Como inspecionar centrais solares com drones?

A inspeção com drone permite a uma equipa de O&M fazer a triagem de grandes áreas fotovoltaicas antes de enviar técnicos a cada fila. As câmaras visíveis e térmicas conseguem documentar as superfícies dos módulos, a geometria das filas, a vegetação, o sombreamento, os componentes danificados e os padrões de temperatura, preservando a informação de localização que ajuda os técnicos a regressar à zona certa da central.

A principal vantagem é a cobertura, não o diagnóstico automático. Um percurso aéreo planeado pode recolher dados de muitos módulos com uma geometria de câmara mais consistente do que uma deslocação improvisada pelo painel. Isto é especialmente útil em grandes centrais montadas no solo, onde a triagem manual fila a fila exige muitas deslocações no terreno.

A imagem térmica acrescenta informação que a fotografia normal não fornece. O aquecimento localizado, padrões invulgares nos módulos, o aquecimento de conectores ou as diferenças entre strings comparáveis podem identificar zonas que merecem uma análise mais profunda. As imagens visíveis dão depois o contexto, como vidro partido, sujidade, vegetação, sombras ou equipamento deslocado.

O valor depende do local. Painéis pequenos, espaço aéreo restrito, condições meteorológicas difíceis, condições térmicas insuficientes ou uma verificação extensa ao nível do solo podem reduzir a vantagem prática de usar um drone. A aeronave deve ser escolhida por se adequar ao objetivo da inspeção, e não por se presumir que a inspeção aérea é preferível em todos os casos.

O primeiro passo é definir a questão da inspeção. Um levantamento destinado a documentar danos visíveis de uma tempestade tem requisitos de aquisição diferentes de um destinado a resolver padrões térmicos ao nível da célula. O âmbito deve identificar os blocos, as filas, os módulos ou o equipamento a cobrir e o acompanhamento esperado se for encontrada uma anomalia.

Devem depois verificar-se as autorizações de voo, os procedimentos do local, as restrições do espaço aéreo, os obstáculos, as zonas de descolagem e as condições meteorológicas. A altura de voo, o percurso, a velocidade, o ângulo da câmara, a resolução pretendida e a densidade de imagens escolhem-se a partir do objetivo da inspeção. As zonas que não possam ser captadas de forma segura ou fiável devem ser tratadas como limitações e não incluídas em silêncio como inspecionadas.

Antes de iniciar a aquisição térmica, as condições de funcionamento e ambientais têm de ser adequadas. A IEC 62446-3 aborda a inspeção termográfica no exterior de sistemas fotovoltaicos em funcionamento, incluindo o equipamento, as condições ambientais, o procedimento de inspeção, a competência do pessoal e a elaboração de relatórios. Não prescreve um intervalo único de temperatura dos módulos e não deve ser tratada como um algoritmo de voo para drones.

Durante o voo, os dados térmicos e visíveis são recolhidos juntamente com a informação de localização e de voo relevante. Após a aterragem, o conjunto de dados é transferido, organizado por localização na central, verificado quanto a imagens em falta ou de baixa qualidade e revisto à procura de potenciais constatações.

As últimas fases são a revisão técnica e a elaboração do relatório. As observações candidatas são separadas de reflexos, transições de nuvens, foco deficiente, efeitos de sombreamento ou outros artefactos de aquisição. As constatações que exijam confirmação elétrica seguem então para o ensaio de campo adequado, antes de ser tirada qualquer conclusão de manutenção.

A inspeção no terreno e a inspeção com drone resolvem partes diferentes do problema. Um técnico a pé consegue examinar de perto conectores, etiquetas, o encaminhamento de cabos, detalhes de fixação, caixas de junção e outros componentes. O mesmo técnico pode também realizar medições elétricas impossíveis de efetuar a partir do ar.

A inspeção com drone proporciona uma cobertura inicial mais ampla. Consegue identificar onde ocorrem diferenças visíveis ou térmicas sem obrigar a equipa de campo a começar pelo exame detalhado de cada módulo. Em grandes centrais, isto pode reduzir deslocações desnecessárias e ajudar a priorizar os locais que justificam acesso ao solo.

A inspeção no terreno continua a ser mais forte quando a questão exige interação física. O estado dos conectores, a resistência de isolamento, a polaridade, a continuidade, a tensão, a corrente, as verificações de binário e a substituição de componentes continuam a exigir acesso direto e um procedimento elétrico adequado.

As imagens aéreas têm também limitações geométricas e ambientais. Reflexos, ângulo de observação, resolução insuficiente, vento, movimento de nuvens e irradiância variável podem afetar a interpretação. Uma pessoa junto ao equipamento consegue por vezes resolver ambiguidades que subsistem numa imagem aérea.

O fluxo de trabalho prático é, por isso, normalmente complementar. A triagem aérea identifica onde olhar, enquanto a inspeção no terreno e os ensaios elétricos determinam o que realmente está errado e que ação se justifica.

A revisão térmica pode ajudar a identificar alterações antes de se tornarem evidentes nos dados de produção da central, mas o termo manutenção preditiva deve ser usado com cuidado. Um padrão térmico pode indicar que um componente se comporta de forma diferente de equipamento comparável, mas não prevê automaticamente quando ou se esse componente irá falhar.

