Ispezione termografica dei pannelli solari con drone

L’ispezione termografica dei pannelli solari utilizza droni dotati di termocamere radiometriche per individuare moduli, celle, diodi e connettori che lavorano a temperature superiori al normale. Seguendo una rotta pianificata sopra l’impianto, il drone acquisisce immagini RGB e termiche abbinate, e i modelli di deep learning di ClearSpot classificano ogni anomalia e producono un report georeferenziato.

L’elaborazione può essere eseguita sulla piattaforma ClearSpot o installata in locale, in base ai requisiti di sicurezza dei dati del proprietario, così i risultati arrivano rapidamente ai team O&M senza modificare la governance dei dati.

Perché l’ispezione termografica dei pannelli solari è importante

La maggior parte dei guasti elettrici in un impianto fotovoltaico si manifesta prima come calore che come un allarme chiaro. Un diodo di bypass guasto, una stringa aperta, una cella fessurata o un connettore allentato alterano il flusso di corrente e il punto in cui l’energia si trasforma in calore. Un rilievo termico rende visibili questi guasti sull’intero sito in un unico volo, così gli operatori possono intervenire prima che causino maggiori perdite di energia o rischi per la sicurezza.

Negli impianti di grandi dimensioni, molti di questi guasti sono nascosti nei dati aggregati: un singolo modulo in circuito aperto o un diodo guasto modifica appena la potenza dell’inverter. L’imaging termico li mostra modulo per modulo, ed è per questo il primo passo standard nella valutazione dello stato degli impianti utility-scale.

Tipi di anomalie termiche e loro significato

• Cella singola calda: spesso causata da una cricca, da un difetto di fabbricazione o da sporco localizzato, come un escremento di uccello.
• Più celle calde: diverse celle danneggiate o ombreggiate nello stesso modulo.
• Sottostringa calda: un terzo del modulo è più caldo, il che di solito indica che un diodo di bypass sta conducendo o è guasto.
• Modulo intero più caldo dei vicini: un modulo scollegato o in circuito aperto, che quindi non eroga energia.
• Pattern di stringa o di fila: un’intera stringa più calda, indice di una stringa aperta, di un fusibile bruciato o di un problema su inverter o quadro di combinazione.
• Pattern a mosaico: moduli vicini a un’estremità della stringa più caldi degli altri, firma tipica di una possibile degradazione indotta dal potenziale (PID).
• Scatola di giunzione o connettore caldi: contatti ad alta resistenza che possono diventare un rischio di incendio.

La nostra guida sulla rilevazione degli hot spot sui pannelli solari spiega nel dettaglio le cause e l’impatto economico di questi pattern.

Normative e nozioni di base sulla misura

La IEC TS 62446-3 è la specifica di riferimento per la termografia infrarossa esterna di moduli e impianti fotovoltaici. Definisce i requisiti su irraggiamento e condizioni meteo durante il rilievo, prestazioni della termocamera, risoluzione delle immagini e qualifiche delle persone che interpretano i risultati. I valori esatti vanno ricavati dall’edizione corrente della norma e inseriti nel contratto di ispezione.

• Termocamere radiometriche e non radiometriche: le radiometriche memorizzano un valore di temperatura per ogni pixel, quindi le anomalie possono essere misurate e confrontate tra un rilievo e l’altro. Le non radiometriche mostrano solo pattern di calore relativi.
• Differenza di temperatura (ΔT): la gravità si valuta confrontando l’anomalia con moduli sani nelle stesse condizioni. Le fasce di gravità sono definite dalla prassi di settore e dalle specifiche del proprietario o dell’assicuratore, non dai criteri IEC.
• Emissività, angolo e riflessi: il vetro del modulo ha un’elevata emissività, ma angoli di ripresa ripidi e riflessi di sole o cielo alterano le letture, per questo i voli controllano angolo e tempistica della ripresa.
• Distanza di campionamento al suolo: la quota di volo è scelta in modo che le singole celle siano risolvibili nell’immagine termica.

