Wanneer zonne-energie en wetenschap elkaar ontmoeten - de rol van PV-monitoring in toegepast onderzoek

De grens tussen technologische innovatie en toegepast onderzoek wordt steeds dunner in het huidige energielandschap. Een concreet voorbeeld hiervan zijn twee experimentele projecten waarbij Tigo-technologie wordt gebruikt om prestatiegegevens met hoge resolutie te verzamelen op moduleniveau. Deze projecten worden gepromoot door Energy4Climate (E4C). Het ene project is geïnstalleerd op het SIRTA-observatorium voor de atmosfeer (Site Instrumental de Recherche par Télédétection Atmoshpérique) in de regio Parijs en het andere op de campus van de Universiteit van Frans Polynesië (UPF).

Energy4Climate Center van het Institute Polytechnique de Paris verzamelt bijna 30 laboratoria die werken aan vier horizontale thema's om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen, de energie-efficiëntie te verbeteren, hernieuwbare energie in te zetten en relevant energiebeleid voor te stellen. E4C ontwikkelt platforms en demonstrators om onder reële omstandigheden methoden, management en modeloplossingen te testen. E4C wordt ondersteund door het^3e Programme d'Investissements d'Avenir (ANR-18-EUR-0006-02) en de twee onderstaande projecten worden medegefinancierd door de Foundation of Ecole polytechnique (Onderzoeksleerstoel "Défis Technologiques pour une Énergie Responsable" of "Technologische uitdagingen voor verantwoorde energie", gefinancierd door TotalEnergies).

Project #1 - Vier PV-technologieën op de proef gesteld in Tahiti

Het eerste van de twee projecten wordt uitgevoerd op de UPF Campus in Tahiti, een tropische omgeving met bijzonder uitdagende omstandigheden: sterke wind, weinig seizoensgebonden neerslag en een hoog risico op stof- en vuilophoping op PV-modules.

De installatie bevat zowel monofaciale als bifaciale PV-modules, waardoor een vergelijkende analyse mogelijk is van hun prestaties onder vergelijkbare omgevingsomstandigheden. Het bifaciale deel van het systeem integreert modules van verschillende fabrikanten, waardoor verschillende technologieën en ontwerpen kunnen worden geëvalueerd op het gebied van energieopbrengst, betrouwbaarheid en reactie op wisselende omstandigheden. Tigo TS4 optimizers werden geïnstalleerd om de prestaties van elke individuele module te controleren - spanning, vermogen en stroom - en om de gegevens via API door te sturen naar het datahub-analyseplatform van het E4C.

Het doel is om de invloed van omgevingscondities op elk moduletype nauwkeurig te analyseren. Om het plaatje compleet te maken, levert een geavanceerd omgevingscontrolesysteem bestralings- en temperatuurgegevens voor elke sectie, waardoor zeer nauwkeurige kruisanalyses mogelijk zijn.

Project #2 - Agrivoltaïsche en bifaciale modules: Synergieën tussen gewassen en PV in Frankrijk

De tweede installatie is ondergebracht bij SIRTA, een van Europa's toonaangevende atmosferische observatoria, met meer dan 200 instrumenten die continu de atmosferische omgeving in de gaten houden. De installatie maakt deel uit van het AgriPV-ER project, dat bijdraagt aan INRAE's Pôle National de Recherche sur l'Agriphotovoltaïsme (of "Nationaal Onderzoekscentrum voor Agrivoltaïsme"). Het project wordt ondersteund door France 2030 en door PEPR TASE (22-PETA-0007).

Dit project richt zich op de integratie van landbouw en fotovoltaïsche energie. In Palaiseau, in het SIRTA-observatorium, combineert een agrivoltaïsch systeem de teelt van luzerne en tarwe met de installatie van bifaciale PV-modules boven de gewassen. Er worden meer dan 50 instrumenten gebruikt om meteorologische, bodem-, stralings- en PV-statusvariabelen te monitoren.

Ook hier maken de Tigo TS4 optimizers het mogelijk om gedetailleerde gegevens op moduleniveau te verzamelen, wat essentieel is voor het analyseren en modelleren van de interactie tussen de groeicycli van planten en de energieprestaties van het PV-systeem.

Een van de interessantste bevindingen van het onderzoek betreft de seizoensgebonden variatie van het albedo, dat wil zeggen het vermogen van de bodem (of in dit geval de vegetatie) om zonlicht te weerkaatsen. In mildere seizoenen - en vooral tussen eind maart en begin april 2025 - was er een merkbare toename in Teruggewonnen energie van de optimizers, veroorzaakt door het onregelmatige albedo dat wordt veroorzaakt door het vegetatiedek en schaduw op sommige PV-modules veroorzaakt door de ingezette instrumenten. In deze periode piekt de plantengroei en wordt de grond volledig overschaduwd: de variatie in bladkleur en ongelijkmatige verdeling zorgt voor niet-uniforme lichtreflecties, waardoor de rol van de optimizer nog kritischer wordt - niet alleen voor prestatiebewaking, maar ook voor het maximaliseren van de energieproductie door de impact van mismatch te verminderen.

Naarmate de planten beginnen te verwelken, verandert hun kleur en neemt hun albedo geleidelijk af, wat onvermijdelijk een invloed heeft op de opbrengst van bifaciale modules. Aan de andere kant worden tijdens de wintermaanden geïsoleerde albedo pieken veroorzaakt door korte sneeuwgebeurtenissen, maar de totale productie blijft lager door ongunstige weersomstandigheden.

Het is ook vermeldenswaard dat de centrale zich bevindt in een gebied met een regenachtig, vaak bewolkt klimaat, wat resulteert in natuurlijke schommelingen in de productie als gevolg van bewolking. Dankzij de vermogenselektronica van Tigo is niet alleen maximale energie onder alle omstandigheden gegarandeerd, maar kunnen deze schommelingen ook zeer nauwkeurig worden bewaakt - waardoor zelfs complexe en variabele omgevingsomstandigheden worden omgezet in waardevolle gegevens om de efficiëntie van het systeem te optimaliseren.

De rol van Tigo-technologie in wetenschappelijk onderzoek

"De Tigo TS4 optimizers leveren de waarden die we nodig hebben om de prestaties van elke module te bestuderen, als onderdeel van een veel groter systeem", zegt Moira Torres, postdoc bij het GeePs Laboratoire (Laboratoire de Génie Electrique et Electronique de Paris), onderdeel van CentraleSupélec. "Hierdoor begrijpen we beter hoe modules reageren op verschillende omgevingscondities en kunnen we de productieprognoses verbeteren. De gegevens die worden geëxtraheerd uit Tigo optimizers en verwerkt en gevisualiseerd via het Energy Intelligence platform, gecombineerd met milieugegevens, worden niet alleen gebruikt om bestaande modellen te valideren, maar ook om nieuwe modellen te ontwikkelen."

Conclusie - Gegevens sturen innovatie

Deze projecten bieden een belangrijke bevestiging: de gegevens die de Tigo-technologie levert, ondersteunen niet alleen de dagelijkse werking van PV-systemen, maar worden ook een belangrijk hulpmiddel voor wetenschappelijk onderzoek. In zeer verschillende contexten - van tropische klimaten tot Europese landbouwlandschappen - blijkt optimalisatie op moduleniveau essentieel voor het begrijpen, voorspellen en verbeteren van de prestaties van de fotovoltaïsche systemen van de toekomst.

‍