GIRASOL: Gemelo digital de centrales solares fotovoltaicas

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Para poder lograr la transición energética es básico el desarrollo, la penetración y la permanencia de las energías renovables, en especial la fotovoltaica. De hecho, en el 2050 se espera llegar a una cuota de generación del 100% de energías renovables a nivel europeo. Con la necesidad de reducir las inversiones de capital, optimizar la gestión energética y económica y, alargar la vida útil de las plantas fotovoltaicas, se ha llevado a cabo el proyecto GIRASOL.

En este contexto, GIRASOL proporciona herramientas de monitorización y predicción del funcionamiento de las grandes plantas solares fotovoltaicas como apoyo al mantenimiento predictivo de los paneles solares y predicción sobre la producción de energía y el estado de salud de la planta. El proyecto consiste en el diseño de una plataforma digital flexible, interoperable, segura e integrada, basada en el Internet de las Cosas (IoT).

Mantenimiento predictivo a través de gemelos digitales

En el marco del proyecto, se han diseñado e implementado diferentes subsistemas que forman el Gemelo digital de centrales solares fotovoltaicas - GIRASOL (GEMELO DIGITAL DE CENTRALES SOLARES FOTOVOLTAICAS), y se ha realizado una prueba de concepto del mismo, desplegada en una planta de generación.

La implementación del gemelo digital está estructurada en diferentes subsistemas:

  • Una capa física que consta de tres niveles. El primero, comprende el sistema de sensorización de las variables de temperatura, tensión y corriente de los paneles para la adquisición de datos. El segundo, contiene el sistema concentrador de transmisión e ingesta de información en la nube, con el sensor y el concentrador en cada serie de paneles, donde este subsistema es el encargado de enviar los datos al tercer nivel de la capa física, formado por un sistema proxy encargado de aplicar un primer filtraje y control de calidad de los datos recibidos por el nivel dos y transmitir los datos a la plataforma IoT.
  • Una plataforma IoT que almacena y procesa los datos. Este subsistema está formado por la propia infraestructura de datos que permite la visualización web del estado de la planta y de los paneles, y apoya al mantenimiento de la misma al gestor de la planta.

Por parte de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), en el proyecto GIRASOL, han participado investigadores de los grupos y centros de investigación del Centro de Desarrollo Tecnológico de Sistemas de Adquisición Remota y Tratamiento de la Información (SARTI), Circuitos y Transductores Electrónicos (e-CAT), y del Motion Control and Industrial Applications (MCIA). La contribución principal de la UPC ha sido en el diseño, fabricación y programación de los sistemas sensores que recogen la información de los paneles solares que recogen y transmiten la información de los paneles solares de nivel 1 y 2.

Resultados obtenidos

Durante el mes de julio 2022 se desplegó una primera pre-serie de dispositivos sensores en una pequeña planta de generación en Tortosa, los cuales a día de hoy siguen funcionando y proveen de información detallada sobre el funcionamiento de cada módulo, que después será utilizada para implementar el modelo de la planta.

Consorcio, presupuesto y financiación

Además de la UPC, en el proyecto han participado NVISION, Àliter Group y SOLARTYS. Todos ellos han trabajado conjuntamente para validar este proyecto con el fin de obtener diagnósticos fiables del estado de salud de la planta solar fotovoltaica y su mantenimiento preventivo.

El proyecto ha sido financiado por el Ministerio de Industria, Energía y Turismo (MINETUR) del Gobierno de España y AEI (Agrupaciones Empresariales Innovadoras) mediante el programa de ayudas para mejorar la competitividad de las pequeñas y medianas empresas. El presupuesto total del proyecto ha sido de 55.697 €, con una duración de seis meses (noviembre de 2021 - agosto de 2022).



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