Odkąd ludzkość powoli zaczęła odchodzić od paliw kopalnych, energia słoneczna zaczęła grać pierwsze skrzypce w rewolucji czystej energii. W ciągu ostatnich 10 lat moc wytwarzanej energii słonecznej wzrosła o 1 454% – z 40 gigawatów w 2010 do mniej więcej 583.5 GW w 2020. Szacuje się, że do 2024 roku osiągnie ona poziom ponad 1400 GW.
Aby sprostać tym oczekiwaniom, możliwości samych elektrowni również rosną w bardzo szybkim tempie. Wiąże się to jednak z nowymi wyzwaniami. Aby zapewnić sprawne działanie elektrowni na pełnych obrotach, wymagane jest wykonywanie regularnych inspekcji paneli słonecznych w celu wykrycia uszkodzeń i brudu, które mogą negatywnie wpływać na wydajność oraz dochodowość elektrowni.
Tradycyjnie tego typu inspekcje są wykonywane manualnie przez pracowników elektrowni, jednak ciągle zwiększające się rozmiary współczesnych elektrowni sprawiają, że nie jest to najbardziej opłacalna metoda. Nawet w mniejszych elektrowniach są montowane tysiące paneli rozsianych na dużym obszarze, dlatego inspekcje stają się coraz bardziej problematyczne i kosztowne.
Brazylijska firma Drone Visual wykorzystuje drony do inspekcji paneli słonecznych w 3 elektrowniach, razem zajmujących obszar 10 km2 oraz składających się z około 900 tysięcy indywidualnych modułów słonecznych. W przypadku tak dużego obszaru manualne inspekcje okazały się zarówno zbyt drogie jak i niedokładne. W przypadku wykorzystania do tego celu drona dwie osoby mogą wykonać sprawdzenie każdego modułu w 13 dni, szybko rozpoznając uszkodzone lub brudne panele. Sprawia to, że łatwiej jest utrzymać pełną moc elektrowni.
Jak utrzymać pełną moc elektrowni słonecznej?
Nawet najmniejsza liczba problemów może wpłynąć na wydajność i moc wyjściową elektrowni. Dotyczy to przede wszystkim zabrudzenia, wadliwej diody lub ogniwa oraz uszkodzeń panelu. Najczęstszym problemem, z którym mierzą się elektrownie słoneczne jest właśnie zabrudzenie. Jak podaje Stowarzyszenie Energii Słonecznej zabrudzenie może spowodować spadek mocy wyjściowej panelu o 20% podczas gdy NREL mówi nawet o 25%. Najnowsze badania pokazują, że brudny panel może stracić aż 50% wydajności w porównaniu do czystego panelu. Tak duże straty wpływają na wydajność całej elektrowni, znacząco zmniejszając zyski oraz zmniejszając opłacalność elektrowni słonecznych.
Jednakże, w przypadku współczesnych, olbrzymich farm słonecznych inspekcje paneli są bardzo trudne. W normalnych warunkach armia pracowników wyposażonych w ręczne urządzenia inspekcyjne musiała przejść całą elektrownię pieszo sprawdzając moc wyjściową każdego ogniwa, aby wykryć awarię. Ze względu na sam rozmiar elektrowni manualne inspekcje zazwyczaj oznaczały niewielką liczbę sprawdzonych paneli lub sprawdzanie niewielkiej próby testowej i ekstrapolację. W niektórych przypadkach jedynie 2-3% paneli podlegało inspekcji, przez co raporty były bardzo niedokładne. Dodatkowo tego typu operacje są bardzo czasochłonne i kosztowne co znowu wpływa na zyski oraz ogranicza wydajność elektrowni słonecznej.
Aby sprostać temu wyzwaniu, Drone Visual używa platformy Matrice 210 RTK V2 wraz z kamerą termowizyjną Zenmuse XT2. Pozwala to operatorom na bardziej opłacalne wykonanie zarówno wizualnej jak i termicznej inspekcji wszystkich paneli, dzięki czemu cała elektrownia może działać z pełną mocą i wydajnością.
Rozwiązanie do inspekcji fotowoltaicznej
W trakcie inspekcji za pomocą drona, operator manualnie lata M210 na wysokości 50m z zachodu na wschód. Utrzymując pole widzenia tak, aby XT2 miała w zasięgu dwa rzędy paneli, operator systematycznie wykonuje ujęcia i rejestruje obraz termowizyjny całej elektrowni.
Po wykonaniu ujęć, firma Drone Visual wykorzystuje narzędzi FLIR do analizy oraz katalogowania zebranych danych, a następnie generuje raport. Raport zapewnia prosty przegląd temperatury każdego panelu co pozwala operatorom na szybką identyfikację wadliwych jednostek oraz na szybkie wysłanie techników, aby je naprawić lub oczyścić.