Come funziona un’ispezione termica con drone

1. Pianificazione: definire blocchi, quota di volo, sovrapposizione e finestra di irraggiamento per il rilievo.
2. Volo: il drone segue la rotta pianificata e acquisisce immagini termiche radiometriche e RGB abbinate.
3. Elaborazione: le immagini vengono unite in ortomosaici e ogni modulo viene collocato sulla planimetria del sito.
4. Analisi: i modelli di IA rilevano e classificano le anomalie, misurano il ΔT e filtrano riflessi e sporco. L’analisi delle immagini di ClearSpot garantisce una rilevazione dei guasti al 99%.
5. Report: ogni riscontro è elencato con posizione GPS, immagini di evidenza, causa probabile e azione consigliata.
6. Intervento e verifica: gli ordini di lavoro vanno alle squadre sul campo e un volo di follow-up conferma la riparazione.

Per approfondire la pianificazione del volo, la scelta della camera e l’acquisizione delle immagini, leggi la nostra guida all’ispezione termica con drone.

Costi: ispezione termica con drone rispetto ai metodi manuali

Percorrere un impianto di grandi dimensioni con termocamere portatili richiede molto più tempo e produce risultati poco omogenei. L’ispezione con drone guidata dall’IA costa una frazione di una curva I-V manuale o di un sopralluogo a piedi, e ogni modulo viene rilevato allo stesso modo in ogni campagna. ClearSpot è offerto come abbonamento a piattaforma, da $50 a $1,000 per MW all’anno, in funzione della scala del portafoglio, delle dimensioni del sito e del livello di automazione e monitoraggio.

Dai dati termici alle decisioni O&M

Un report termico è utile solo se cambia ciò che fanno le squadre. ClearSpot ordina le anomalie per perdita di energia stimata e rischio per la sicurezza, le raggruppa in ordini di lavoro e invia i risultati al software di monitoraggio dei pannelli solari e agli strumenti di gestione degli asset di portafoglio, così riparazioni, pratiche di garanzia e budget vengono pianificati sulle stesse evidenze. I riscontri termici alimentano anche il piano di manutenzione dei pannelli solari del sito, ad esempio attivando la pulizia dove lo sporco causa celle calde.

Cosa include un report di ispezione termografica

• Una mappa ortomosaico dell’impianto con ogni anomalia segnalata per blocco, fila e posizione del modulo.
• Immagini termiche e RGB abbinate per ogni riscontro, con la differenza di temperatura misurata rispetto ai moduli sani.
• La classe dell’anomalia e la causa probabile, come un diodo di bypass in conduzione, una stringa aperta, un pattern PID o lo sporco.
• Una classificazione di gravità e priorità basata sulla perdita di energia stimata e sul rischio per la sicurezza.
• Le condizioni del rilievo registrate durante il volo, tra cui irraggiamento, temperatura ambiente e vento, così da poter confrontare i risultati tra un rilievo e l’altro.

Poiché il report segue la stessa struttura in ogni campagna, i gestori degli asset possono monitorare come evolvono i singoli guasti e mostrare a proprietari, finanziatori e assicuratori esattamente cosa è stato riscontrato e riparato.

Quando programmare le ispezioni termiche

• In fase di messa in servizio, per creare una baseline e individuare difetti di installazione.
• Almeno una volta l’anno in esercizio, o come richiesto dal contratto O&M.
• Dopo eventi meteo severi, come grandine o forti venti.
• Prima della scadenza della garanzia, per documentare i difetti finché le richieste sono ancora possibili.
• Dopo riparazioni importanti, per confermare che i guasti siano stati risolti.

Usare i propri dati

Le firme termiche dipendono dalla tecnologia dei moduli, dal montaggio e dal clima. I modelli funzionano meglio se tarati su immagini dei propri siti. ClearSpot lavora con i dati di ispezione di ciascun proprietario e non condivide i dati di un cliente con un altro. Scopri di più sul nostro servizio di ispezione fotovoltaica con drone.