Inspeção FV por infravermelhos (IV)

A inspeção por infravermelhos FV utiliza uma câmara térmica para registar os padrões de temperatura superficial dos módulos fotovoltaicos em funcionamento e dos equipamentos elétricos associados. O objetivo é identificar zonas que se comportam de forma diferente de componentes comparáveis e que podem exigir uma investigação mais aprofundada.

A inspeção pode ser realizada a partir do solo ou através de termografia aérea com drone. As grandes centrais fotovoltaicas beneficiam frequentemente da cobertura aérea, porque é possível rastrear muitas filas de módulos sem começar por uma inspeção detalhada no solo de cada componente.

A inspeção por infravermelhos regista o comportamento térmico e não grandezas elétricas como a tensão, a corrente, a resistência de isolamento ou a continuidade. Uma célula, um conector, uma zona do módulo ou uma string mais quentes do que o esperado são, por isso, uma observação que precisa de contexto antes de se tornar um diagnóstico.

O método é mais útil quando a central funciona em condições que permitem um contraste térmico significativo. As condições ambientais, o estado elétrico, a resolução da câmara e a geometria de observação influenciam o que pode ser interpretado a partir das imagens.

A IEC 62446-3 fornece um enquadramento para a inspeção termográfica em exterior de sistemas FV em funcionamento. O seu âmbito inclui os equipamentos, as condições ambientais, o procedimento de inspeção, a competência do pessoal e a elaboração de relatórios.

A inspeção por infravermelhos realiza-se para rastrear, em equipamentos FV em funcionamento, padrões de temperatura que possam indicar uma condição anómala. Em vez de ensaiar eletricamente primeiro todos os módulos, a equipa de inspeção pode identificar candidatos e concentrar o trabalho de seguimento em filas, strings, módulos ou ligações específicos.

Isto pode ser útil quando surge um desvio de produção nos dados de monitorização. Se uma entrada do inversor ou uma string se comportar de forma diferente de circuitos comparáveis, a inspeção por infravermelhos pode mostrar se um módulo ou uma ligação elétrica na mesma zona também apresenta um comportamento térmico invulgar.

O método pode também apoiar levantamentos programados do estado da central. As inspeções térmicas repetidas podem criar um registo de observações ao longo do tempo, desde que as condições e os locais de aquisição estejam suficientemente documentados para permitir a comparação.

A inspeção motivada por eventos é outra utilização. Tempestades, granizo, incidentes elétricos, trabalhos de manutenção ou outras alterações podem justificar uma revisão por infravermelhos dirigida, quando a evidência térmica é relevante para a condição suspeita.

O ensaio não deve ser tratado como garantia de que todos os defeitos ficarão visíveis. Alguns problemas elétricos produzem pouca diferença de temperatura superficial nas condições existentes durante o levantamento.

A inspeção começa por definir o âmbito e o nível de detalhe pretendido. Um levantamento amplo ao nível do módulo exige uma resolução espacial diferente da de uma revisão destinada a resolver características mais pequenas ao nível da célula. A escolha da câmara, da lente, da altura de voo, do ângulo de observação e da distância ao alvo deve ser planeada em conformidade.

O gerador tem de estar a funcionar em condições úteis. A irradiância afeta a carga elétrica e o contraste térmico, enquanto o vento altera o arrefecimento da superfície. O movimento rápido de nuvens pode dificultar a comparação de uma parte do gerador com outra, mesmo dentro do mesmo levantamento.

O ângulo de observação é importante porque o vidro dos módulos FV reflete a radiação infravermelha. O céu, as estruturas envolventes, o terreno, a vegetação ou a própria plataforma de inspeção podem produzir zonas aparentemente quentes ou frias que não são geradas pelo módulo.

A resolução no alvo também é importante. Se a característica investigada for representada por poucos píxeis do detetor, a imagem pode não permitir uma interpretação fiável. O software não consegue recuperar detalhe que nunca existiu na aquisição original.

A equipa de campo deve registar as condições relevantes para a revisão posterior. A irradiância, o vento, o estado das nuvens, a temperatura do módulo, a configuração da câmara, o percurso e as zonas que não puderam ser inspecionadas de forma fiável podem fazer parte do registo da inspeção.

O aquecimento localizado de uma célula pode indicar que uma parte do módulo se comporta de forma diferente das células envolventes. As causas possíveis incluem danos na célula, desajuste (mismatch), sombreamento, comportamento da interligação ou outra condição elétrica ou física. A imagem não determina qual é a explicação correta sem evidência adicional.

O comportamento do díodo de bypass pode produzir padrões térmicos mais amplos ao nível do módulo em alguns estados de funcionamento. Estes padrões podem justificar uma revisão elétrica do módulo ou da string, mas não devem ser convertidos automaticamente numa avaria confirmada do díodo.

