Mentre l'umanità si allontana lentamente dal baratro e dalla sua dipendenza dai combustibili fossili, l'energia solare è ormai al centro della rivoluzione dell'energia pulita. Negli ultimi 10 anni, la capacità globale di energia solare installata è aumentata di un incredibile 1.454%, da soli 40 gigawatt (GW) nel 2010 a una stima di 583,5 GW nel 2020. Si prevede che entro il 2024 raggiungerà più di 1.400 GW in tutto il mondo.
Per soddisfare queste esigenze, anche le dimensioni e la capacità degli impianti solari stanno crescendo in modo esponenziale. Tuttavia, l’ascesa del solare comporta nuove sfide. Al fine di mantenere la produzione degli impianti solari e mantenerli in funzione al massimo dell'efficienza, gli operatori devono eseguire regolari ispezioni dei pannelli solari, controllando eventuali danni o sporcizia, che potrebbero ridurre l'efficienza e per estensione la redditività dell'impianto.
Mentre tradizionalmente questo sarebbe condotto manualmente, le dimensioni sempre maggiori dei moderni impianti solari fanno sì che questa soluzione non sia più finanziariamente sostenibile. Anche per i siti più piccoli, le società di energia solare devono installare molte migliaia di pannelli solari distribuiti in grandi aree e questo rappresenta una sfida enorme, per non parlare del costo.
Enter Drone Visual, società tecnologica con sede in Brasile, ha introdotto nuovi droni per pannelli solari in tre siti che coprono un'area combinata di 10 km2 e contengono circa 900.000 moduli solari individuali. Per un'area di queste dimensioni, le ispezioni manuali si sono rivelate sia costose che imprecise. Tuttavia, conducendo ispezioni dei pannelli solari con i droni, un team di sole due persone è ora in grado di ispezionare ogni singolo modulo solare in soli 13 giorni, identificando rapidamente i pannelli danneggiati o sporchi e rendendo i siti molto più praticabili da mantenere e continuare a funzionare alla massima capacità.
Come mantenere la capacità solare massima
Qualsiasi tipo di problema può influire sull'efficienza e sulla resa dei moduli solari, inclusi sporco, diodi o celle difettosi e danni più sostanziali all'intero pannello. La sporcizia in particolare è una delle sfide più comuni per la maggior parte degli impianti solari. La Solar Energy Power Association rileva che i pannelli solari sporchi possono perdere fino al 20% della loro produzione di energia, mentre il National Renewable Energy Laboratory mette questa cifra ancora più alta, al 25%. Ricerche più recenti hanno dimostrato che un pannello solare sporco può perdere fino al 50% della sua efficienza rispetto a uno pulito. Tali enormi perdite hanno un impatto significativo sull'efficienza di un intero impianto solare, intaccando i profitti e rendendo i parchi solari moderni su larga scala molto meno redditizi.
Tuttavia, per siti delle dimensioni di moderni parchi solari, le ispezioni dei pannelli solari sono estremamente difficili. Tradizionalmente, un esercito di lavoratori equipaggiati con strumenti di ispezione portatili percorreva a piedi l'intero impianto solare, controllando l'uscita delle singole celle per i difetti. A causa delle dimensioni degli impianti, le ispezioni manuali spesso significano che solo una piccola percentuale di pannelli solari può essere controllata di routine e, invece, gli impianti spesso ottengono ispezioni tramite campionamento ed estrapolazione. In alcuni casi, solo il 2-3% di una pianta viene valutato e analizzato risultando in rapporti altamente imprecisi. Inoltre, anche quando si effettua solo il campionamento, le ispezioni manuali sono operazioni estremamente dispendiose in termini di tempo che richiedono immensa manodopera a un costo significativo, ancora una volta intaccando i profitti e limitando l'efficacia degli impianti moderni su larga scala.
Per superare questa sfida, Drone Visual utilizza il drone Matrice 210 RTK V2 (M210 RTK V2) di DJI con una termocamera Zenmuse XT2 montata. Ciò consente agli operatori di condurre in modo economico ispezioni visive e termiche di tutti i loro pannelli solari per mantenere l'intero impianto operativo alla massima efficienza e massimizzare i rendimenti.
La soluzione per l'ispezione solare dei droni
Durante un'ispezione solare con un drone, un M210 viene pilotato manualmente ad un'altezza di 50 m, seguendo percorsi di volo orizzontali da Ovest a Est. Con un campo visivo di ispezione (FOV) sufficientemente ampio da consentire all'XT2 di acquisire due stringhe di moduli alla volta, gli operatori acquisiscono sistematicamente immagini termiche e visive dell'intero sito.
Una volta acquisite le immagini, Drone Visual utilizza gli strumenti FLIR per analizzare le immagini per la post-elaborazione e la generazione di report. I rapporti forniscono una semplice panoramica della temperatura di ciascun pannello, consentendo agli operatori di identificare rapidamente le unità difettose e inviare squadre per indagare e riparare o pulire tali unità.
