‌ها از طریق تجزیه سیگنال، می‌توانید چیزهایی مانند روزهایی را ببینید که ابرها جلوی خورشید را می‌گرفتند، یا زمانی که به دلیل افتادن چیزی روی یک صفحه، قدرت کامل از دست می‌رفت.

مایرز گفت: نکته مهم این است که این نرم افزار به لطف روشی که تیم تصمیم به کدنویسی الگوریتم ها گرفت، ایمن، قابل تفسیر و ممیزی است. به جای استفاده از تکنیک‌های محبوب‌تر هوش مصنوعی و کدگذاری شبکه‌های عصبی، که می‌تواند درک گام به گام یک نرم‌افزار را دشوارتر کند، تیم به زبان رایانه‌ای کدگذاری کرد که به راحتی قابل پیگیری است. مایرز گفت که نرم افزار ایمن، قابل تفسیر و ممیزی به ویژه در صنعت انرژی که منابع ضروری را به صورت روزانه در اختیار جوامع قرار می دهد بسیار حیاتی است.

در حال حاضر، نرم‌افزار این تیم به افراد دارای سیستم‌های خورشیدی خانگی و سازمان‌های انرژی کمک می‌کند تا نمودارهای قابل درک انرژی تولید شده در طول زمان را دانلود کنند. این نمودارها لحظاتی را نشان می دهد که در آن خرابی سیستم رخ می دهد یا زمانی که برق به دلایلی ناشناخته کاهش می یابد – اولین بخش مهم دانش که همیشه برای رفع مشکل سیستم مورد نیاز است.

در آینده، محققان می‌خواهند این ابزار را کاربرپسندتر کنند تا افراد بیشتری در خانه بتوانند داده‌های خورشیدی خود را در یک برنامه تلفنی درک کنند. مایرز گفت: در حال حاضر، کاربرانی که از نظر فنی متمایل هستند می‌توانند مستقیماً با این الگوریتم‌ها تعامل داشته باشند، بنابراین محققان در حال کار بر روی این هستند که چگونه به کاربران فنی کمتر اجازه دسترسی به ابزارهای یک برنامه و رابط نقطه و کلیک را بدهند.

مایرز گفت: «ما می‌توانیم از داده‌های انرژی خورشیدی چیزهای زیادی بیاموزیم. “هر چه افراد بیشتری بتوانند داده های خود را درک کنند، بهتر است.”