Os registos térmicos históricos continuam a ser úteis. Se o mesmo módulo, conector ou localização numa string apresentar repetidamente um padrão anómalo em condições comparáveis, a equipa de manutenção dispõe de evidência mais sólida de que a situação merece investigação. Os registos dos trabalhos corretivos podem depois ser ligados a inspeções posteriores.

A revisão assistida por IA pode ajudar a filtrar grandes conjuntos de dados, assinalando módulos ou zonas de imagem candidatos para inspeção humana. A geração de candidatos deve manter-se separada do diagnóstico. Um modelo pode identificar um padrão semelhante a um ponto quente ou a uma irregularidade de string, mas reflexos, sombreamento, artefactos de aquisição e diferenças normais de funcionamento têm de continuar a ser excluídos por um revisor.

Uma inspeção não é monitorização contínua. Uma avaria intermitente pode não estar presente durante o voo, e uma nova condição pode desenvolver-se depois. Os dados de monitorização, as inspeções motivadas por eventos e o historial de manutenção continuam a ser importantes entre levantamentos.

A informação térmica contribui, assim, para a manutenção condicionada ao melhorar o local para onde se dirige a atenção. Não deve ser apresentada como garantia de deteção de falhas futuras nem como substituto da verificação direta.

Uma inspeção de repetição pode ser útil após uma reparação quando a constatação original era visível termicamente ou fisicamente. O objetivo é determinar se a condição observada se alterou após a ação corretiva, e não apenas obter outra imagem do mesmo local.

A comparação exige condições de aquisição semelhantes. A irradiância, o vento, o estado das nuvens, a temperatura dos módulos, o ângulo de observação, a altura de voo, a configuração da câmara e o estado de funcionamento elétrico podem afetar o padrão térmico aparente. Uma diferença de temperatura menor após a reparação é difícil de interpretar se o segundo voo ocorreu com uma carga substancialmente mais fraca.

O mesmo local físico deve também ser documentado de forma fiável. Os identificadores de módulo, fila, string ou equipamento permitem à equipa comparar o ativo correto, em vez de depender de uma correspondência visual aproximada entre voos.

Quando o problema original era elétrico, as medições elétricas repetidas podem ser mais importantes do que a imagem térmica. Um conector reparado pode ser examinado termicamente, mas a verificação necessária pode também incluir inspeção direta ou um ensaio elétrico adequado, consoante os trabalhos realizados.

O registo de encerramento deve indicar o que foi reparado, como o resultado foi verificado e se alguma limitação afetou a comparação. Assim, o acompanhamento é útil para as futuras equipas de O&M e não se reduz a um par de imagens de antes e depois.

Uma inspeção prática com drone começa pelo âmbito, pela localização e pelo objetivo. A equipa deve saber que zonas da central estão incluídas, que nível de detalhe é necessário, que condições ambientais são exigidas e que tipos de constatação desencadeiam a verificação no terreno.

Antes do voo, a equipa deve confirmar o acesso ao local, o espaço aéreo e as restrições de operação, a meteorologia, a prontidão do equipamento, as definições da câmara, a resolução pretendida, o percurso e as zonas seguras de descolagem e recuperação. Na termografia, devem considerar-se a irradiância, o vento, a nebulosidade e o estado de funcionamento dos módulos antes de começar a recolha de dados.

Durante a aquisição, os revisores precisam de informação suficiente para associar as imagens aos ativos da central. Os metadados de localização, o contexto visível, os dados térmicos, a informação do percurso e os registos das zonas saltadas ou inacessíveis devem ser preservados.

Depois do voo, a qualidade das imagens deve ser verificada antes de iniciar a análise detalhada. Fotogramas desfocados, reflexos fortes, transições de nuvens, cobertura incompleta ou resolução insuficiente podem gerar uma falsa confiança se não forem identificados cedo.

As constatações candidatas devem ser revistas face às imagens visíveis, à planta da central, aos dados de monitorização e às condições de aquisição. Os ensaios elétricos ou a inspeção no terreno devem então ser atribuídos sempre que a decisão de manutenção dependa de propriedades que as imagens aéreas não conseguem estabelecer.

O relatório deve documentar as observações, as constatações verificadas, as limitações, os requisitos de acompanhamento e quaisquer zonas que não foram avaliadas de forma fiável.

Os dados térmicos não provam por si só a causa de origem. Uma célula quente, um conector, uma zona do módulo ou um padrão invulgar numa string podem resultar de vários mecanismos elétricos, físicos ou ambientais. Termogramas com aspeto semelhante podem, por isso, exigir respostas de manutenção diferentes.

Um drone também não consegue verificar diretamente a resistência de isolamento, a polaridade, a tensão em circuito aberto, a corrente de curto-circuito, a continuidade de proteção, o comportamento I-V nem o desempenho funcional completo. Estas propriedades exigem instrumentos elétricos adequados, procedimentos e pessoal competente.

As imagens visíveis têm limites semelhantes. Documentam condições físicas, mas não provam que o circuito elétrico subjacente está em bom estado. Um módulo com aspeto normal pode ainda ter uma avaria elétrica que exige outro método de ensaio.

A IEC 62446-3 fornece um quadro para a inspeção termográfica no exterior de sistemas fotovoltaicos em funcionamento, abrangendo o equipamento, as condições ambientais, o procedimento, a competência do pessoal e a elaboração de relatórios. Não faz de um drone ou de uma plataforma de software um sistema de inspeção completo.