Le immagini visive forniscono un modo semplice ed efficiente per identificare problemi non elettrici come sporco, ombreggiature o nidificazione di animali. La termografia, tuttavia, funziona in tandem con le immagini visive per identificare i punti caldi sui pannelli solari che possono indicare problemi sia elettrici che non elettrici.
Poiché lo scopo di un pannello è quello di assorbire l'energia solare, se la termocamera sta rilevando livelli di calore troppo alti, questa è un'indicazione che il pannello non funziona alla sua capacità standard e c'è un problema come una cella difettosa o un diodo di bypass , sporco o polvere o danni al pannello. Ciò significa che a distanza, gli operatori sono in grado non solo di identificare la presenza di un problema, ma soprattutto qual è il problema, aumentando enormemente l'efficienza e la velocità di qualsiasi azione di risposta richiesta.
Ispezioni con drone vs ispezioni manuali per pannelli solari
Prima di utilizzare i droni, le ispezioni nei tre siti sono state eseguite manualmente, controllando i singoli pannelli con apparecchiature portatili. Date le dimensioni dei siti solari, tuttavia, le ispezioni manuali potevano essere condotte solo tramite campionamento. Ciò significa che solo il 2-3% dei moduli veniva analizzato durante un'ispezione e i risultati estrapolati erano comprensibilmente altamente imprecisi. Potenzialmente centinaia, se non migliaia, di difetti sarebbero lasciati irrisolti.
Al contrario, con un'ispezione solare con un drone, ogni modulo viene analizzato e i rapporti risultanti diventano immensamente più accurati e preziosi. Utilizzando un drone per pannelli solari, solo due membri del personale sono stati in grado di ispezionare l'intera area di 10 km2 combinata entro 13 giorni identificando 6.000 anomalie nei tre impianti solari.
Allo stesso tempo, gli strumenti utilizzati per le ispezioni manuali sono spesso molto complessi e risultano in rapporti difficili da leggere e su cui agire. In confronto, i rapporti compilati dalle immagini termiche hanno reso l'analisi molto più semplice, consentendo agli operatori di identificare rapidamente i problemi e intraprendere rapide azioni correttive.
Ci sono anche vantaggi per la salute e la sicurezza. Operando da remoto, i droni riducono la necessità per i lavoratori di operare in ambienti pericolosi ad alta tensione. Inoltre, l'uso dei droni significa anche che le ispezioni non sono ostacolate da limitazioni del terreno accidentato, portando una versatilità di gran lunga maggiore alla costruzione e all'ubicazione degli impianti solari.
Droni come strumento ideale per le ispezioni dei pannelli solari
A parte gli impianti solari, i droni vengono già utilizzati da altre industrie in una varietà di scenari simili di ispezione con i droni. Mentre Drone Visual ha utilizzato il drone M210 RTK V2 di DJI dotato di una termocamera XT2, altri scenari hanno adottato rapidamente la nuova configurazione M300 più H20T. L'M300 RTK è il drone commerciale di punta di DJI e con una gamma di funzioni e capacità è stato descritto come "lo strumento dei sogni di un ispettore". Con un carico utile massimo superiore di 2,7 kg, l'M300 ha una delle più alte resistenze di qualsiasi velivolo DJI, in grado di fornire tempi di volo fino a 55 minuti (senza carico utile).
Mentre, come l'M210, l'M300 può essere equipaggiato con l'XT2, il vero punto di forza dell'M300 è la telecamera di serie H20, che è stata specificamente progettata per questo drone. Come prima soluzione di sensori ibridi di DJI, l'H20T è un potente carico utile integrato che consente agli operatori di catturare tutto, da vicino o a distanza, sia in colori termici che reali. E, a differenza dell'XT2, l'H20 è dotato anche di funzionalità di zoom e grandangolo che rendono le ispezioni dei pannelli solari significativamente più veloci e semplici.
Riepilogo
Con l'aumento della domanda di energia pulita in tutto il mondo, la dimensione dei parchi solari sta aumentando in modo esponenziale. Le dimensioni maggiori, tuttavia, comportano una serie di sfide per le quali la tecnologia dei droni si trova in una posizione privilegiata. Con le ispezioni solari dei droni, Drone Visual ha consentito agli operatori di ispezionare ogni singolo pannello nei loro tre siti solari in soli 13 giorni, cosa che sarebbe stata impossibile da condurre manualmente, identificando un numero significativo di problemi che altrimenti avrebbero ridotto la redditività degli impianti. Consentendo agli operatori di monitorare e mantenere i pannelli in modo molto più completo e ad una frazione del costo, la tecnologia dei droni sta diventando uno strumento fondamentale nella costruzione di impianti solari più grandi e migliori, che forniscono più energia pulita per più persone.
