Académicos de la USM culminan con éxito proyecto que automatiza la mantención de plantas fotovoltaicas

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Investigación cuenta con financiamiento Fondef y se desarrolla con colaboración de las empresas R. Bosch y EnorChile, además del consorcio tecnológico ATAMOSTEC y la Universidad de Antofagasta.

Comunicaciones USM.- En su fase final se encuentra la investigación aplicada que la Universidad Técnica Federico Santa María, a través de su Departamento de Ingeniería Mecánica, ejecuta con el propósito de reducir costos de mantenimiento y mejorar el desempeño de los activos de plantas fotovoltaicas. Se trata de una iniciativa liderada por Rodrigo Barraza, académico de la Casa de Estudios, que en 2017 se adjudicó un Fondo de Fomento al Desarrollo Científico y Tecnológico (Fondef) y que desde entonces se realiza gracias al aporte de las empresas Robert Bosch S.A. y EnorChile S.A., así como del consorcio tecnológico ATAMOSTEC y de la Universidad de Antofagasta.

La propuesta consiste en un sistema automatizado para monitorear en línea y en tiempo real las instalaciones de paneles solares mediante cámaras en los espectros visible e infrarrojo. Este sistema permite implementar una estrategia de mantenimiento predictivo. Así, la mantención se enfoca en prevenir sobre todo las fallas de componentes y cuantificar la menor generación eléctrica debido a la acumulación de suciedad que afecta el rendimiento energético de manera significativa. De este modo, es posible prever un aumento en la eficiencia de la planta y una optimización del costo de su ciclo de vida.

 De acuerdo con Rodrigo Barraza, también Director del Laboratorio de Energía Solar de la USM e investigador del Solar Energy Research Center SERC Chile, el trabajo realizado ha sido exitoso pues “se han logrado desarrollar los softwares de análisis de imágenes y caracterización de operación de módulos fotovoltaicos y gestión de activos, además de la integración de software y hardware en un prototipo funcional que ha sido validado en laboratorio y en la estación experimental de ATAMOSTEC ubicado en la plataforma solar del Desierto de Atacama (PSDA), en condiciones desérticas y de alta radiación”. Ante estos resultados, se proyecta postular a la segunda etapa de escalamiento.

Construcción y montaje de prototipo

El proyecto, que se enmarca en la línea de financiamiento de ANID, Fondef IDeA en Dos Etapas, dedicó una primera fase a simular en laboratorio las condiciones de operación e inducción de fallas. De esta manera “ha logrado desarrollar un prototipo de un sistema de monitoreo de paneles fotovoltaicos en línea que es capaz de identificar el estado de operación de paneles de acuerdo al análisis de imágenes en el espectro visible e infrarrojo, y cuya información se integra con datos de generación eléctricos y datos meteorológicos en un sistema de mantenimiento predictivo basado en condiciones”, explica su Director.

Detalla que el monitoreo por medio de imágenes visibles permite capturar la disminución de generación por ensuciamiento (soiling), mientras el monitoreo por medio imágenes en el espectro infrarrojo identifica si los módulos presentan algún tipo de fallas.

Actualmente se desarrolla la fase final, que consiste en la construcción y montaje del prototipo experimental capaz de obtener datos e imágenes en la misma planta para hacer un análisis operacional de su estado en tiempo real y luego elaborar un reporte.

Desarrollo multidisciplinario

En este proceso también han participado empresas e instituciones asociadas, cuyo compromiso ha sido fundamental. Entre ellas destacan la Universidad de Antofagasta y ATAMOSTEC, como actores claves en las pruebas en terreno necesarias para la validación en condiciones climáticas relevantes, además de las empresas Robert Bosch S.A. y EnorChile S.A.

Elías Urrejola, Gerente Tecnológico de ATAMOSTEC, explica que “como consorcio tecnológico que promueve la investigación aplicada y el desarrollo, apoyamos este tipo de iniciativas de parte de nuestros coejecutores y es por esto que pusimos a disposición equipo en terreno (los ingenieros José Galleguillos y Sebastián Delgado) para realizar las conexiones eléctricas y apoyar en el montaje de los equipos al interior de nuestras instalaciones”. ATAMOSTEC proporcionó la infraestructura para instalar el prototipo en su planta/laboratorio fotovoltaico ubicada en Antofagasta, donde se cumplen los requisitos de clima desértico y alta radiación. Además, comprometió la entrega de los datos eléctricos y curvas del funcionamiento eléctrico de algunos sistemas fotovoltaicos, información fundamental para validar el proyecto.

Por otra parte, mientras la tecnológica alemana Bosch S.A. colaboró con cámaras térmicas para el desarrollo del prototipo, EnorChile S.A. -que suministra energía a los sectores minero e industrial- facilitó el acceso al centro de control y a plantas fotovoltaicas, apoyando el desarrollo de monitoreo en línea de la operación de activos. Ambas compañías proyectan ampliar así sus áreas de trabajo: la primera desarrollando adecuaciones tecnológicas para lanzar un modelo de cámara exclusivamente orientado al monitoreo de estas plantas, y la segunda incorporando servicios de monitoreo preventivo y detección de fallas en centrales fotovoltaicas.

Además del profesor Rodrigo Barraza, el equipo tiene como Director Alterno a Patricio Valdivia, académico del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la USM. También cuenta con los investigadores David Godoy y Luis Guzmán, especialistas en mantenimiento de los Departamentos de Industrias y Mecánica de la USM, respectivamente; con Pablo Ferrada, profesor de la Universidad de Antofagasta; y con Federico Castillo, ingeniero de proyecto.

De acuerdo con la planificación, el trabajo finalizará en diciembre con el prototipo totalmente validado en terreno, quedando en condiciones de postular a una nueva etapa de empaquetamiento tecnológico.