Indaga Solar

Innovation numérique pour la gestion avancée des grandes centrales solaires photovoltaïques.

INDAGA SOLAR (2022-2023), coordonné par Skylife Engineering, a mis en œuvre des technologies telles que l’IoT, l’IA et la vision artificielle, optimisant ainsi l’exploitation et la maintenance des centrales photovoltaïques et améliorant leur rendement, leur sécurité et leur efficacité énergétique.

El proyecto

Contexte et enjeux

L’industrie photovoltaïque a connu une forte croissance soutenue ces dernières années, faisant de ce secteur un acteur de premier plan dans la réalisation des objectifs économiques, sociaux et territoriaux fixés tant au niveau national qu’européen. Il en résulte donc la nécessité de mener de nouvelles recherches et innovations permettant de continuer à renforcer la compétitivité du secteur et, par conséquent, les bénéfices économiques, sociaux et territoriaux que ce secteur a démontré apporter à notre société.

À cette fin, en s’appuyant sur les besoins et les défis identifiés aux niveaux national et européen, ainsi que sur la réalisation des objectifs de transition fixés par l’Union européenne dans le cadre de l’Agenda 2030 pour le développement durable et au niveau national, l’objectif est d’optimiser, grâce à l’utilisation de technologies de rupture, la production d’électricité dans les grandes centrales électriques basées sur la technologie photovoltaïque.

Proposition

INDAGA SOLAR propose un projet de recherche industrielle visant à numériser et à transformer les processus d’exploitation actuellement mis en œuvre dans l’industrie photovoltaïque. À cette fin, il est prévu d’étudier et d’analyser diverses technologies émergentes de l’Industrie 4.0 (jumeau numérique, cloud computing, intelligence artificielle, capteurs IoT distribués, vision artificielle, algorithmes de prévision énergétique, etc.) applicables et intégrables dans les opérations du secteur. De cette manière, de nouvelles procédures basées sur ces technologies émergentes seront mises au point ; une validation technologique sera réalisée et les avantages découlant de l’intégration des technologies pour lesquelles un plus grand potentiel d’amélioration a été identifié seront évalués dans le cadre d’un démonstrateur pilote.

L’objectif du projet est donc de bénéficier au secteur photovoltaïque espagnol en partageant les avancées et les résultats obtenus grâce à l’alignement des opérations actuelles sur la stratégie de l’Industrie 4.0, jetant ainsi les bases pour obtenir des processus de meilleure qualité, plus performants et plus sûrs que ceux existant sur le marché.

Le projet ne vise pas une simple numérisation des opérations, mais cherche, par le biais de la recherche, de l’étude des technologies, de l’évaluation des améliorations et des développements proposés, à transformer ces processus et à démontrer les avantages de l’utilisation de ces innovations et technologies appliquées au secteur à plusieurs niveaux : en améliorant leur qualité, leur rendement et leur sécurité, ainsi que l’empreinte environnementale liée aux activités du secteur.

Objectifs principaux:

Améliorer le rendement, la qualité et la sécurité des procédures d’exploitation et de maintenance (O&M). Renforcer la compétitivité du secteur photovoltaïque.
Stimuler la transformation numérique du secteur photovoltaïque en contribuant à la réalisation des objectifs de transition énergétique, de développement durable et de neutralité climatique.
Gestion intelligente au service de la prise de décision appliquée à l’exploitation et à la maintenance photovoltaïques.
Prévision des ressources solaires à court et à long terme pour améliorer l’exploitation des centrales photovoltaïques.
Validation technologique, obtention de résultats et évaluation des améliorations réalisées dans un environnement de production réel de l’Industrie 4.0.

La solution

Développement d’une plateforme modulaire et interopérable, basée sur le cloud computing, qui permet d’optimiser la production d’électricité grâce à l’amélioration de l’exploitation et de la maintenance d’une centrale solaire photovoltaïque. Dans le cadre du projet, la plateforme a été conçue selon le concept de l’IIoT (Industrial Internet of Things), afin de permettre une standardisation des modules de traitement des données de la centrale et de son environnement, dans le but de planifier les interventions de maintenance préventive et corrective, conformément aux recommandations fournies par un module d’aide à la décision.

