Fallos en sistemas fotovoltaicos y sus causas

Los fallos en sistemas FV pueden reducir la producción o crear riesgos de seguridad en módulos, cableado, inversores y otros equipos. La termografía aérea ayuda a localizar patrones de temperatura anómalos, pero no repara los fallos ni demuestra todas las causas de origen. Combina la evidencia térmica y visible con datos de operación y un diagnóstico de campo cualificado.

Las grietas pueden aparecer durante la fabricación, el transporte, la instalación o el servicio. Algunas afectan al flujo de corriente y generan un patrón térmico, mientras que otras no se ven en una inspección térmica aérea. Utiliza la inspección visual para detectar daños en el vidrio y ensayos eléctricos o de electroluminiscencia específicos cuando se sospeche de microgrietas en las células. La revisión de fallos de IEA PVPS trata estos métodos de diagnóstico complementarios.

Los inversores convierten la electricidad en CC producida por los módulos FV en electricidad en CA. Las desconexiones pueden deberse a fallos internos, sobrecalentamiento, condiciones de la red o a un funcionamiento de protección. Registra los códigos de fallo y las condiciones de operación antes de elegir el procedimiento de diagnóstico.

El sombreado es la situación en la que uno o varios paneles FV quedan en sombra. La sombra reduce la eficiencia del panel y, con ello, la producción de energía. La disposición de los paneles puede optimizarse detectando las zonas de sombra mediante termografía aérea.

La temperatura del módulo depende de la irradiancia, el viento, el montaje y el funcionamiento eléctrico. Una ventilación restringida puede contribuir a temperaturas más altas, pero un panel caliente por sí solo no demuestra un fallo de refrigeración. Compara módulos similares en condiciones comparables antes de recomendar cambios.

La suciedad puede reducir la luz que llega a las células y puede generar patrones visibles o térmicos. Revisa los hallazgos térmicos junto con las imágenes visibles y los datos de producción antes de especificar una limpieza. La frecuencia de limpieza debe reflejar las condiciones del emplazamiento y las instrucciones del fabricante, y no un calendario universal supuesto.

MapperX analiza imágenes de inspección para ayudar a organizar las sospechas de anomalías FV de cara a su seguimiento. El valor operativo procede de localizar el problema, verificar la causa y completar el mantenimiento adecuado; un estudio por sí solo no garantiza una mayor producción ni menores costes.

• Fallos de célula

Las anomalías térmicas relacionadas con las células aparecen como zonas localizadas con una temperatura superior a la del resto del panel FV. El sobrecalentamiento por sí solo no confirma un fallo de célula; la causa requiere contexto de operación y comprobaciones de seguimiento.

• Fallos de varias células

Anomalía que se produce cuando se sobrecalienta más de una célula del panel. En los datos térmicos se manifiesta como varios puntos con una temperatura más intensa que la del resto del panel.

• Fallo de diodo

Un diodo de derivación (bypass) ofrece una trayectoria alternativa de corriente alrededor de una subcadena de células en condiciones eléctricas adecuadas. El funcionamiento del bypass no es en sí mismo prueba de un diodo averiado. Un patrón térmico con forma de subcadena puede justificar una investigación del diodo o del circuito, pero la zona afectada depende del diseño eléctrico del módulo.

• Fallo de varios diodos

Cuando varias subcadenas quedan derivadas o afectadas por problemas de diodos, más de una región de un módulo puede mostrar un patrón anómalo. La zona afectada viene determinada por el circuito del módulo y su estado de operación, no por una fracción universal. Comprueba el diseño del circuito antes de atribuir el patrón a varios diodos averiados.

• Fallo de punto caliente

Un punto caliente es una zona localizada de temperatura elevada. Las células polarizadas en inversa o dañadas y las conexiones resistivas pueden disipar potencia eléctrica en forma de calor. Un punto caliente térmico es una observación; el sombreado, la suciedad, los daños en las células y los fallos de conexión requieren verificaciones y soluciones distintas.

• Fallo de la caja de conexiones

La caja de conexiones de un módulo aloja las conexiones eléctricas y, normalmente, los diodos de derivación, y enlaza el circuito del módulo con sus cables externos. Un calentamiento anómalo puede justificar la inspección de las conexiones o de los diodos, pero la causa debe verificarse con procedimientos seguros y aprobados por el fabricante.

• Fallo del módulo

Un contraste de temperatura en todo el módulo puede asociarse a un estado de operación eléctrico distinto, a una desconexión o a un problema del módulo. No es prueba de que el módulo haya fallado por completo. Comprueba el circuito de la cadena y los datos de operación antes de clasificar la causa.

