Auditorías y diagnósticos por termografía

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Las cámaras termográficas se utilizan principalmente para localizar eficazmente los defectos y fallos de los paneles fotovoltaicos que forman un conjunto común en las instalaciones fotovoltaicas. Con una cámara termográfica se pueden evitar eficazmente los problemas potenciales.

Ejemplos de informes de termografía realizados junto con nuestro socio PRAGMASOFT:

¿Cómo funciona y para qué sirve la termografía?

Las cámaras termográficas se utilizan principalmente para localizar defectos. La clasificación y evaluación de las anomalías detectadas requiere una comprensión profunda de la tecnología fotovoltaica, el conocimiento del sistema fotovoltaico/granja fotovoltaica objeto de inspección y mediciones eléctricas adicionales. La documentación adecuada es, por supuesto, imprescindible, y debe incluir todas las condiciones de inspección, mediciones adicionales y otra información relevante.

Las inspecciones de paneles fotovoltaicos/granjas fotovoltaicas con cámaras termográficas -empezando por un control de calidad durante la fase de instalación y siguiendo con inspecciones periódicas- permiten supervisar de forma completa y sencilla el estado de la instalación fotovoltaica y de cada uno de sus paneles fotovoltaicos. Esto ayudará a mantener la funcionalidad de todos los módulos fotovoltaicos y a prolongar su vida útil. Por tanto, el uso de cámaras termográficas para inspeccionar los paneles fotovoltaicos mejorará drásticamente la rentabilidad de la inversión en fotovoltaica para el inversor.

En el campo de las pruebas y diagnósticos de sistemas fotovoltaicos, las cámaras termográficas son una herramienta consolidada para evaluar las células de silicio y los paneles fotovoltaicos. Sin embargo, el uso de cámaras termográficas para evaluar los paneles fotovoltaicos tiene una gama muy amplia de otros beneficios y ventajas.

Con una cámara termográfica, se pueden detectar y reparar posibles zonas problemáticas antes de que se produzcan problemas o fallos reales en el funcionamiento de toda la planta o parque fotovoltaico. Sin embargo, no todas las cámaras termográficas son adecuadas para la inspección de células de silicio y paneles fotovoltaicos.

Hay ciertas normas y directrices que debemos seguir para realizar inspecciones eficaces y estar seguros de que sacamos las conclusiones correctas. Para conseguir un contraste térmico suficiente al inspeccionar paneles fotovoltaicos sobre el terreno,se necesita una irradiancia solar de 500 W/m2 o más. Sin embargo, si queremos obtener resultados de medición lo más precisos posible, es aconsejable una insolación de 700 W/m2.

¿Qué problemas encontramos al comprobar las instalaciones de parques fotovoltaicos mediante termografía?

La irradiancia solar describe la potencia instantánea que incide sobre una superficie en unidades de kW/m2, que puede medirse con un pirómetro (para la irradiancia solar global) o un pirheliómetro (para la irradiancia solar directa). Depende en gran medida de la ubicación y del clima local. Las bajas temperaturas externas también pueden aumentar el contraste térmico.

Aunque la emisividad del vidrio es de 0,85-0,90 en la banda de longitud de onda de 8-14 μm, no es fácil realizar mediciones térmicas en las superficies de vidrio de los paneles fotovoltaicos. Los reflejos del cristal son especulares, lo que significa que los objetos circundantes de diferentes temperaturas son claramente visibles en la termografía. En el peor de los casos, ¡esto da lugar a interpretaciones erróneas (falsos «puntos calientes» en el panel fotovoltaico) y errores de medición! A menudo, la imagen térmica muestra grandes zonas de temperatura elevada y, sin información adicional, no es evidente si se trata de anomalías térmicas o de sombras/reflejos que se producen con bastante frecuencia en las instalaciones y granjas fotovoltaicas.

