Micheli, Leonardo and Smestad, Greg P. and Khan, Muhammad Zahid and Lange, Katja and Almughary, Huda M.I. and Abrim, Mounir and Alamat, Yanal and Anderson, Cody B. and Bentouba, Said and Figgis, Benjamin and Fuke, Pavan and Hachicha, Ahmed Amine and Karim, Mounia and Kottantharayil, Anil and Alfredo A., Martinez-Morales and Ahmed Alami, Merrouni and Douglas, Olivares and Giovanni, Picotti and Jorge, Rabanal-Arabach and Wiesinger, Florian and Ilse, Klemens (2023) Soiling in Solar Energy Systems: The Role of the Thresholding Method in Image Analysis. Solar RRL. Wiley. doi: 10.1002/solr.202300654. ISSN 2367-198X.
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Abstract
The use of image analysis has often been suggested as a practical way to monitor the soiling accumulated on the surfaces of solar energy conversion devices. Indeed, the deposited soiling particles can be counted and characterized to calculate the area they cover, and this area can be converted into an energy loss. However, several particle counting methodologies exist and can lead to dissimilar results. This work focuses on the role of thresholding, an essential step where particles are distinguished from a background based on the pixel brightness. Sixteen automatic thresholding methods are assessed using 13 200 micrographs of glass coupons soiled at nine locations globally. In low-to-intermediate soiling conditions, the “Triangle” method is found to return the minimum coefficient of variation and a mean deviation closer to zero. On the other hand, methods assuming a bimodal distribution of pixel brightness underestimate the area coverage. In addition, since soiling can be unevenly distributed over a surface, different loss estimations can be returned when the same image analysis process is used on different spots on a sample’s surface. For these reasons, image analysis should be repeated at multiple locations on each investigated surface.
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/199848/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | Soiling in Solar Energy Systems: The Role of the Thresholding Method in Image Analysis | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | 25 November 2023 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Journal or Publication Title: | Solar RRL | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1002/solr.202300654 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Publisher: | Wiley | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 2367-198X | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | concentrating solar thermal, image analyses, photovoltaics, soiling, thresholds | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Materials and Technologies for the Energy Transition | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | High-Temperature Thermal Technologies | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | E SW - Solar and Wind Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | E - Condition Monitoring | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | other | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Institute of Solar Research > Qualification | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Wiesinger, Florian | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 06 Dec 2023 12:04 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 12 Nov 2024 15:01 |
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