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Cómo inspeccionar granjas de placas solares con drones

DJI ARS Madrid,

La industria solar está creciendo exponencialmente, ya que se estima que hay más de 300 GW de capacidad en el mundo. Los proveedores de operaciones y mantenimiento son responsables del mantenimiento de grandes sistemas fotovoltaicos (granjas solares) y cada vez más recurren a los drones para reducir los costos de mantenimiento y aumentar la generación de energía.

 


¿Por qué los drones son útiles para las tareas de inspección de las placas solares?

  • Detección de Fallos mediante imágenes térmicas aéreas: Existen 3 categorías principales de fallos que pueden detectarse mediante imágenes térmicas aéreas:
    • Fallos del módulo: Estos incluyen puntos calientes individuales en las celdas, fallos de diodos, módulos rotos o sucios, problemas de recubrimiento y empañamiento y calentamiento de la caja de conexiones.
    • Fallos del sistema y de la cadena: Problemas de cableado (polaridad inversa, cables deshilachados), problemas del controlador de carga y fallos del inversor y de los fusibles.
    • Montaje y equilibrio del sistema: El montaje de los módulos hecho de forma errónea puede considerarse un problema importante.
  • Comunicación con los clientes: Establecer de antemano, y acordar con el cliente, cuales son exactamente los objetivos que va a tener la inspección es algo muy importante. Algunos clientes pueden simplemente verificar que una nueva granja solar recién construida está operativa y otros clientes pueden estar interesados en la detección defectos más importantes, como cadenas fuera de línea y polaridad invertida. Otros pueden estar evaluando la realización de una reclamación de garantía y solicitar una evaluación completa (incluidos fallos del tamaño de una celda). Y algunos clientes pueden estar interesados en incorporar drones como parte de una estrategia de operación y mantenimiento a más largo plazo y pueden desear evaluar los cambios en el activo a lo largo del tiempo.


¿Cuál es el coste de las inspecciones de parques solares con drones?
Los proveedores de servicios de drones calculan generalmente los costes por hectáreas o acres, pero los administradores de activos solares pagan los servicios por megavatios (MW). Las instalaciones solares más antiguas generalmente requieren de 2,5 a 3,5 hectáreas / MW, mientras que las instalaciones más nuevas solo necesitan 2 hectáreas / MW. Se bebe fijar el precio de acuerdo con la capacidad de la placa de identificación, que normalmente será en potencia de CC a potencia máxima (MWDC).


Equipo de imágenes térmicas
Una cámara térmica para la realización de este tipo de inspecciones debe tener una resolución de 640 x 512 con una lente de 13 mm. Una lente más corta como la de 9 mm tiene un ligero efecto de ojo de pez, y tenemos que aplicar un factor de corrección para localizar defectos. Las lentes de 19 mm tienen un campo de visión demasiado estrecho para esta aplicación. Debe configurarse la cámara para capturar archivos JPEG radiométricos (R-JPEG). Es posible que se desee considerar una configuración de cámara con RGB y térmica, como la DJI Zenmuse XT2. Las imágenes RGB pueden ser útiles para determinar la causa de defectos (por ejemplo, paneles rotos) y pueden revelar la causa de una anomalía térmica (por ejemplo, escombros o excrementos de pájaros).


Planificación del vuelo

  • Altitud: Si se desea crear un mapa térmico radiométrico de todo el sitio, lo idóneo es hacerlo entre los 90 y 120 metros de altura. Esto generalmente se hace con fines de marketing o para ver cadenas que están fuera de línea. Vuele a 60-70 metros si está buscando defectos a nivel de la cuerda o del panel. Vuele a 35 metros o menos si está buscando problemas con diodos o celdas individuales.
  • Superposición: Oriente el eje largo de su cámara térmica (es decir, los 640 píxeles) a lo largo de la cuerda. Use una superposición alta (en la dirección de vuelo) y una superposición lateral baja entre pasadas (lo suficiente para que no se pierda ni una cuerda en su próxima pasada).
  • Software de planificación de vuelos: La aplicación DJI GS Pro es idónea para ejecutar su misión. Establezca el ángulo de la trayectoria de vuelo para que sea paralelo a las cuerdas. No se limite a delinear toda la granja solar y presionar "ir". La mayoría de las grandes instalaciones solares tienen grandes secciones con límites "naturales" que se pueden volar con 1-2 baterías. Varias aplicaciones de planificación de vuelos (incluida DJI GS Pro) ofrecen la posibilidad de cargar shapefiles. Raptor Maps puede proporcionarle varios shapefiles de 1 batería para toda su granja solar antes de su vuelo.
  • Destello: Los altos niveles de irradiación solar (es decir, un día soleado) son buenos. El sol acentúa la diferencia entre componentes defectuosos y normales. Los módulos que funcionan correctamente convierten esta energía solar en electricidad, mientras que los módulos que funcionan mal se calientan. Con el sol, sin embargo, viene el resplandor. El deslumbramiento provocará un efecto de "oscurecimiento" en las  imágenes, ya que los paneles reflejarán el sol directamente en su cámara. Para evitarlo, los mejores momentos para volar son por la mañana y por la tarde a última hora. Si está volando sobre un sistema con bastidores de inclinación fija, no haga coincidir el ángulo de los paneles con su gimbal de cámara.
  • Comprobación de sus datos: Los clientes se preocupan por los datos, no por su vuelo. Para minimizar riesgos, utilice 2 tarjetas de memoria e intercambie y haga una copia de seguridad durante cada cambio de batería. Asegúrese de recopilar imágenes radiométricas (R-JPEG) después de cada vuelo. Las miniaturas normalmente serán en escala de grises, la resolución será de 640 x 512 (no de 1280 x 720) y podrá manipular el control deslizante de temperatura en FLIR Tools o en la aplicación Raptor.
  • Localización de defectos: Se pueden utilizar varios métodos para localizar defectos cuando recibimos los datos. Si está volando a gran altitud y busca defectos grandes (por ejemplo, cadenas fuera de línea), normalmente hay suficiente contexto en la imagen para localizar la fila donde se produce el defecto. Para defectos de nivel de módulo y más pequeños, Raptor Maps usa una combinación de latitud, longitud, altitud, rumbo de cardán y paso de gimbal de cámara. Si sus R-JPEG no contienen estos metadatos (por ejemplo, FLIR Vue Pro R), deberá proporcionar registros de vuelo. El uso de RTK GPS mejorará la precisión, pero no es un requisito.


Incorporación de planos conforme a obra
El "as-built" es el plano de ingeniería que refleja el diseño real de la granja solar. Los As-builts generalmente contienen un número de designación para cada cadena, y estos números (con suerte) se incrementan de manera lógica. Raptor Maps hace una georreferenciación de los planos de construcción y anota los defectos directamente en el documento para que los proveedores de Operaciones y Mantenimiento solar puedan dirigir a sus equipos a la ubicación específica del problema. Esto también ayuda a realizar un seguimiento de los cambios en la granja a lo largo del tiempo. Si su cliente no puede proporcionar un plano de construcción, entonces debe inspeccionar el sitio en RGB con un 80% de superposición y superposición lateral. El ortomosaico generado a partir de estas imágenes puede servir como plano de construcción. Al usar un ortomosaico RGB, el software puede crear un esquema de numeración lógica para ayudar a sus clientes a localizar defectos.

Artículos sobre solar fotovoltaica | 30 de noviembre de 2020

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