Come ispezionare gli impianti fotovoltaici con i droni

L’ispezione con drone offre a un team O&M il modo di fare uno screening di grandi aree fotovoltaiche prima di inviare i tecnici a ogni fila. Le fotocamere visibili e termiche possono documentare superfici dei moduli, geometria delle file, vegetazione, ombreggiamento, componenti danneggiati e andamenti di temperatura, conservando le informazioni di posizione che aiutano i tecnici a tornare nella parte giusta dell’impianto.

Il vantaggio principale è la copertura, non la diagnosi automatica. Un percorso aereo pianificato può raccogliere dati su molti moduli con una geometria di ripresa più costante di un giro improvvisato nel campo. È particolarmente utile nei grandi impianti a terra, dove lo screening manuale fila per fila richiede molti spostamenti.

L’imaging termico aggiunge informazioni che la fotografia normale non può dare. Riscaldamenti localizzati, andamenti insoliti dei moduli, riscaldamento dei connettori o differenze tra stringhe confrontabili possono individuare aree che meritano un approfondimento. Le immagini visibili forniscono poi il contesto, come vetri rotti, contaminazione, vegetazione, ombre o apparecchiature spostate.

Il valore dipende dal sito. Campi piccoli, spazio aereo limitato, meteo difficile, condizioni termiche insufficienti o un’ampia verifica a terra possono ridurre il vantaggio pratico del drone. Il velivolo va scelto perché risponde all’obiettivo dell’ispezione, non perché si presuma che l’ispezione aerea sia sempre preferibile.

Il primo passo è definire la domanda dell’ispezione. Un rilievo per documentare i danni visibili di una tempesta ha requisiti di acquisizione diversi da uno che deve risolvere andamenti termici a livello di cella. L’ambito deve indicare i blocchi, le file, i moduli o le apparecchiature da coprire e quale follow-up è previsto se si trova un’anomalia.

Vanno poi verificati permessi di volo, procedure del sito, vincoli dello spazio aereo, ostacoli, aree di decollo e meteo. Altezza di volo, percorso, velocità, angolo della camera, risoluzione obiettivo e densità delle immagini si scelgono in base all’obiettivo dell’ispezione. Le aree che non si possono acquisire in modo sicuro o affidabile vanno trattate come limitazioni, non incluse in silenzio tra quelle ispezionate.

Prima di iniziare l’acquisizione termica, le condizioni operative e ambientali devono essere adatte. La IEC 62446-3 riguarda l’ispezione termografica all’aperto degli impianti fotovoltaici in esercizio, comprese attrezzature, condizioni ambientali, procedura di ispezione, competenza del personale e rendicontazione. Non prescrive un unico intervallo di temperatura dei moduli e non va trattata come un algoritmo di volo per droni.

Durante il volo, i dati termici e visibili vengono raccolti insieme alle relative informazioni di posizione e di volo. Dopo l’atterraggio, il dataset viene trasferito, organizzato per posizione nell’impianto, controllato per immagini mancanti o di scarsa qualità e analizzato alla ricerca di riscontri candidati.

Le fasi finali sono la revisione tecnica e la rendicontazione. Le osservazioni candidate vengono separate da riflessi, passaggi nuvolosi, messa a fuoco scarsa, effetti di ombreggiamento o altri artefatti di acquisizione. I riscontri che richiedono conferma elettrica sono poi inviati alla prova in campo appropriata prima di trarre una conclusione di manutenzione.

L’ispezione a terra e quella con drone risolvono parti diverse del problema. Un tecnico a piedi può esaminare da vicino connettori, etichette, percorso dei cavi, dettagli di montaggio, scatole di giunzione e altri componenti. Lo stesso tecnico può inoltre eseguire misure elettriche impossibili dall’alto.

L’ispezione con drone offre una copertura iniziale più ampia. Può individuare dove compaiono differenze visibili o termiche senza obbligare la squadra in campo a iniziare dall’esame dettagliato di ogni modulo. Nei grandi siti questo può ridurre gli spostamenti inutili e aiutare a dare priorità alle posizioni che meritano un accesso a terra.

L’ispezione a terra resta più forte quando la domanda richiede un’interazione fisica. Stato dei connettori, resistenza di isolamento, polarità, continuità, tensione, corrente, controlli legati alla coppia di serraggio e sostituzione dei componenti richiedono ancora un accesso diretto e una procedura elettrica adeguata.

Anche le immagini aeree hanno limiti geometrici e ambientali. Riflessi, angolo di ripresa, risoluzione insufficiente, vento, movimento delle nuvole e irraggiamento variabile possono influire sull’interpretazione. Una persona accanto all’apparecchiatura può a volte risolvere un’ambiguità che resta in un’immagine aerea.

Il flusso di lavoro pratico è quindi di solito complementare. Lo screening aereo indica dove guardare, mentre ispezione a terra e prove elettriche stabiliscono cosa non va davvero e quale azione sia giustificata.

La revisione termica può aiutare a individuare cambiamenti prima che diventino evidenti nei dati di produzione dell’intero impianto, ma il termine manutenzione predittiva va usato con cautela. Un andamento termico può indicare che un componente si comporta in modo diverso da apparecchiature confrontabili, ma non prevede automaticamente quando o se quel componente si guasterà.

