La industria fotovoltaica ha venido experimentando un gran crecimiento sostenido en los últimos años, convirtiendo al sector en protagonista a la hora de lograr los objetivos definidos a nivel económico, social y territorial establecidos tanto a nivel nacional como europeo. Por todo ello, surge la necesidad de abordar nuevas investigaciones e innovaciones que permitan continuar aumentando la competitividad del sector y, por ende, los beneficios económicos, sociales y territoriales que este sector ha demostrado aportar a nuestra sociedad.

Para ello, basándose en las necesidades y retos establecidos a nivel nacional y europeo, así como del cumplimiento de los objetivos de transición marcados por la Unión Europea en la Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible y a nivel nacional, se busca optimizar mediante el uso de tecnología disruptiva que busquen la optimización de la producción eléctrica en grandes plantas de generación eléctrica, basada en la tecnología fotovoltaica.

INDAGA SOLAR propone un proyecto de investigación industrial para digitalizar y transformar los procesos de operación llevados a cabo actualmente en la industria fotovoltaica. Para ello, se plantea la indagación y el análisis de diversas tecnologías incipientes de la Industria 4.0 (Gemelo Digital, Cloud Computing, Inteligencia Artificial, sensores IoT distribuidos, visión artificial, algoritmos de predicción de energía, etc.) aplicables e integrables en la operativa del sector. De esta manera, se obtendrán nuevos procedimientos basados en estas tecnologías incipientes, llevando a cabo una validación tecnológica y evaluando en un demostrador piloto los beneficios obtenidos de la integración de aquellas tecnologías para las cuales se haya identificado un mayor potencial de mejora.

El objetivo del proyecto, por tanto, es beneficiar al sector fotovoltaico español al compartir los avances y resultados obtenidos al alinear la operativa llevada a cabo en la actualidad con la estrategia de la Industria 4.0, sentando las bases para obtener procesos, de mayor calidad, rendimiento y seguridad que los existentes en el mercado.

El proyecto no busca una simple digitalización de la operativa, sino que persigue a través de la investigación, el estudio de las tecnologías, la evaluación de las mejoras y los desarrollos planteados, transformar dichos procesos y demostrar los beneficios del uso de estas innovaciones y tecnologías aplicadas al sector en diversas dimensiones: mejorando la calidad, el rendimiento y la seguridad de los mismos, así como la huella medioambiental derivada de la operativa del sector.

Los principales objetivos son:

• Mejorar el rendimiento, la calidad y la seguridad en los procedimientos de O&M. Aumento de la competitividad del sector FV.
• Impulsar la transformación digital del sector FV contribuyendo a lograr los objetivos de transición energética, desarrollo sostenible y neutralidad climática.
• Gestión inteligente para la toma de decisiones aplicada a la O&M FV.
• Predicción del recurso solar a corto y largo plazo para mejorar la operativa en plantas FV.
• Validación tecnológica, obtención de resultados y evaluación de las mejoras obtenidas en un entorno real de producción de Industria 4.0.

Desarrollo de una plataforma modular e interoperable, basada en computación en la nube, que permite optimizar la producción eléctrica a través de la mejora en la Operación y Mantenimiento de una planta solar fotovoltaica. En el marco del proyecto, se ha diseñado la plataforma con el concepto de IIoT, es decir, Industrial Internet of Things, para permitir una estandarización en los módulos de procesamiento de datos de la planta y el entorno, con el fin de poder planificar las intervenciones de mantenimiento preventivo y correctivo, acorde a las recomendaciones que facilitarían un módulo de soporte a la decisión.

Este módulo permite explotar los resultados obtenidos de los módulos de predicción del recurso solar, los parámetros intrínsecos de la planta (sensores de limpieza, estación meteorológica, parámetros de tensión, voltaje, etc.), además de detección temprana de fallos en paneles, con el fin de recomendar al usuario la gestión de incidencias, respecto a un criterio de rendimiento económico, ligado principalmente a la optimización de la producción, según la estimada y el precio de mercado del MWh.

Desde el punto de vista de los “sensores” como Agentes IoT, esta arquitectura incide directamente con una estrategia basada en el edge-computing en el bajo nivel, es decir, dotar a los sensores más complejos de una inteligencia funcional a la hora de la interpretación de los datos obtenidos, requiriendo en el nivel alto, dentro del módulo específico para el soporte la toma de decisiones, basadas éstas en acciones relativas a optimización de la producción (Operación) o de Mantenimiento, en sus dos principales vertientes, preventivo o correctivo.

Monitorización integral de la planta fotovoltaica: Se ha llevado a cabo el diseño y el despliegue de una red de sensores IIoT capaces de recopilar datos tanto de producción como del funcionamiento de los sistemas fotovoltaicos. Estos sensores se han integrado con los datos de otros dispositivos adicionales como estaciones meteorológicas o sensores de limpieza. Además, se ha logrado acceso a todos los datos provenientes del sistema SCADA. La información recogida es reportada al sistema centralizado para su tratamiento.

Detección y clasificación de fallos a través de visión artificial: Gracias a una cámara termográfica y una cámara en el espectro visible (cuyas imágenes son procesadas a través de técnicas de visión, inteligencia artificial y Deep Learning) se busca detectar diversos problemas incluso antes de que estos tengan una afectación directa a la producción fotovoltaica: puntos calientes, acumulación de suciedad, rotura de células, entre otros.

Predicción del recurso solar a corto y largo plazo: A través de una cámara de cielo ubicada en las instalaciones de ISFOC que permite el análisis de la progresión nubosa, la información de la red de sensores IIoT y la integración de portales OpenData, el sistema permite la estimación de la información meteorológica, clave para la optimización del uso del recurso solar, así como la gestión de las operaciones de mantenimiento sobre la propia planta.

Sistema de soporte a la decisión: Plataforma de software centralizada que permite la orquestación, interpretación y visualización de los datos junto con módulos de soporte a la decisión (DDS) basado en la computación en la nube y la inteligencia artificial. Este sistema busca optimizar y automatizar las intervenciones a realizar en la planta, así como el momento ideal de los procesos de mantenimiento.

• Monitorización en tiempo real de la información proveniente de los diferentes elementos de una planta fotovoltaica gracias a la implantación de IoT
• Aplicación con éxito de métodos de visión artificial para la detección de problemas sobre la superficie de las placas fotovoltaicas
• Información basada en Inteligencia Artificial para predecir la mejor fecha para la realización de tareas de mantenimiento
• Dashboard con toda la información y posibles actuaciones en una plataforma basada en web, accesible desde cualquier lugar en cualquier momento

Skylife Engineering, a través de su línea de digitalización ha aportada al proyecto Indaga Solar su capacidad para integrar diferentes sistemas y tecnologías (IoT, Inteligencia Artificial, Visión Artificial) en una solución integradora que permite unificar toda la información en un único lugar. Esto ha sido posible gracias a la existencia de un equipo de digitalización multidisciplinar que puede abordar proyectos con múltiples tecnologías de una manera integrada.