พายุเฮอริเคน พายุหิมะ ลูกเห็บ และไฟป่า ล้วนก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อโซลาร์ฟาร์ม ทั้งโดยตรงในรูปแบบของความเสียหายที่มีค่าใช้จ่ายสูงและโดยอ้อมในรูปแบบของแสงอาทิตย์ที่ปิดกั้นและปริมาณไฟฟ้าที่ลดลง นักวิจัยของ Sandia สองคนค้นหาตั๋วบำรุงรักษาจากกว่า 800 โซลาร์ฟาร์มใน 24 รัฐ และรวมข้อมูลนั้นเข้ากับข้อมูลการผลิตไฟฟ้าและบันทึกสภาพอากาศเพื่อประเมินผลกระทบของสภาพอากาศเลวร้ายในโรงงาน โดยการระบุปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพต่ำ พวกเขาหวังว่าจะเพิ่มความยืดหยุ่นของโซลาร์ฟาร์มในสภาพอากาศที่รุนแรง

'การพยายามทำความเข้าใจว่าสภาพอากาศในอนาคตจะส่งผลกระทบต่อโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานของประเทศของเราอย่างไร เป็นสิ่งที่เราต้องดำเนินการอย่างแน่นอน หากเราต้องการให้ภาคพลังงานหมุนเวียนของเรามีความยืดหยุ่นภายใต้สภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลง' ทูชารา กุนดา นักวิจัยอาวุโสของโครงการกล่าว 'ตอนนี้ เรากำลังมุ่งเน้นไปที่เหตุการณ์สภาพอากาศสุดขั้ว แต่ในที่สุด เราจะขยายไปสู่เหตุการณ์ที่เปิดรับแสงเรื้อรัง เช่น ความร้อนจัดอย่างต่อเนื่อง'

พายุเฮอริเคน หิมะ และพายุ โอ้ พระเจ้า!

ทีมวิจัย Sandia ได้ใช้การประมวลผลภาษาธรรมชาติ ซึ่งเป็นประเภทของการเรียนรู้ของเครื่องที่ใช้โดยผู้ช่วยอัจฉริยะ เพื่อวิเคราะห์บันทึกการบำรุงรักษาพลังงานแสงอาทิตย์เป็นเวลา 6 ปีสำหรับคำที่เกี่ยวข้องกับสภาพอากาศที่สำคัญ วิธีการวิเคราะห์ที่ใช้สำหรับการศึกษานี้ได้รับการตีพิมพ์และสามารถใช้ได้ฟรีสำหรับนักวิจัยและผู้ปฏิบัติงานด้านเซลล์แสงอาทิตย์อื่นๆ

'ขั้นตอนแรกของเราคือดูบันทึกการบำรุงรักษาเพื่อตัดสินใจว่าเหตุการณ์สภาพอากาศใดที่เราควรดู' กันดากล่าว 'ชุมชนเซลล์แสงอาทิตย์พูดถึงลูกเห็บเป็นจำนวนมาก แต่ข้อมูลในบันทึกการบำรุงรักษาบอกเล่าเรื่องราวที่แตกต่างออกไป'

แม้ว่าพายุลูกเห็บมักจะมีค่าใช้จ่ายสูง แต่ก็ไม่ปรากฏในบันทึกการบำรุงรักษาโซลาร์ฟาร์ม น่าจะเป็นเพราะผู้ปฏิบัติงานมักจะบันทึกความเสียหายจากลูกเห็บในรูปแบบของการเคลมประกัน กันดากล่าว เธอกลับพบว่ามีการกล่าวถึงพายุเฮอริเคนในบันทึกการบำรุงรักษาที่เกี่ยวข้องกับสภาพอากาศเกือบ 15% ตามด้วยข้อกำหนดสภาพอากาศอื่นๆ เช่น หิมะ พายุ ฟ้าผ่า และลม

“พายุเฮอริเคนบางลูกสร้างความเสียหายให้กับโครงสร้าง ซึ่งเป็นโครงสร้างที่ยึดแผงไว้ เนื่องจากลมแรง” นิโคล แจ็คสัน ผู้เขียนนำรายงานกล่าว 'ปัญหาสำคัญอื่น ๆ ที่เราเห็นจากบันทึกการบำรุงรักษาและการพูดคุยกับพันธมิตรในอุตสาหกรรมของเราคือ น้ำท่วมปิดกั้นการเข้าถึงไซต์ ซึ่งทำให้กระบวนการเปิดโรงงานกลับมาล่าช้า'

การใช้แมชชีนเลิร์นนิงเพื่อค้นหาปัจจัยที่สำคัญที่สุด

ต่อไปพวกเขารวมข้อมูลการผลิตไฟฟ้าในโลกแห่งความเป็นจริงมากกว่าสองปีจากฟาร์มโซลาร์ฟาร์มมากกว่า 100 แห่งใน 16 รัฐเข้ากับข้อมูลสภาพอากาศในอดีตเพื่อประเมินผลกระทบของสภาพอากาศเลวร้ายต่อโซลาร์ฟาร์ม พวกเขาใช้สถิติเพื่อค้นหาว่าพายุหิมะมีผลกระทบต่อการผลิตไฟฟ้าสูงสุด รองลงมาคือพายุเฮอริเคนและพายุอื่นๆ กลุ่มทั่วไป

