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Inspección fotovoltaica con dron. Análisis de los paneles solares con UgCS

08/oct./2023 8:04

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Los campos de paneles solares, como cualquier otro objeto de infraestructura artificial, requieren inspecciones periódicas. Usualmente la inspección de campo de paneles solares fotovoltaicos (PV) requiere el uso de dos sensores – cámaras infrarrojas (IR) y de luz diurna, para detectar paneles defectuosos que se calientan debido a problemas de conexión, daño físico o escombros.

 

Inspección fotovoltaica con dron. El dron equipado con cámara térmica es la mejor opción para la inspección de campo de paneles solares, ya que en la mayoría de los casos ahorra costes en comparación con la aviación tripulada y ahorra tiempo en comparación con el control visual con cámara IR de mano.

También se pueden utilizar drones semiprofesionales con cámaras intercambiables como el DJI Matrice 30T, pero esto requerirá el doble de tiempo: para realizar el vuelo de inspección primero con la cámara de luz diurna y luego repetir el vuelo después de cambiar a IR. Para minimizar el tiempo necesario para la inspección, normalmente se utilizan ambos sensores (cámaras) simultáneamente, lo que requiere un dron con suficiente capacidad de despegue.

Defectos detectables

Los dos principales defectos visibles con una cámara de infrarrojos son los problemas de conexión y los daños físicos.
Los problemas de conexión -como cuando un panel o una serie de paneles no están conectados al sistema- impiden que la energía producida por el panel o los paneles fluya por el sistema y llegue a la red, de modo que la energía se convierte en calor y todo el panel o los paneles se calientan ligeramente.

Por ejemplo (véase la figura 1), el panel marcado con Bx7 presenta una temperatura media ligeramente superior a la de otros paneles, por lo que debe comprobarse si presenta defectos o problemas de conexión.

Inspección fotovoltaica con dron.Cuando hay daños físicos en el panel subyacente, se producen pequeñas zonas de calentamiento más extremo, ya que la energía fluye alrededor de la zona dañada y se acumula detrás de ella. Tales defectos pueden ser visibles en la muestra – punto brillante en el rectángulo marcado Bx3 con una temperatura máxima de 169,4 F (76,3 C). También son visibles daños físicos en otras zonas.

Ambos tipos de defectos suelen ser claramente visibles en las imágenes del espectro IR, lo que hace que la localización de los defectos sea relativamente fácil incluso en ortofotos cosidas.

En el espectro visible (con una cámara de luz diurna), normalmente sólo se detectan los restos en los paneles. Ayuda a determinar si el punto caliente es el propio panel calentándose o si son los restos (suciedad, excrementos de pájaros, etc.) los que se calientan.

Las roturas de cristal no suelen ser detectables a menos que el dron vuele muy bajo, ya que las grietas son pequeñas. Sólo en situaciones de daños graves las roturas de cristal serán visibles en las fotos.

Planificación de Misiones de Inspección de Campo de Paneles Solares en UgCS

Inspección fotovoltaica con dron. En general las misiones de inspección de campo de paneles solares con drones son planeadas de la misma manera que las misiones estándar de fotogrametría UAV: estableciendo el área de inspección y optimizando la ruta y los ajustes de la cámara para obtener el mejor resultado para el procesamiento de datos.

 

Selección de GSD

En las misiones de fotogrametría, la distancia de muestreo del terreno (GSD) la define el cliente y es la característica principal de los datos de salida del estudio.

En el caso de la inspección de paneles solares, el cliente debe definir qué defectos deben detectarse. Para detectar paneles con problemas de conexión, la GSD de las imágenes IR debe ser de 25 cm. Para detectar daños físicos o puntos calientes más pequeños que todo el panel, la GSD debe establecerse entre 5 y 16 cm.

Para las misiones de inspección en las que el dron lleva cámaras IR y de luz diurna simultáneamente, la GSD de la cámara de luz diurna no es relevante, ya que producirá imágenes con una GSD mucho mejor que la del sensor IR debido a la baja resolución de las cámaras térmicas. Por ejemplo, una cámara óptica con una lente de 16 mm que coincida con la lente FLIR de 7,5 mm producirá imágenes con una GSD de 1,3 mientras que las imágenes FLIR tienen una GSD de 15,7.

Para las misiones de inspección de paneles solares en las que se utilice un dron con cámaras intercambiables, establezca una GSD > 2 cm, lo que permitirá detectar incluso pequeños restos en los paneles, pero no producirá miles de imágenes en vuelo.

Posición de la cámara

En la mayoría de los casos, la cámara se colocará en la posición nadir. En situaciones en las que el sistema de seguimiento no puede colocarse en un ángulo determinado o en algunos emplazamientos fijos, puede utilizarse una configuración oblicua en función de la hora del día y de la posición del sol.

El ángulo óptimo de los paneles solares para las imágenes térmicas es de 5 a 30 grados para evitar la reflexión y las temperaturas inexactas. Si estas imágenes no pueden obtenerse con la posición nadir de la cámara, el ángulo de la cámara debe ajustarse para garantizar imágenes de los paneles en el rango de ángulos de 5 a 30 grados.

Tratamiento de datos

Se pueden utilizar técnicas estándar de procesamiento de datos de imagen para unir las fotos tomadas con cámaras de luz diurna y de infrarrojos.

Los mapas ortofotográficos de campos de paneles solares relativamente pequeños pueden analizarse manualmente con distintos niveles de zoom.

Sin duda, el uso de UAV para la topografía de áreas o la inspección de infraestructuras ahorra tiempo y costes. Las funciones y herramientas de planificación de misiones con drones de UgCS permiten a los profesionales de los UAV personalizar cada misión según los requisitos de la aplicación.

Artículo escrito en colaboración con Industrial Aerobotics, empresa de Arizona que presta servicios de inspección aérea, topografía y cartografía con vehículos aéreos no tripulados.