• Fallos por sombreado

El sombreado reduce la luz disponible para generar electricidad y puede provocar desajuste (mismatch) o el funcionamiento de los diodos de derivación. Algunas condiciones pueden provocar calentamiento, pero el sombreado no siempre produce un punto caliente ni daña de forma permanente un módulo.

• Fallos por grietas

Las grietas en el vidrio y las grietas internas de las células son defectos distintos. Cualquiera de ellas puede afectar a la fiabilidad, pero no todas las grietas producen una firma térmica detectable ni la misma pérdida de potencia. Documenta la evidencia y utiliza el ensayo de seguimiento adecuado.

• Contaminación

La suciedad es una acumulación superficial, como polvo o excrementos de aves. Puede reducir la producción sin una anomalía térmica evidente; compara la evidencia visible y el rendimiento de operación antes de decidir la limpieza.

• Sombreado por vegetación

La vegetación puede dar sombra a los módulos y reducir la generación. Su efecto depende de la ubicación, la hora del día y la estación; no detiene necesariamente toda la producción ni crea un punto caliente. Gestiona la vegetación sin dañar los cables ni otros equipos del emplazamiento.

• Fallos por delaminación

La delaminación es la separación entre las capas unidas de un módulo. Puede afectar al rendimiento óptico o a la protección contra la humedad y puede acompañar a otros problemas de fiabilidad. No es sinónimo de un fallo de lámina delgada ni prueba de un incendio inminente. Evalúa su alcance y cualquier riesgo de seguridad eléctrica con personal cualificado.

Lee Tecnología de drones y paneles FV para obtener orientación relacionada.

a. Inspección visual y térmica: las imágenes visibles pueden mostrar daños superficiales, suciedad y sombreado. Las imágenes térmicas muestran los patrones de temperatura durante la operación. Los métodos se complementan, pero ninguno identifica por sí solo todas las microgrietas o fallos eléctricos.

b. Ensayos eléctricos: la eficiencia eléctrica y las conexiones de los paneles se comprueban con multímetros y otros equipos de medida.

c. Datos meteorológicos y de operación: interpreta la producción junto con la irradiancia, la temperatura y el estado de operación del mismo periodo. Un total diario de energía más bajo con tiempo nublado no es, por sí solo, evidencia de un fallo.

a. Vidrio o células dañados: no consideres el parcheado de una grieta como una reparación verificada del módulo. El personal cualificado debe evaluar la seguridad y el rendimiento, seguir el procedimiento del fabricante y sustituir el módulo cuando sea necesario. Conserva las fotografías y la identificación para cualquier revisión de garantía.

b. Sombreado: identifica el obstáculo y su efecto estacional antes de elegir la gestión de la vegetación, cambios en la disposición u otra solución adecuada. Verifica que la acción elegida sea segura y esté permitida.

c. Eliminación de la caída de potencia y de los problemas de eficiencia: la caída de potencia y los problemas de eficiencia pueden reducirse mediante la limpieza, el mantenimiento y la modernización de los paneles.

d. Puntos de conexión: el personal cualificado debe inspeccionar y revisar las conexiones eléctricas conforme al procedimiento de aislamiento del emplazamiento y a las instrucciones del fabricante. No desconectes conectores de CC en carga ni vuelvas a apretar bornes de forma indiscriminada.

e. Entrada de humedad: investiga la carcasa, el sellado o la construcción del módulo dañados. Aplicar sellador sobre una sospecha de fuga en el módulo no demuestra que se hayan restablecido el aislamiento o la fiabilidad. Sigue la evaluación del fabricante y los requisitos de sustitución.

Utiliza los requisitos del fabricante, los riesgos del emplazamiento y la evidencia de operación para establecer los intervalos de inspección y limpieza. Pueden convenir comprobaciones adicionales tras tormentas, alarmas recurrentes o pérdidas de producción inesperadas; ninguna regla de varias veces al año sirve para todas las plantas.

Apoyo profesional:

El diagnóstico y la reparación de fallos eléctricos deben realizarlos profesionales cualificados, y no solo cuando el fallo parezca complejo. Sigue el procedimiento de seguridad del emplazamiento y las instrucciones del fabricante. La guía de O&M de NREL trata la seguridad, la planificación del mantenimiento y la documentación.

Los datos de las inspecciones RGB suelen mostrar daños físicos en los paneles solares. Pueden incluir vidrio roto, bordes astillados, excrementos de aves y arañazos. Estos defectos reducen la cantidad de luz que puede captar el panel solar y, con ello, la potencia que puede generar.