Gli storici termici possono comunque essere utili. Se lo stesso modulo, connettore o la stessa posizione di stringa mostra ripetutamente un andamento anomalo in condizioni confrontabili, il team di manutenzione ha un’evidenza più solida che la condizione meriti un’indagine. Le registrazioni degli interventi correttivi possono poi essere collegate alle ispezioni successive.

La revisione assistita dall’IA può aiutare a filtrare grandi dataset segnalando moduli o regioni d’immagine candidati all’esame umano. La generazione dei candidati deve restare distinta dalla diagnosi. Un modello può individuare un andamento simile a un punto caldo o a un’irregolarità di stringa, ma riflessi, ombreggiamento, artefatti di acquisizione e normali differenze di funzionamento devono comunque essere esclusi da un revisore.

Una singola ispezione non equivale a un monitoraggio continuo. Un guasto intermittente può non essere presente durante il volo e una nuova condizione può svilupparsi dopo. Dati di monitoraggio, ispezioni guidate dagli eventi e storico della manutenzione restano importanti tra un rilievo e l’altro.

L’informazione termica contribuisce quindi alla manutenzione su condizione migliorando la direzione dell’attenzione. Non va presentata come garanzia di rilevamento dei guasti futuri né come sostituto della verifica diretta.

Un’ispezione ripetuta può essere utile dopo la riparazione quando il riscontro originale era visibile termicamente o fisicamente. Lo scopo è stabilire se la condizione osservata sia cambiata dopo l’azione correttiva, non limitarsi a produrre un’altra immagine dello stesso punto.

Il confronto richiede condizioni di acquisizione simili. Irraggiamento, vento, stato delle nuvole, temperatura dei moduli, angolo di ripresa, altezza di volo, configurazione della camera e stato elettrico di funzionamento possono influire sull’andamento termico apparente. Una differenza di temperatura più bassa dopo la riparazione è difficile da interpretare se il secondo volo è avvenuto con un carico sensibilmente inferiore.

Anche la posizione fisica va documentata in modo affidabile. Gli identificativi di modulo, fila, stringa o apparecchiatura permettono al team di confrontare l’elemento corretto, senza affidarsi a una corrispondenza visiva approssimativa tra i voli.

Se il problema originale era elettrico, le misure elettriche ripetute possono contare più dell’immagine termica. Un connettore riparato può essere esaminato termicamente, ma la verifica richiesta può includere anche un’ispezione diretta o una prova elettrica adeguata, secondo il lavoro eseguito.

Il registro di chiusura deve indicare cosa è stato riparato, come è stato controllato il risultato e se una limitazione ha influito sul confronto. Così il follow-up è utile ai futuri team O&M, invece di ridursi a una coppia di immagini prima e dopo.

Un’ispezione pratica con drone parte da ambito, posizione e obiettivo. Il team deve sapere quali aree dell’impianto sono incluse, quale livello di dettaglio serve, quali condizioni ambientali sono necessarie e quali tipi di riscontro faranno scattare la verifica a terra.

Prima del volo, il team deve confermare accesso al sito, spazio aereo e vincoli operativi, meteo, prontezza dell’attrezzatura, impostazioni delle camere, risoluzione obiettivo, percorso e aree sicure di decollo e recupero. Per la termografia, prima di iniziare la raccolta dati vanno considerati irraggiamento, vento, nuvolosità e stato di funzionamento dei moduli.

Durante l’acquisizione, chi analizza ha bisogno di informazioni sufficienti per ricondurre le immagini agli elementi dell’impianto. Vanno conservati metadati di posizione, contesto visibile, dati termici, informazioni sul percorso e registrazione delle aree saltate o inaccessibili.

Dopo il volo, la qualità delle immagini va controllata prima dell’analisi dettagliata. Fotogrammi sfocati, riflessi forti, passaggi nuvolosi, copertura incompleta o risoluzione insufficiente possono creare una falsa sicurezza se non vengono individuati subito.

I riscontri candidati vanno esaminati rispetto a immagini visibili, layout dell’impianto, dati di monitoraggio e condizioni di acquisizione. Prove elettriche o ispezione a terra vanno poi assegnate dove la decisione di manutenzione dipende da proprietà che le immagini aeree non possono stabilire.

Il rapporto deve documentare osservazioni, riscontri verificati, limitazioni, requisiti di follow-up e le aree non valutate in modo affidabile.

I dati termici da soli non dimostrano la causa radice. Una cella calda, un connettore, una regione del modulo o un andamento insolito di stringa possono derivare da diversi meccanismi elettrici, fisici o ambientali. Termogrammi dall’aspetto simile possono quindi richiedere interventi di manutenzione diversi.

Un drone non può inoltre verificare direttamente resistenza di isolamento, polarità, tensione a circuito aperto, corrente di cortocircuito, continuità di protezione, comportamento I-V o prestazioni funzionali complete. Queste proprietà richiedono strumenti elettrici adatti, procedure e personale competente.

Le immagini visibili hanno limiti analoghi. Possono documentare condizioni fisiche, ma non dimostrare che il circuito elettrico sottostante sia sano. Un modulo visivamente normale può avere comunque un difetto elettrico che richiede un altro metodo di prova.

La IEC 62446-3 offre un quadro per l’ispezione termografica all’aperto degli impianti fotovoltaici in esercizio, riguardante attrezzature, condizioni ambientali, procedura, competenza del personale e rendicontazione. Non fa di un drone o di una piattaforma software un sistema di ispezione completo.