Para evitar el reflejo de la cámara termográfica y del operador en el cristal del panel fotovoltaico, la cámara no debe colocarse perpendicular al módulo que se va a inspeccionar. Sin embargo, la emisividad es mayor cuando la cámara está perpendicular y disminuye a medida que aumenta el ángulo. Un buen compromiso es un ángulo de visión de 5-60° (donde 0° es perpendicular).

¿Qué ventajas tienen los vuelos de drones equipados con cámaras termográficas sensibles?

En Lighthief utilizamos principalmente cámaras termográficas en drones, ya que en los casos de inspección de instalaciones fotovoltaicas más grandes en tejados o granjas fotovoltaicas (es decir, grandes superficies), una mayor distancia de los paneles fotovoltaicos será beneficiosa. El momento del servicio de diagnóstico también es importante, y con una cámara montada en un dron teledirigido, se puede ver e inspeccionar más rápidamente una zona más amplia en una sola pasada/ejecución. Para garantizar la calidad de la imagen térmica a distancias mayores, debe utilizarse una cámara termográfica con una resolución de imagen de al menos 320 × 240 píxeles, preferiblemente 640 × 480 píxeles.

La cámara también debe tener un objetivo intercambiable para que el operador pueda cambiar a un teleobjetivo para la observación a larga distancia. Sin embargo, es aconsejable utilizar teleobjetivos sólo con cámaras termográficas que tengan una alta resolución de imagen. Las cámaras termográficas de baja resolución no podrán captar los detalles térmicos finos que indican fallos en los paneles solares cuando se miden a grandes distancias con un teleobjetivo.

¿Cuáles son las condiciones ideales para la auditoría de una cámara termográfica desde un dron?

Al realizar inspecciones termográficas en instalaciones y granjas fotovoltaicas, el cielo debe estar despejado, ya que las nubes reducen la irradiancia solar y también provocan interferencias por reflejos. Sin embargo, se pueden obtener imágenes informativas incluso en cielos nublados, siempre que la cámara termográfica utilizada sea lo suficientemente sensible. Es deseable que las condiciones sean tranquilas, ya que cualquier flujo de aire sobre la superficie del panel fotovoltaico provocará un enfriamiento convectivo y, por tanto, reducirá el gradiente térmico. Cuanto menor sea la temperatura del aire, mayor será el contraste térmico potencial. Es posible realizar sondeos termográficos a primera hora de la mañana.

Otra forma de aumentar el contraste térmico en la instalación o parque fotovoltaico sometido a prueba es desconectar las células de la carga para impedir el paso de corriente, permitiendo que se calienten sólo por radiación solar. A continuación, se conecta la carga y se observan las células durante la fase de calentamiento.

¿Cómo investigamos las instalaciones y granjas fotovoltaicas con una cámara termográfica? ¿Qué problemas vemos?

La instalación de paneles fotovoltaicos debe comprobarse normalmente en condiciones de funcionamiento estándar, es decir, bajo carga. Según el tipo de célula y el tipo de daño o fallo, las mediciones en vacío o en cortocircuito pueden aportar información adicional.

Si algunas partes del panel fotovoltaico están más calientes que otras, las zonas calientes serán claramente visibles en la termografía. Según su forma y ubicación, estos puntos y zonas calientes pueden indicar varias fallas diferentes. Si todo el módulo fotovoltaico está más caliente de lo normal, puede indicar problemas con las conexiones.

Las sombras y grietas en las células son visibles en la imagen térmica como puntos calientes o manchas poligonales. Un aumento de la temperatura de una célula o parte de ella indica una célula defectuosa o un sombreado.

En caso de duda, compara las imágenes térmicas obtenidas en condiciones de carga, descarga y cortocircuito. La comparación de las imágenes térmicas de las superficies delantera y trasera del módulo también puede proporcionar información valiosa.

La inspección por termografía de sistemas fotovoltaicos permite localizar rápidamente posibles defectos a nivel de célula y módulo y detectar posibles problemas de conexión eléctrica. Las inspecciones se realizan en condiciones normales de funcionamiento y no requieren la parada del sistema.

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