Las microgrietas pueden formarse durante la fabricación, el transporte, la instalación o el servicio. Sigue las instrucciones específicas del fabricante sobre embalaje, elevación, almacenamiento y montaje. Los diseños de corte e interconexión de células, por sí solos, no determinan qué módulo es menos propenso a agrietarse; la durabilidad depende también de la construcción, la cualificación y la manipulación.

La inspección térmica en plantas fotovoltaicas es un método muy utilizado para detectar posibles daños en los paneles FV. Los drones térmicos miden las temperaturas superficiales aparentes, y MapperX utiliza un análisis asistido por IA con revisión humana para identificar sospechas de anomalías. Por ejemplo, el daño en una célula suele manifestarse como una diferencia de temperatura elevada, pero esto por sí solo no confirma el daño de la célula. Los resultados dependen de las condiciones de operación, de la calidad de la adquisición de datos y de la validación. Los hallazgos verificados pueden orientar reparaciones que contribuyan a mejorar la generación de energía.

Preparación: antes de la inspección es importante seleccionar el equipo adecuado y determinar las condiciones meteorológicas favorables. Tampoco debe olvidarse la calibración correcta de las cámaras térmicas.

Planificación del vuelo (con drones): las operaciones de planificación del vuelo deben realizarse conforme a los planes de vuelo determinados por MapperX. Los drones se utilizan para una inspección térmica de plantas solares rápida y eficiente. Al planificar la trayectoria de vuelo, es importante captar los paneles con el ángulo óptimo y lograr una cobertura completa.

Recopilación de datos: el dron mide las temperaturas superficiales de los paneles FV con una cámara térmica. Estos datos se analizan con el software MapperX y se detectan los paneles con valores de temperatura anómalos.

Análisis e informes: los datos obtenidos se analizan con MapperX mediante asistencia de IA y revisión humana para identificar las zonas con sospecha de anomalía. A partir de estos datos se elabora un informe detallado. El informe incluye la extensión observada, el tipo sospechado y la ubicación de las anomalías; la clasificación del daño requiere una validación adecuada.

Defectos de producción: aunque los paneles FV se diseñan para evitar defectos de fabricación, algunos errores de la producción en serie afectan a la calidad de los productos.

Transporte e instalación: los paneles pueden dañarse durante el transporte desde la planta de fabricación hasta la planta fotovoltaica y durante la instalación. Esto acorta la vida útil de los paneles.

Materiales y construcción: la fiabilidad del módulo depende de la compatibilidad de los materiales, la calidad de fabricación y el diseño. El grosor del material o el precio de compra, por sí solos, no determinan si un módulo es duradero o defectuoso.

Los módulos FV pueden generar con luz diurna difusa además de con luz solar directa. Las nubes y la niebla suelen reducir la irradiancia, mientras que la nieve que cubre un módulo puede bloquear la luz. La reducción de producción por causas meteorológicas debe distinguirse del daño físico o la degradación.

La suciedad, el polvo y los excrementos de aves que se acumulan en la superficie de los paneles solares impiden que la luz solar llegue directamente a ella. Estos factores reducen la eficiencia de los paneles y, con ello, la producción de energía. Sobre todo en zonas rurales, las aves se posan sobre los paneles y causan este tipo de problemas.

Ramas de árboles, piedras u otros objetos pueden causar daños físicos en los paneles. Las grietas o fracturas afectan a la estructura interna de los paneles FV y perjudican su rendimiento. Estos daños son más frecuentes, sobre todo después de catástrofes naturales.

Las temperaturas elevadas de las células suelen reducir la potencia del silicio cristalino con una irradiancia comparable. Las células más frías pueden producir una tensión mayor, por lo que el diseño de las cadenas debe tener en cuenta los límites de tensión de los equipos en las condiciones aplicables. Las condiciones meteorológicas extremas y los ciclos térmicos también pueden generar tensiones mecánicas; el frío no es simplemente una causa universal de menor eficiencia FV.

Los paneles también pueden verse afectados por problemas eléctricos. Problemas como la sobretensión, los cortocircuitos o la subtensión pueden reducir mucho la eficiencia y la durabilidad de los paneles.

Estas variables ambientales pueden provocar una serie de fallos y averías en los paneles solares. Por ello, es importante garantizar el funcionamiento correcto de los paneles mediante un mantenimiento periódico, inspecciones térmicas, limpieza e inspecciones técnicas.

Una fabricación de calidad, unos materiales adecuados y una manipulación e instalación correctas reducen los riesgos de fallos evitables. No garantizan un funcionamiento sin fallos durante toda la vida útil; la inspección y el mantenimiento siguen formando parte de la gestión de activos.

