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Mettre en lumière la technologie des drones dans la révolution de l'énergie solaire

Comment les inspections solaires par drone augmentent l'efficacité des centrales solaires modernes

By DJI Enterprise DJI Enterprise
juin 1, 2021

Alors que l'humanité sort lentement dans la lumière et que sa dépendance à l'égard des combustibles fossiles diminue, l'énergie solaire occupe le devant de la scène dans la révolution des énergies propres. Au cours des dix dernières années, la capacité mondiale d'énergie solaire installée a augmenté de 1 454 %, passant de 40 gigawatts (GW) en 2010 à 583,5 GW en 2020. D'ici 2024, on prévoit que cette capacité dépassera les 1 400 GW dans le monde.

Drone Flying Over Solar Plant

Pour répondre à ces demandes, la taille et la capacité des centrales solaires augmentent également de manière exponentielle. Cependant, la mise à l'échelle de l'énergie solaire apporte de nouveaux défis. Afin de maintenir le rendement des centrales solaires et de les faire fonctionner à leur efficacité maximale, les opérateurs doivent effectuer des inspections régulières des panneaux solaires, en vérifiant qu'ils ne sont pas endommagés ou encrassés, ce qui pourrait réduire l'efficacité et par extension la rentabilité de la centrale. 

Alors qu’à l’origine cela se faisait manuellement, la taille toujours croissante des centrales solaires modernes fait que cette solution n'est plus viable financièrement. Même pour les petits sites, les entreprises d'énergie solaire doivent installer plusieurs milliers de panneaux solaires répartis sur de grandes surfaces, ce qui représente un défi énorme, sans parler des coûts.

Drone Solar Inspection Pilots

Voici Drone Visual, l'entreprise technologique brésilienne qui a introduit de nouveaux drones à panneaux solaires sur trois sites couvrant une superficie totale de 10 km2 et contenant quelque 900 000 modules solaires individuels. Pour une zone de cette taille, les inspections manuelles se sont avérées à la fois coûteuses et imprécises. Cependant, en effectuant des inspections de panneaux solaires à l'aide de drones, une équipe de deux personnes est désormais capable d'inspecter chaque module solaire en 13 jours seulement, ce qui permet d'identifier rapidement les panneaux endommagés ou sales et de rendre les sites beaucoup plus viables pour maintenir et continuer à fonctionner au maximum de leur capacité.

Comment maintenir la capacité solaire de pointe

Un certain nombre de problèmes peuvent avoir un impact sur l'efficacité et le rendement des modules solaires, notamment la saleté, les diodes ou les cellules défectueuses, et des dommages plus importants sur l'ensemble du panneau. La saleté en particulier est l'un des problèmes les plus courants pour la plupart des installations solaires. La Solar Energy Power Association note que les panneaux solaires sales peuvent perdre jusqu'à 20 % de leur rendement énergétique, alors que le National Renewable Energy Laboratory estime que ce chiffre est encore plus élevé, à 25 %. Des recherches plus récentes ont montré qu'un panneau solaire sale peut perdre jusqu'à 50 % de son efficacité par rapport à un panneau propre. Des pertes aussi énormes ont un impact significatif sur l'efficacité de toute une installation solaire, ce qui réduit les profits et rend les grandes fermes solaires modernes beaucoup moins viables.

Cependant, pour des sites de la taille de fermes solaires modernes, les inspections de panneaux solaires sont extrêmement difficiles. Traditionnellement, une armée de travailleurs équipés d'instruments d'inspection manuels parcourait à pied l'ensemble de l'installation solaire, vérifiant le rendement des cellules individuelles pour détecter les défauts. En raison de la taille même des installations, les inspections manuelles signifient souvent que seul un petit pourcentage de panneaux solaires peut être contrôlé de façon routinière et, au lieu de cela, les installations sont souvent inspectées par échantillonnage et extrapolation. Dans certains cas, seulement 2 à 3 % d'une installation sont évalués et analysés, ce qui donne lieu à des rapports très imprécis. De plus, même lorsqu'il s'agit d'un simple échantillonnage, les inspections manuelles sont des opérations extrêmement longues qui nécessitent une main-d'œuvre immense et qui ont un coût important, ce qui, là encore, gruge les profits et limite l'efficacité des grandes installations modernes. 

Air to Air Drone Over Solar Panels

Pour relever ce défi, Drone Visual utilise le drone Matrice 210 RTK V2 (M210 RTK V2) de DJI avec une caméra thermique Zenmuse XT2 montée. Cela permet aux opérateurs d'effectuer de manière rentable des inspections visuelles et thermiques de tous leurs panneaux solaires afin de maintenir l'ensemble de l'installation en fonctionnement à un niveau d'efficacité maximal et de maximiser les rendements. 

La solution d'inspection solaire par drone

Lors d'une inspection solaire par drone, un M210 est piloté manuellement à une hauteur de 50 m en suivant des trajectoires de vol horizontales d'ouest en est. Avec un champ de vision (FOV) d'inspection suffisamment grand pour que la XT2 puisse capturer deux chaînes de modules à la fois, les opérateurs capturent systématiquement des images thermiques et visuelles de l'ensemble du site.