Obrazy wykonane kamerą wizyjną pozwalają na identyfikację problemów nieelektrycznych takich jak zabrudzenia, zacienienie lub gniazdowanie zwierząt. Obrazowanie termowizyjne działające w parze ze zwykłymi zdjęciami mogą zlokalizować gorące punkty wskazujące na problemy elektryczne jak i nieelektryczne.
Ponieważ zadaniem panelu jest absorbowanie energii słonecznej, jeśli widoczne dzięki kamerze termowizyjnej poziomy ciepła na powierzchni paneli są zbyt wysokie, oznacza to, że dany panel nie działa w sposób prawidłowy. Może być to spowodowane brudem, uszkodzoną diodą lub ogniwem oraz uszkodzeniem panelu. Dzięki temu operator jest w stanie zdalnie nie tylko wykryć, ale także zidentyfikować, jakiego rodzaju jest to problem, podnosząc tym samym wydajność oraz zmniejszając czas potrzebny na podjęcie działań w celu usunięcia usterki.
Inspekcje przy użyciu drona vs inspekcje manualne
Zanim zaczęto używać dronów, wszystkie inspekcje były przeprowadzane ręcznie poprzez sprawdzanie każdego panelu z osobna za pomocą ręcznych instrumentów. Biorąc pod uwagę rozmiar elektrowni słonecznych manualne inspekcje mogły być przeprowadzane tylko przez próbkowanie. Oznacza to, że tylko 2-3% paneli było rzeczywiście sprawdzanych a ekstrapolowane rezultaty były bardzo niedokładne. Potencjalnie setki jeśli nie tysiące problemów pozostawało bez rozwiązania.
Dla porównania, w przypadku inspekcji przy pomocy drona każdy moduł jest poddawany sprawdzeniu przez co raport z inspekcji jest dużo dokładniejszy. Przy użyciu drona ekipa złożona z dwóch pracowników może sprawdzić obszar 10 km2 w 13 dni wykrywając średnio 6000 anomalii na terenie wszystkich trzech elektrowni.
Dodatkowo, urządzenia używane przy inspekcjach ręcznych są bardzo skomplikowane co skutkowało mniejszą czytelnością wygenerowanych raportów. Dla porównania, raporty wygenerowane na podstawie obrazu termowizyjnego są dużo prostsze w analizie oraz pozwoliły na szybszą identyfikację problemu i jego usunięcie.
Istnieją również korzyści dla zdrowia i bezpieczeństwa. poprzez zdalne wykonywanie inspekcji zmniejsza się ilość pracowników przebywających w niebezpiecznym otoczeniu. Dodatkowo, dzięki dronom ukształtowanie terenu nie wpływa już negatywnie na poruszanie się ludzi w ciężkich warunkach. Oznacza to większą swobodę przy wyborze potencjalnej lokalizacji elektrowni.
Drony jako polecane narzędzie do inspekcji paneli słonecznych
Oprócz inspekcji elektrowni słonecznych drony są wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu w podobnych scenariuszach inspekcyjnych. Podczas gdy Drone Visual korzysta z M210 RTK V2 z kamerą termowizyjną XT2, w przypadku innych inspekcji bardzo szybko M210 RTK V2 zostały zastąpione nowszymi M300 wraz z kamerą H20T. M300 RTK jest topowym dronem przemysłowym w ofercie DJI. Często jest nazywanym “wymarzonym narzędziem inspektorów”. Oprócz większej wytrzymałości dron ten jest w stanie utrzymać się w powietrzu do 55 minut (bez ładunku).
Zarówno M210, M300 może zostać wyposażony w kamerę XT2 jednak największą zaletą M300 jest kompatybilność z kamerami serii H20 które zostały stworzone specjalnie dla tego drona. Jako pierwsze rozwiązanie z sensorem hybrydowym od DJI, H20T jest potężnym narzędziem pozwalającym operatorom zobaczyć wszystko, zarówno z dystansu jak i z bliska pzy pomocy kamery termowizyjne oraz wizyjnej. W przeciwieństwie do XT2, H20 posiada również obiektyw szerokokątny oraz z teleobiektyw z zoomem, co czyni inspekcje paneli słonecznych znacznie szybszymi i łatwiejszymi.
Podsumowanie
Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na zieloną energię zwiększają się również rozmiary farm słonecznych co pozwala sprostać tym oczekiwaniom. Wiąże się to jednak z dodatkowymi wyzwaniami, na które zdolne są odpowiedzieć drony. Przy pomocy dronów, Drone Visual, jest w stanie wykonać inspekcję wszystkich paneli słonecznych, w trzech różnych elektrowniach w ciągu 13 dni. Jest to coś co byłoby niemożliwe do wykonania ręcznie. Pozwalając operatorom na szybkie sprawdzenie i konserwację paneli oraz redukując przy tym koszty, drony stają się podstawowym narzędziem do budowania większych i lepszych elektrowni słonecznych dostarczających więcej czystej energii dla większej ilości ludzi