As ligações também podem apresentar aquecimento anómalo. Um conector, um terminal, um porta-fusíveis, uma junta de cabo ou outro componente condutor de corrente que funcione mais quente do que equipamentos comparáveis pode ter resistência elevada ou outra condição que exija investigação física e elétrica.

As irregularidades nas strings podem surgir como módulos ou secções mais quentes ou mais frios do que os circuitos vizinhos. As diferenças podem resultar do estado de funcionamento, de sombreamento, de desligação, da configuração elétrica ou de uma avaria. Os dados de monitorização e a informação dos circuitos são úteis na interpretação destes padrões.

A evidência térmica pode também refletir sujidade ou sombreamento causado por vegetação. As imagens visíveis podem ajudar a determinar se uma aparente anomalia do módulo corresponde a uma condição superficial externa.

O resultado é uma lista de candidatos, não diagnósticos automáticos.

A inspeção por infravermelhos não pode provar a causa raiz apenas pelo aspeto da temperatura. Condições diferentes podem produzir padrões térmicos semelhantes, e os reflexos e as condições ambientais variáveis podem, por vezes, assemelhar-se a anomalias reais do equipamento.

As imagens térmicas também não verificam diretamente as propriedades elétricas. A polaridade, a resistência de isolamento, a tensão em circuito aberto, a corrente de curto-circuito, a continuidade de proteção, o comportamento da curva IV e a resistência dos conectores exigem a medição elétrica adequada quando essas propriedades importam.

Uma imagem de infravermelhos normal não prova que o módulo ou a string estejam em bom estado elétrico. Alguns defeitos podem ser intermitentes, produzir pouco calor ou não estar ativos no momento da inspeção.

Um único levantamento térmico não é monitorização contínua. Regista um período definido e não consegue mostrar o que acontece antes ou depois dessa janela, a menos que outro sistema de monitorização ou inspeção forneça a informação.

A IEC 62446-3 não define um limiar de temperatura único para todos os módulos FV ou locais. Também não faz de uma imagem térmica uma decisão automática de aprovado/reprovado, independente das condições ambientais e de funcionamento.

O software pode ajudar a identificar padrões candidatos, mas não pode substituir a evidência técnica necessária para confirmar o estado elétrico.

Um registo útil de inspeção por infravermelhos deve indicar o que foi inspecionado, quando decorreu o levantamento, que equipamento foi utilizado e em que condições ambientais e de funcionamento os dados foram captados. Cada observação térmica relevante deve ainda ser associada a uma localização física.

As imagens térmicas e visíveis podem ser emparelhadas quando isso ajude a interpretação. Os identificadores de fila, módulo, string, bloco ou equipamento devem permitir aos técnicos regressar ao local correto para verificação.

O relatório deve distinguir observação de diagnóstico. Uma diferença de temperatura localizada pode ser registada diretamente, ao passo que a afirmação de um díodo avariado, de uma célula danificada ou de uma ligação de alta resistência deve ser sustentada pela evidência necessária para essa conclusão.

A periodicidade das inspeções deve seguir o estado da central, os dados de monitorização, a estratégia de manutenção, os contratos, o historial dos equipamentos e os eventos desencadeadores. Não existe um intervalo universal aplicável a todas as centrais fotovoltaicas.

As inspeções repetidas tornam-se mais úteis quando o percurso, a resolução no alvo, as condições ambientais e a localização das imagens são registados de forma consistente. Percursos semelhantes não bastam por si só se a irradiância, o vento, a temperatura do módulo ou as nuvens diferirem substancialmente.

As zonas que não podem ser inspecionadas de forma fiável devem ser assinaladas como limitações e não tratadas como normais.

A inspeção térmica é mais forte quando orienta os ensaios elétricos para a parte da central que realmente precisa de verificação. Uma diferença térmica ao nível da string pode levar a verificações de corrente ou tensão, enquanto uma anomalia ao nível do módulo pode justificar o traçado da curva IV ou outra medição elétrica.

O ensaio de resistência de isolamento pode investigar vias de fuga indesejadas quando um dano, a humidade ou outra condição levanta dúvidas sobre o isolamento elétrico. O ensaio de continuidade pode verificar as vias de ligação equipotencial de proteção, e as verificações de polaridade podem confirmar a orientação dos condutores após a instalação ou reparação.

Um possível problema num conector pode exigir inspeção direta na condição elétrica segura adequada. A imagem térmica pode mostrar que uma ligação funciona mais quente do que equipamentos comparáveis, mas não mede a resistência de contacto nem prova o motivo do aquecimento.

A evidência elétrica também tem limites. Um valor normal de Voc não prova que um módulo seja termicamente normal, e um resultado de isolamento aceitável não prova que todas as células funcionam como esperado. Cada ensaio deve responder a uma pergunta definida.

O fluxo de trabalho da inspeção deve, por isso, evoluir da deteção de candidatos para a confirmação. Os dados de infravermelhos indicam onde olhar; o ensaio elétrico verifica a propriedade associada à avaria suspeita.