Drone Visual Thermal Comparison

Une fois les images capturées, Drone Visual utilise ensuite les outils FLIR pour analyser les images en vue de leur post-traitement et de la génération de rapports. Les rapports fournissent un simple aperçu de la température de chaque panneau, ce qui permet aux opérateurs d'identifier rapidement les unités défectueuses et d'envoyer des équipes pour enquêter et réparer ou nettoyer ces unités.

Drone Solar Inspection Report Sample

Les images visuelles constituent un moyen simple et efficace d'identifier les problèmes non électriques tels que la salissure, l'ombrage ou les nids d'animaux. L'imagerie thermique, cependant, fonctionne en tandem avec les images visuelles pour identifier les points chauds sur les panneaux solaires qui peuvent indiquer des problèmes électriques et non électriques.

Comme le but d'un panneau est d'absorber l'énergie solaire, si la caméra thermique capte des niveaux de chaleur trop élevés, cela indique que le panneau ne fonctionne pas à pleine capacité et qu'il y a un problème tel qu'une cellule ou une diode de dérivation défectueuse, de la saleté ou de la poussière, ou un dommage au panneau. Cela signifie qu'à distance, les opérateurs sont en mesure non seulement d'identifier un problème, mais surtout de déterminer la nature du problème, ce qui augmente considérablement l'efficacité et la rapidité de toute action réactive requise. 

Solar Panel is Broken

Bypass diode is defective

Solar Cell Malfunction

Solar Panels are Dirty

Inspections par drone vs inspections manuelles pour les panneaux solaires

Avant l'utilisation des drones, les inspections sur les trois sites étaient effectuées manuellement, en vérifiant les panneaux individuels avec des équipements portatifs. Cependant, étant donné la taille des sites solaires, les inspections manuelles ne pouvaient être effectuées que par échantillonnage. Cela signifie que seuls 2 à 3 % des modules étaient analysés lors d'une inspection et que les résultats extrapolés étaient, comme on peut le comprendre, très imprécis. Des centaines, voire des milliers, de défauts pourraient ne pas être corrigés. 

En revanche, avec une inspection solaire par drone, chaque module est analysé, et les rapports qui en résultent deviennent immensément plus précis et précieux. En utilisant un drone à panneaux solaires, deux personnes seulement ont pu inspecter en 13 jours la totalité de la zone combinée de 10 km2, identifiant 6 000 anomalies sur les trois centrales solaires.

Drone Solar Inspection Remote Controller

En même temps, les instruments utilisés pour les inspections manuelles sont souvent très complexes, ce qui donne lieu à des rapports difficiles à lire et à mettre en œuvre. En comparaison, les rapports établis à partir des images thermiques ont rendu l'analyse beaucoup plus simple, permettant aux opérateurs de rapidement identifier les problèmes et prendre des mesures correctives.

Il y a également des avantages en matière de santé et de sécurité. En opérant à distance, les drones réduisent la nécessité pour les travailleurs d'opérer dans des environnements à haute tension dangereux. En outre, l'utilisation de drones signifie également que les inspections ne sont pas entravées par les limitations des terrains accidentés, ce qui apporte une plus grande flexibilité dans la construction et l'emplacement des centrales solaires. 

Les drones, l'outil indispensable pour les inspections de panneaux solaires

Mis à part les centrales solaires, les drones sont déjà utilisés par d'autres industries dans divers scénarios d'inspection de drones similaires. Alors que Drone Visual a utilisé le drone M210 RTK V2 de DJI équipé d'une caméra thermique XT2, la nouvelle configuration M300 avec H20T a rapidement été adoptée pour d’autres scénarios. La M300 RTK est le drone commercial phare de DJI et, grâce à ses nombreuses fonctions et capacités, il a été décrit comme «∘l'outil rêvé des inspecteurs∘». Avec une charge utile maximale plus élevée de 2,7 kg, la M300 possède l'une des endurances les plus élevées de tous les appareils de DJI, capable d'assurer des temps de vol allant jusqu'à 55 minutes (sans charge utile).

Si, comme le M210, la M300 peut être équipée de la XT2, le véritable point fort de la M300 est la gamme de caméras H20, qui a été spécialement conçue pour ce drone. Première solution de capteur hybride de DJI, la H20T est une puissante charge utile intégrée qui permet aux opérateurs de tout capturer, de près ou de loin, et ce, tant en thermique qu'en couleur réelle. Et, contrairement à la XT2, la H20 est également doté de capacités de zoom et de grand angle, ce qui rend les inspections de panneaux solaires nettement plus rapides et plus faciles.

Drone Solar Inspection Pilots and Truck

Résumé

Alors que la demande en énergie propre augmente dans le monde entier, la taille des fermes solaires augmente de façon exponentielle pour compenser. Cependant, l'augmentation de la taille des fermes entraîne une série de défis que la technologie des drones est la mieux placée pour relever. Grâce aux inspections solaires par drone, Drone Visual a permis aux opérateurs d'inspecter chaque panneau de leurs trois sites solaires en 13 jours seulement - ce qui aurait été impossible à réaliser manuellement - en identifiant un nombre important de problèmes qui, autrement, réduisaient la rentabilité des installations. En permettant aux opérateurs de surveiller et d'entretenir les panneaux de manière beaucoup plus complète, et à une fraction du coût, la technologie de drone devient un outil fondamental pour construire des centrales solaires plus grandes et meilleures, fournissant plus d'énergie propre à un plus grand nombre de personnes.

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Tags: Électricité, Énergie

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