Termografía de huertas fotovoltaicas

El mayor conocimiento a nivel mundial del medio ambiente y del riesgo de agotar las fuentes de energía no renovables, ha propiciado el uso de fuentes alternativas renovables. La energía solar es una fuente de energía inagotable la cual, gracias a los programas de soporte a la construcción de huertas solares, es la más utilizada. La necesidad de operar sin averías la planta se consigue con una alta calidad en el montaje, así como un programa de mantenimiento periódico y de inspección de los paneles. Un método rápido, barato y eficaz para inspeccionar grandes áreas de paneles solares es el análisis térmico utilizando la cámara termográfica Workswell WIRIS instalada en un dron.

Exposición del problema

Cada panel se compone generalmente de 36 a 96 células de silicio cristalino que trabajan mediante el principio del efecto fotovoltaico. Este es un principio muy simple que, sin embargo, en la práctica está influenciado por un gran número de circunstancias que perturban el proceso de producción y uso. Durante la producción y después durante la instalación y el uso de las plantas fotovoltaicas, pueden sucederse circunstancias que provoquen defectos durante la vida útil o afecten al rendimiento de los paneles. El defecto material más conocido es el denominado defecto por remolino, causado por la inyección de mezclas de oxígeno en el material durante la producción de lingotes de silicio.

Los defectos de proceso son los defectos causados por la mala construcción y por un incorrecto uso de los paneles. Para el usuario, esto puede referirse a los daños mecánicos producidos por un uso descuidado (arañazos, grietas, o células rotas) o que las superficies hayan quedado cubiertas por suciedad por culpa de un mantenimiento insuficiente. A menudo hay una interrupción en la integridad de las capas individuales del panel causado ya sea por los efectos de las tensiones internas en la célula o por dispersión de impurezas en el material de silicio durante el proceso de fabricación.

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La mayoría de los defectos mencionados dan como resultado la aparición de puntos calientes. Es estos puntos es donde hay un aumento de la recombinación de electrones y agujeros. La energía liberada durante este proceso es radiada en el espacio en forma de calor. Estas manchas térmicas informan de un calentamiento excesivo, la diferencia térmica en comparación con las células que se encuentran en buen estado puede llegar a ser superior a 50ºC. Esto, a menudo, conduce a un daño irreversible en la célula defectuosa, así como en todo el panel. La inspección de las células fotovoltaicas individualmente suele ser una tarea difícil. Algunos paneles se ubican en alturas elevadas como en los tejados de edificios, y además pueden tener grandes superficies, hecho que hace que una inspección visual sea costosa a nivel de tiempo y de coste. La omisión de una inspección periódica, una vez al año (inspección detallada mínimo una vez cada 4 años) , puede conllevar consecuencias fatales en forma de fuego.

Uso de cámaras térmicas durante el diagnóstico de paneles fotovoltaicos

La solución ideal a este problema es el uso de sistemas de imagen térmica, dado que los puntos calientes se verán en la imagen térmica (termograma) de forma significativa, mostrando diferencial de color desde el punto hacia los alrededores. En la mayoría de los casos o bien no es posible o bien es peligroso acercarse a los paneles con una cámara térmica, ya que estos se encuentran en las cubiertas inclinadas de edificios o es difícil poder pasar entre los mismos ya que se encuentran en medio de varios obstáculos (plantas, irregularidades del terreno…). Por esta razón, una solución elegante y eficiente es fijar el equipo Workswell WIRIS a un Drone.

La metodología de dicha medición requiere experiencia en el control del vehículo no tripulado. Es por eso que el piloto de Drone debe estar siempre presente, mientras que el técnico termógrafo encargado del control del sistema de cámaras dará las instrucciones al piloto para indicar en que panel se detectan problemas y es necesario centrar la atención, para obtener imágenes y hacer después el análisis.

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Una buena razón para utilizar la cámara Termográfica desde el aire es el hecho de que las anomalías térmicas se recomienda que se detecten en un ángulo de visión de entre 7º y 90º respecto la superficie del panel. Debido a este requisito, se excluye el uso de cámaras de mano; por el contrario, un dron con una cámara térmica fija en el gimbal cumple fácilmente esta condición. El único factor que puede limitar las condiciones durante el vuelo es la meteorología puesto que puede influir significativamente la precisión de la medida. Una temperatura ambiente de 25ºC con una intensidad de luz solar de 1.000W/m2, y pocas nubes durante el análisis son condiciones ideales. En este caso, la salida de los paneles es suficientemente alta para reflejar y detectar todo tipos de defectos.

Ventajas del sistema Workswell WIRIS

El Workswell WIRIS es un sistema ligero y compacto con una cámara para el espectro visible, cámara térmica y los elementos de control que permiten al usuario controlar de forma rápida toda el área de una planta fotovoltaica. Durante el vuelo, es posible monitorizar las imágenes y verlas en directo, obtener un registro totalmente radiométrico de secuencias de imágenes o de todo el vuelo. Las imágenes registradas pueden ser analizadas posteriormente con el software Workswell CorePlayer, este tiene funciones de medición avanzadas y la opción de producir informes de manera rápida y fácil.

El sistema Workswell WIRIS permite cambiar parámetros de manera remota y, por ejemplo, definir estados de alarmas. Cuando este se seleccione, se mostraran contrastes de color en el termograma, en los puntos donde la temperatura exceda el límite de temperatura seleccionado. Los puntos calientes “puntos resaltados” en la termografía se verán rápidamente permitiendo identificar y focalizar la atención en el punto durante la inspección detallada. La identificación visual de los puntos calientes se encuentra en la opción de configurar manualmente la escala de temperatura. Los colores individuales en la paleta seleccionada muestran la misma temperatura, estos no variaran automáticamente por un cambio en la temperatura de la zona observada como en el caso de los sistemas simples.

Otra característica importante del Workswell WIRIS, que convence a la gente en la selección de este sistema, es que las coordenadas GPS pueden ser almacenadas para cada imagen. Esto es importante dado que muchas inspecciones se llevan a cabo en grandes centrales fotovoltaicas. A partir de las imágenes térmicas debe de ser posible determinar donde hace falta un técnico para un análisis adicional en los paneles sospechosos de estar dañados.

Después de la medición tiene que ser posible realizar un informe donde se notifiquen los problemas. Es por este motivo que con el software Workswell CorePlayer se pueden crear informes de mediciones.

Otra función importante es poder establecer manualmente el rango de temperatura. Sin esta opción, el valor de cada color en la imagen estará constantemente cambiando y no va a poder estar seguro si el panel está mostrando un aumento importante de la temperatura, e indicando un problema o se trata de una desviación menor. En la práctica, se demuestra que esta función puede reducir el tiempo de inspección hasta diez veces.

Resumen

El sistema de imágenes térmicas aéreas se recomienda para cualquier inspección de sistemas fotovoltaicos, tanto antes como después del montaje. También se recomienda hacer inspecciones regulares que aseguren al usuario que obtiene la máxima eficiencia en la recolección de energía y minimizando los costes de reparación. Las inspecciones con cámaras termográficas frente a las inspecciones tradicionales, son mucho más rápidas y fiables. Este método de medición es también mucho más económico que otros sistemas de identificación de defectos en los paneles. Hoy en día, las termografías ya son documentos estándares en reclamaciones y peritajes, además son aceptados por las empresas como pruebas a la hora de notificar defectos.