La inspección térmica identifica patrones que pueden indicar problemas en células, subcadenas o conexiones. Una imagen térmica aparentemente normal no demuestra que todos los circuitos estén sanos, y una imagen anómala no establece una única causa de origen sin contexto de operación y seguimiento.

Los módulos sanos no tienen por qué presentar temperaturas superficiales exactamente iguales. Compara módulos con irradiancia, montaje y condiciones de operación similares, y ten en cuenta los reflejos y la variación ambiental. Una diferencia de temperatura es una evidencia que hay que interpretar, no un veredicto automático de fallo.

La inspección de paneles FV es un método que sirve para comprobar el estado físico de los paneles solares. En las inspecciones se revisa la superficie de los paneles en busca de grietas, roturas, suciedad u otros daños físicos.

1. Errores de instalación: problemas causados por una instalación o un montaje incorrectos de los paneles FV.

2. Sombreado local: mantener los paneles a la sombra durante determinadas horas puede reducir la eficiencia.

3. Contaminación de los paneles: cuando el polvo, los excrementos de aves u otros factores externos cubren la superficie de los paneles, puede disminuir la producción de energía.

4. Vegetación cercana: la sombra que proyecta sobre los paneles el crecimiento excesivo de las plantas perjudica la producción de energía.

5. Agrietamiento: el vidrio roto del módulo puede comprometer la protección frente a la intemperie, mientras que las grietas internas de las células pueden afectar al flujo de corriente sin romper el sellado exterior. Distingue estas condiciones al planificar el seguimiento.

6. Defectos de fabricación: los errores cometidos durante la fase de producción de los paneles pueden reducir su durabilidad o causar diversos problemas.

7. Fenómenos meteorológicos: catástrofes naturales como rayos, granizo o viento pueden dañar los paneles.

8. Puesta a tierra y equipotencialidad: los defectos en la puesta a tierra, la conexión equipotencial o los dispositivos de protección exigidos pueden crear riesgos de descarga eléctrica y deteriorar la protección frente a fallos. Verifícalos eléctricamente conforme a los requisitos de diseño aplicables; una imagen aérea no puede demostrar que la puesta a tierra sea adecuada.

9. Degradación del módulo: la separación o el daño de las capas internas de los paneles reduce la eficiencia.

10. Fallo de fusibles o conectores: los fallos en los fusibles o conectores del circuito eléctrico de los paneles FV pueden afectar al rendimiento al interrumpir el flujo de energía.

Comprueba la cobertura del estudio, la calidad de las imágenes y la localización antes de aceptar los hallazgos automatizados. Informa de forma explícita de las zonas no inspeccionadas o inciertas en lugar de considerar la ausencia de una anomalía notificada como prueba de que la planta está sana.

MapperX es una solución de software asistida por IA para la inspección térmica y la detección de sospechas de fallos en plantas fotovoltaicas. Resalta automáticamente las sospechas de anomalías en las imágenes de inspección para su revisión humana. Los resultados dependen de las condiciones de operación, de la calidad de la adquisición de datos y de la validación; las anomalías térmicas por sí solas no confirman un fallo ni su causa de origen.

Hallazgos asistidos por IA: MapperX analiza imágenes térmicas y visibles para resaltar sospechas de anomalías. No puede inferir a partir de imágenes de superficie todos los fallos de células, cables ocultos o inversores internos; correlaciona los hallazgos con los registros de los equipos y las comprobaciones de campo.

Registros digitales de activos: una representación digital puede vincular los módulos con los hallazgos de inspección y el historial de mantenimiento. Una imagen capturada periódicamente no es una señal de sensores en tiempo real, por lo que por sí sola no muestra el rendimiento eléctrico en tiempo real ni predice fallos futuros.

¿Qué evidencia conviene conservar antes de sustituir un módulo con sospecha de fallo?

Conserva el identificador del módulo, su ubicación, las imágenes visibles y térmicas, las condiciones de operación, los resultados eléctricos relevantes y el diagnóstico del técnico. Guarda también los registros de garantía y de puesta en servicio, y sigue las instrucciones del fabricante para la manipulación del componente retirado.

¿Puede un módulo térmicamente normal tener un defecto eléctrico?

Sí. Algunos defectos no producen un contraste de temperatura detectable en las condiciones del estudio. Utiliza los datos de operación y ensayos eléctricos o de electroluminiscencia específicos cuando el síntoma o el riesgo lo justifiquen.

• Detección de fallos en paneles FV: métodos térmicos y eléctricos