Tools for Researching the Parameters of Photovoltaic Modules

Abstract

У цій роботі розглянуто критичні виклики у дослідженнях відновлюваної енергетики, особливо в складних умовах експлуатації, спричинених військовим конфліктом в Україні. Попри значні втрати інфраструктури внаслідок збройного конфлікту (13 % сонячної та 70 % вітрової енергетики), Україна зберігає зобов'язання досягти 27 % відновлюваної енергії в кінцевому споживанні до 2030 року. Проте воєнні умови створюють унікальні виклики для наукових досліджень: лабораторії вразливі до ракетних ударів і часто потребують евакуації. У цій роботі представлено інноваційні портативні лабораторні стенди, призначені для комплексного аналізу та моніторингу параметрів фотоелектричних (ФЕ) модулів. Ці портативні платформи, що інтегрують сучасні мікроконтролери, датчики та блоки обробки даних, уможливлюють ефективний моніторинг у реальному часі та оцінювання параметрів ФЕ-модулів, підвищуючи тим самим їхню експлуатаційну ефективність і надійність. Розроблено та детально описано два різні портативні лабораторні комплекси: перший зосереджений на вимірюваннях напруги й струму в реальному часі, а другий, названий сканером параметрів фотоелектричного модуля (СПФЕМ), робить акцент на зборі даних, дистанційному передаванні даних та інтеграції з базою даних для подальшого аналізу. Це дослідження надає необхідні інструменти для забезпечення безперервності наукової діяльності та практичної підготовки студентів і дослідників за умов триваючих загроз безпеці. Представлені системи суттєво сприяють оптимізації роботи ФЕ-систем в Україні та підкреслюють необхідність постійної адаптації й технологічного вдосконалення інфраструктури відновлюваної енергетики.This paper addresses critical challenges in renewable energy research, particularly under the difficult operational conditions caused by the military conflict in Ukraine. Despite significant infrastructure loss due to the armed conflict (13% of solar and 70% of wind power), Ukraine maintains a commitment to reach 27% renewable energy in final consumption by 2030. However, the wartime conditions present unique challenges to scientific research, with laboratories vulnerable to missile strikes and frequently requiring evacuation. This paper introduces innovative portable laboratory stands designed for comprehensive analysis and monitoring of photovoltaic (PV) module parameters. These portable platforms, integrating advanced microcontrollers, sensors, and data-processing units, enable effective real-time monitoring and parameter estimation of PV modules, thereby enhancing their operational efficiency and reliability. Two distinct portable laboratory setups were developed and are detailed: the first focuses on real-time voltage and current measurements, while the second, termed the photovoltaic module parameter scanner (SPFEM), emphasizes data collection, remote data transmission, and database integration for subsequent analysis. This research provides essential tools for ensuring continuity in scientific activities and practical training for students and researchers amidst the ongoing security threats. The presented systems significantly contribute to optimizing the performance of PV systems in Ukraine and underscore the necessity for continuous adaptation and technological advancement in renewable energy infrastructure.