Artykuł ten został opublikowany we współpracy z Horizon, unijnym magazynem poświęconym badaniom i innowacjom.
Malta jest idealnym miejscem do wykorzystania energii słonecznej, z około 3 000 godzin słonecznych w roku. Jednak upalne lata, słone morskie powietrze i okazjonalne burze piaskowe na Saharze sprawiają, że jest to jedno z najtrudniejszych środowisk dla paneli słonecznych w Europie.
Dla dr Briana Azzopardiego, badacza energii odnawialnej z Malty, te trudne warunki stanowią wyjątkową szansę. Jeżeli panele słoneczne są w stanie wytrzymać klimat wyspy, powinny dobrze działać niemal w każdym miejscu w Europie.
Azzopardi jest prezesem Foundation for Innovation and Research – Malta, organizacji, którą pomógł założyć, aby wypełnić lukę między badaniami akademickimi a przemysłem.
Przez ostatnie trzy lata kierował finansowaną ze środków UE inicjatywą badawczą PROMISE, w ramach której szukano nowych sposobów poprawy monitorowania, konserwacji i niezawodności systemów fotowoltaicznych (PV) na Malcie, a wnioski można było wyciągnąć dla reszty Europy.
Ekspansja słoneczna Malty
W ciągu ostatniej dekady dotacje rządowe i programy społeczne pomogły w szybkim rozpowszechnieniu energii słonecznej na całej wyspie, którą zamieszkuje około 580 000 mieszkańców, a każdego lata liczba ta powiększa się wraz z napływem turystów.
„Od około 2010 roku przeszliśmy od niemal zerowego zużycia energii słonecznej do około 20–22%” – powiedział Azzopardi.
Jednak wraz z rozwojem energii słonecznej pojawiło się nowe wyzwanie. Awarie w systemach fotowoltaicznych często pozostają niezauważone, dopóki produkcja energii elektrycznej już nie spadnie. W tym momencie uszkodzenia paneli mogą być już znaczne.
Aby wykryć problemy wcześniej, badacze opracowali cyfrowe bliźniaki: cyfrowe repliki rzeczywistych instalacji fotowoltaicznych, które umożliwiają testowanie różnych scenariuszy i identyfikację potencjalnych usterek, zanim wpłyną one na panele.
„
Systemy te są testowane w bardzo trudnych warunkach na Malcie. Jeśli przeżyją tutaj, powinni przetrwać w dowolnym miejscu w Europie.Dr Brian Azzopardi, PROMISE
Opracowali także narzędzia AI, które przez całą dobę skanują przychodzące dane i automatycznie sygnalizują błędy, zamiast czekać, aż ktoś zauważy spadek wydajności.
Badania koncentrowały się także na opracowaniu nowej generacji specjalistów zajmujących się energią słoneczną. W szybko rozwijającym się sektorze energii słonecznej na Malcie wciąż brakuje wystarczającej liczby techników i badaczy posiadających wiedzę specjalistyczną niezbędną do zapewnienia wydajnego działania systemów.
Zespół ma nadzieję, że szkoląc ludzi lokalnie i dzieląc się zdobytą wiedzą na arenie międzynarodowej, doświadczenie Malty może przynieść korzyści reszcie Europy.
Aby to osiągnąć, badacze połączyli zaawansowane technologicznie monitorowanie w 10 żywych laboratoriach – rzeczywistych miejscach testowych – z nowym podejściem do niezawodności fotowoltaiki, edukacją i szkoleniami, w tym międzynarodowymi szkołami letnimi, które przyciągają studentów z całego świata.
Konserwacja ma znaczenie
Pochłanianie energii słonecznej, ostrzegł Azzopardi, to tylko połowa historii. „Widzisz panele słoneczne na dachach, ale to, czy działają prawidłowo, nadal pozostaje znakiem zapytania. Konserwacja też się liczy. „
Większość systemów fotowoltaicznych na Malcie to małe i prywatne firmy, więc ich właściciele nie mogą polegać na dużych kontraktach konserwacyjnych ani na wyrafinowanych systemach monitorowania. Wiele osób zakładało, że po zainstalowaniu paneli nie będzie wymagana żadna dalsza uwaga.
„To prawda, że jest niewiele ruchomych części, ale konserwacja jest nadal konieczna. Ptasie odchody i warunki środowiskowe, takie jak cień rzucany przez nowe budynki lub uszkodzenia paneli, mogą mieć wpływ na wydajność” – powiedział.
Naukowcy zainstalowali dostępne na rynku czujniki do pomiaru produkcji energii elektrycznej, światła słonecznego, wiatru i temperatury.
Dane wprowadzane do oprogramowania monitorującego, które jest w stanie przewidzieć, kiedy prawdopodobnie będzie potrzebna konserwacja, umożliwiając zaplanowanie napraw, zanim usterki spowodują znaczne straty w wydajności. Po drodze zespół zgromadził cenną wiedzę specjalistyczną, którą można teraz zastosować w przyszłych badaniach.