จากนั้นจึงใช้อัลกอริธึมการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อค้นหาปัจจัยที่ซ่อนอยู่ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพต่ำจากเหตุการณ์สภาพอากาศเลวร้ายเหล่านี้

“สถิติทำให้คุณเป็นส่วนหนึ่งของภาพ แต่แมชชีนเลิร์นนิงมีประโยชน์จริง ๆ ในการชี้แจงว่าตัวแปรที่สำคัญที่สุดเหล่านั้นคืออะไร” แจ็คสันซึ่งส่วนใหญ่ทำการวิเคราะห์ทางสถิติและส่วนการเรียนรู้ของเครื่องของโครงการกล่าว 'ไซต์ตั้งอยู่หรือไม่ ไซต์มีอายุเท่าใด มีการส่งตั๋วบำรุงรักษาจำนวนเท่าใดในวันที่มีเหตุการณ์สภาพอากาศหรือไม่ เราลงเอยด้วยชุดตัวแปรและการเรียนรู้ของเครื่องถูกนำมาใช้ ที่สำคัญที่สุด'

เธอพบว่าทั่วกระดาน โซลาร์ฟาร์มรุ่นเก่าได้รับผลกระทบมากที่สุดจากสภาพอากาศเลวร้าย ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งสำหรับสิ่งนี้คือโซลาร์ฟาร์มที่เปิดดำเนินการมานานกว่าห้าปีมีการสึกหรอมากขึ้นจากการสัมผัสกับองค์ประกอบต่างๆ อีกต่อไป แจ็คสันกล่าว

กุนดาตกลงพร้อมเสริมว่า 'งานนี้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่องและการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่าโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ยังคงทำงานได้ตามที่ตั้งใจไว้'

สำหรับพายุหิมะซึ่งเป็นประเภทพายุที่มีผลกระทบต่อการผลิตไฟฟ้ามากที่สุดโดยไม่คาดคิด ตัวแปรที่สำคัญที่สุดรองลงมาคือระดับแสงแดดที่ต่ำ ณ ตำแหน่งนั้นเนื่องจากมีเมฆปกคลุมและปริมาณหิมะ ตามด้วยลักษณะทางภูมิศาสตร์หลายประการของฟาร์ม

สำหรับพายุเฮอริเคน - โดยเฉพาะเฮอริเคนฟลอเรนซ์และไมเคิล - ปริมาณน้ำฝนและระยะเวลาของพายุเฮอริเคนที่ใกล้ที่สุดมีผลกระทบสูงสุดต่อการผลิตตามอายุ ความเร็วลมต่ำอย่างน่าประหลาดใจมีความสำคัญ อาจเป็นเพราะเมื่อมีการคาดการณ์ความเร็วลมสูง โซลาร์ฟาร์มจะปิดตัวลงชั่วคราวเพื่อให้พนักงานสามารถอพยพออกไปได้โดยไม่ทำให้เกิดการผลิต Gunda กล่าว

การขยายแนวทางสู่ไฟป่า โครงข่าย

ในฐานะสถาบันวิจัยที่เป็นกลางในพื้นที่นี้ แซนเดียสามารถร่วมมือกับพันธมิตรในอุตสาหกรรมหลายรายเพื่อทำให้งานนี้เป็นไปได้ “เราจะไม่สามารถทำโครงการนี้ได้หากไม่มีความร่วมมือเหล่านั้น” กันดากล่าว

ทีมวิจัยกำลังทำงานเพื่อขยายโครงการเพื่อศึกษาผลกระทบของไฟป่าต่อโซลาร์ฟาร์ม เนื่องจากไม่มีการกล่าวถึงไฟป่าในบันทึกการบำรุงรักษา พวกเขาจึงไม่สามารถศึกษาสำหรับบทความนี้ได้ ผู้ประกอบการไม่หยุดที่จะเขียนรายงานการบำรุงรักษาเมื่อโซลาร์ฟาร์มของพวกเขาถูกคุกคามจากไฟป่า Gunda กล่าว 'งานนี้เน้นย้ำถึงความเป็นจริงของข้อจำกัดด้านข้อมูลบางอย่างที่เราต้องเผชิญเมื่อศึกษาเหตุการณ์สภาพอากาศสุดขั้ว'

'สิ่งที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับงานนี้ก็คือ เราสามารถพัฒนาแนวทางที่ครอบคลุมในการผสานรวมและวิเคราะห์ข้อมูลประสิทธิภาพ ข้อมูลการดำเนินงาน และข้อมูลสภาพอากาศ' แจ็คสันกล่าว 'เรากำลังขยายแนวทางไปสู่ไฟป่าเพื่อตรวจสอบผลกระทบต่อประสิทธิภาพการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์โดยละเอียดยิ่งขึ้น'

ขณะนี้นักวิจัยกำลังขยายงานนี้เพื่อดูผลกระทบของสภาพอากาศเลวร้ายบนกริดไฟฟ้าทั้งหมด เพิ่มข้อมูลการผลิตเพิ่มเติม และตอบคำถามเพิ่มเติมเพื่อช่วยให้กริดปรับตัวเข้ากับสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงและเทคโนโลยีที่กำลังพัฒนา

งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนจากสำนักงานเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ของกระทรวงพลังงาน และดำเนินการร่วมกับห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