Ce module permet d’exploiter les résultats obtenus à partir des Modules de prévision de la ressource solaire, des paramètres intrinsèques de la centrale (Capteurs d’encrassement, station météorologique, paramètres de tension, etc.), ainsi que la détection précoce des défaillances des panneaux, afin de recommander à l’utilisateur la gestion des incidents selon un critère de rentabilité économique, lié principalement à l’optimisation de la production, en fonction de l’estimation et du prix du MWh sur le marché.

Du point de vue des « capteurs » en tant qu’agents IoT, cette architecture s’inscrit directement dans une stratégie basée sur l’edge computing au niveau bas, c’est-à-dire doter les capteurs les plus complexes d’une intelligence fonctionnelle lors de l’interprétation des données obtenues, ce qui nécessite, au niveau supérieur, au sein du module spécifique dédié à l’aide à la prise de décision, des actions relatives à l’optimisation de la production (exploitation) ou à la maintenance, dans ses deux volets principaux : préventif ou correctif.

Surveillance intégrale de la centrale photovoltaïque : la conception et le déploiement d’un réseau de capteurs IIoT capables de collecter des données tant sur la production que sur le fonctionnement des systèmes photovoltaïques ont été réalisés. Ces capteurs ont été intégrés aux données provenant d’autres dispositifs supplémentaires, tels que des stations météorologiques ou des capteurs d’encrassement. De plus, l’accès à l’ensemble des données provenant du système SCADA a été obtenu. Les informations collectées sont transmises au système centralisé pour y être traitées.

Détection et classification des défaillances par vision artificielle : grâce à une caméra thermographique et à une caméra dans le spectre visible (dont les images sont traitées à l’aide de techniques de vision, d’intelligence artificielle et d’apprentissage profond), l’objectif est de détecter divers problèmes avant même qu’ils n’aient un impact direct sur la production photovoltaïque : points chauds, accumulation de salissures, rupture de cellules, entre autres.

Prévision des ressources solaires à court et à long terme : grâce à une caméra céleste installée dans les locaux d’ISFOC, qui permet d’analyser l’évolution de la couverture nuageuse, aux données du réseau de capteurs IIoT et à l’intégration de portails OpenData, le système permet d’estimer les données météorologiques, essentielles à l’optimisation de l’utilisation des ressources solaires, ainsi qu’à la gestion des opérations de maintenance de la centrale elle-même.

Système d’aide à la décision : plateforme logicielle centralisée permettant l’orchestration, l’interprétation et la visualisation des données, associée à des modules d’aide à la décision (DDS) basés sur le cloud computing et l’intelligence artificielle. Ce système vise à optimiser et à automatiser les interventions à réaliser sur la centrale, ainsi qu’à déterminer le moment idéal pour les processus de maintenance.

Avantages obtenus

Surveillance en temps réel des informations provenant des différents éléments d’une centrale photovoltaïque grâce à la mise en œuvre de l’IoT
Mise en œuvre réussie de méthodes de vision artificielle pour la détection de problèmes à la surface des panneaux photovoltaïques
Informations basées sur l’intelligence artificielle pour prédire la meilleure date pour la réalisation des tâches de maintenance
Tableau de bord regroupant toutes les informations et les actions possibles sur une plateforme web, accessible partout et à tout moment

Financiación

Le projet INDAGA SOLAR s’inscrivait dans le cadre de l’appel à projets national AEI-MINECO. Il a été mené entre 2022 et 2023 avec un budget de 99 312 € pour Skylife Engineering et un budget total du consortium de 323 831 €, bénéficiant d’un financement à hauteur de 80 %.

¿Por qué Skylife?

Chez Skylife Engineering, nous menons des projets à bien grâce à notre vaste expérience dans l’intégration de technologies de pointe et à notre engagement sans faille en faveur du développement durable dans le secteur de l’aviation. Nous travaillons en étroite collaboration avec chaque chef de projet, en appliquant un processus rigoureux de révision et d’amélioration continue. Cette approche garantit des solutions de la plus haute qualité, sûres et efficaces, qui ont un impact réel et durable sur le secteur.