„Z technicznego punktu widzenia systemy te są testowane w bardzo trudnych warunkach na Malcie” – powiedział Azzopardi. „Jeśli przeżyją tutaj, powinni przetrwać w dowolnym miejscu w Europie”.
Umiejętności ostrzenia
Living Labs stały się jeszcze bardziej wartościowe, gdy ich dane zaczęto przesyłać bezpośrednio do szkół szkoleniowych, dając uczniom praktyczne doświadczenie z prawdziwymi instalacjami fotowoltaicznymi.
Uczestnicy odwiedzili miejsca i współpracowali z naukowcami, stosując zaawansowane techniki diagnostyczne, takie jak testy elektroluminescencji, podczas których energia elektryczna jest doprowadzana z powrotem do panelu słonecznego, co powoduje, że komórki emitują słabe światło podczerwone niewidoczne dla ludzkiego oka.
Wyspecjalizowane kamery ujawniają następnie drobne pęknięcia i ukryte defekty, które w innym przypadku pozostałyby niewykryte.
Studenci rozwinęli także praktyczne umiejętności inspekcji, ucząc się wizualnej oceny paneli i dokumentowania usterek za pomocą zdjęć i uporządkowanych list kontrolnych inspekcji, co jest prostym procesem, który pozwala zidentyfikować zaskakującą liczbę problemów.
Nauka poprzez zabawę
Skuteczne nauczanie tych różnorodnych umiejętności nie jest jednak prostym zadaniem, powiedziała Melodie de l’Epine, która kieruje działaniami badawczo-innowacyjnymi w Instytucie Becquerel we Francji – specjalistycznym centrum badań i doradztwa w zakresie fotowoltaiki oraz kluczowym członkiem zespołu PROMISE.
„Obsługa i konserwacja systemów fotowoltaicznych to ogromny temat” – powiedziała. Aby utrzymać zaangażowanie tak mieszanej grupy stażystów, zespół zajął się grami i odgrywaniem ról.
„
Potrzebujemy silnej, dobrze wyszkolonej siły roboczej, która wie, jak przeprowadzać konserwację i zapewniać dłuższą żywotność systemu.Melodie de l’Epine, PROMISE
„W prawdziwym świecie operacji i konserwacji nie robi się w izolacji. Otrzymuje się dane, analizuje problemy, omawia budżety z kierownictwem i koordynuje działania z zespołami ds. konserwacji – więc pomyślałem, niech oni odegrają tę rolę” – powiedział de l’Epine.
Naukowcy opracowali trzy gry planszowe zawierające dopasowujące się ćwiczenia i wyzwania symulacyjne, w tym grę w stylu Monopoly, w której uczniowie wcielają się w technika rozwiązującego problemy z instalacją fotowoltaiczną. Każde działanie koncentruje się na różnych umiejętnościach, od diagnozowania usterek po zarządzanie budżetami konserwacyjnymi.
Tworzyli także z myślą o młodszej publiczności Taniec Fotonuwystęp na żywo, podczas którego tancerze demonstrują, jak światło słoneczne zamienia się w energię elektryczną wewnątrz ogniwa słonecznego, ożywiając w ten sposób niewidzialny proces.
Lekcje mogą okazać się cenne daleko poza Maltą. Małe instalacje odpowiadają za około połowę całkowitej mocy fotowoltaicznej w Europie, a wiele z nich stoi przed dokładnie tymi samymi wyzwaniami konserwacyjnymi.
Szkolenie utrwalaczy
Opracowanie inteligentniejszych technologii to tylko część wyzwania. Zapewnienie wystarczającej liczby osób posiadających umiejętności w zakresie instalowania, monitorowania i konserwacji systemów fotowoltaicznych będzie równie ważne, jeśli Europa ma w pełni wykorzystać rosnące inwestycje w energię odnawialną.
„Potrzebujemy silnej, dobrze wyszkolonej siły roboczej, która wie, jak przeprowadzać konserwację i zapewniać dłuższą żywotność systemu” – powiedział de l’Epine. „Wymaga to wielu szkoleń, ale także uznania przez indywidualnych właścicieli, że konserwacja to coś, w co muszą inwestować”.
Badania wykazały, że udoskonalenie energii słonecznej to znacznie więcej niż instalacja nowych paneli. Dla Malty, jednego z najbardziej słonecznych krajów w Europie, surowe warunki stały się nieoczekiwaną zaletą.
Testując technologie w najbardziej wymagających środowiskach w Europie, naukowcy pomagają w opracowywaniu rozwiązań, które mogą zapewnić niezawodną pracę paneli słonecznych na całym kontynencie przez wiele lat.
Badania opisane w tym artykule zostały sfinansowane w ramach unijnego programu Horyzont. Poglądy rozmówców niekoniecznie odzwierciedlają stanowisko Komisji Europejskiej. Jeśli spodobał Ci się ten artykuł, rozważ udostępnienie go w mediach społecznościowych.
Artykuł ten został pierwotnie opublikowany w Horizon, unijnym magazynie poświęconym badaniom i innowacjom
