Tecnologia de drones e energia solar

A tecnologia de drones dá às equipas de O&M solar uma forma de observar grandes partes de uma central sem percorrer cada fileira com uma câmara portátil. Um voo pode recolher imagens visíveis e térmicas de módulos, strings, estruturas, caminhos de acesso e equipamento elétrico selecionado, criando um registo de todo o local que pode ser revisto mais tarde por localização.

O principal benefício operacional é a cobertura. Em vez de começar por componentes individuais, a equipa pode rastrear uma área ampla e identificar os pontos que merecem uma inspeção mais detalhada. Isto é útil quando uma central tem muitas fileiras de módulos repetidas e se espera que apenas uma pequena parte do local exija acompanhamento no terreno.

Os drones também podem proporcionar uma geometria de observação mais consistente do que um levantamento improvisado a pé, quando o voo é planeado para o nível de detalhe de inspeção exigido. A altitude, a velocidade, o ângulo da câmara, o percurso e a sobreposição das imagens podem ser controlados, de modo que as secções comparáveis do campo solar sejam captadas segundo um procedimento definido.

O drone não toma, por si só, a decisão de manutenção. As imagens continuam a ter de ser associadas à disposição da central, à topologia elétrica, às condições de funcionamento e ao histórico de manutenção. Quando uma constatação diz respeito ao isolamento, à polaridade, à corrente, à tensão, à continuidade ou a outra propriedade elétrica, continua a ser necessário um ensaio elétrico adequado.

As grandes centrais FV instaladas no solo podem ocupar áreas consideráveis, e a inspeção manual pode obrigar os técnicos a percorrer longas fileiras até localizarem uma condição relevante. Um drone pode rastrear muitas fileiras a partir do ar e direcionar a atenção para módulos, strings ou blocos específicos. A vantagem prática de tempo depende da geometria do local, das restrições de voo, da resolução exigida, do terreno, das condições meteorológicas e do objetivo da inspeção.

Uma velocidade ou uma altitude de voo mais elevada não torna automaticamente a inspeção melhor. Se o alvo for uma anomalia térmica ao nível da célula, a imagem tem de conter detalhe espacial suficiente para resolver essa característica. Um percurso concebido apenas para cobrir a área máxima pode produzir imagens inadequadas para uma interpretação detalhada.

A cobertura tem também de ter em conta as lacunas. Árvores, edifícios, infraestruturas de transporte de energia, o terreno, a posição dos seguidores ou limitações do espaço aéreo podem impedir a captação fiável de alguns módulos. Estas zonas devem ser registadas como não inspecionadas ou com inspeção limitada, em vez de serem consideradas normais.

A cobertura aérea é, por isso, mais útil quando é planeada em função da informação de que a equipa de manutenção precisa. A velocidade de inspeção é importante, mas não deve prejudicar a qualidade da imagem, a rastreabilidade nem a adequação das condições ambientais.

Um drone pode transportar câmaras visíveis e térmicas durante a mesma inspeção, o que permite ao revisor comparar o aspeto da superfície com os padrões relacionados com a temperatura. As imagens visíveis podem mostrar vidro partido, sujidade intensa, vegetação, componentes deslocados, sombreamento ou outras condições físicas. As imagens térmicas podem revelar diferenças relativas de temperatura que podem estar associadas a células, módulos, ligações, strings ou outras condições de funcionamento.

Os dois tipos de imagem respondem a perguntas diferentes. Um módulo com danos visíveis pode não apresentar um padrão térmico distinto no momento da inspeção, enquanto uma zona com anomalia elétrica pode mostrar uma diferença de temperatura sem danos visíveis evidentes. Rever as duas fontes em conjunto dá ao inspetor mais contexto.

A aquisição térmica exige disciplina de medição. A IEC 62446-3 aborda a inspeção termográfica em exterior de sistemas FV em funcionamento, incluindo o equipamento, as condições ambientais, o procedimento de inspeção, a competência do pessoal e a elaboração de relatórios. Não define um algoritmo de software nem impõe um intervalo de temperatura universal a todas as centrais FV.

A irradiância, o vento, o movimento das nuvens, a temperatura dos módulos, os reflexos e o ângulo de observação podem afetar as imagens térmicas. Um voo que produz fotografias nítidas não é automaticamente adequado à interpretação termográfica se essas condições forem más ou instáveis.

Os dados do drone são mais úteis quando reduzem um problema de manutenção amplo a uma tarefa de campo mais pequena. Se uma fileira apresentar uma anomalia térmica localizada, a equipa de manutenção pode ir diretamente a essa zona em vez de verificar todos os módulos do bloco. Se as imagens visíveis mostrarem sombreamento por vegetação ou vidro partido, o acompanhamento necessário também pode ser direcionado para um local conhecido.

A informação de monitorização pode reforçar este fluxo de trabalho. Um desvio de produção numa string ou numa entrada do inversor pode identificar uma zona elétrica de interesse, enquanto as imagens aéreas podem mostrar se existem indícios visíveis ou térmicos no mesmo local. As duas fontes podem então orientar o passo seguinte da inspeção.

O drone pode também apoiar inspeções motivadas por um evento, após granizo, tempestades, obras nas proximidades ou outros incidentes que possam ter afetado parte da central. O objetivo deve ser definido antes do voo: documentar os danos visíveis, rastrear anomalias térmicas, verificar as condições de acesso ou identificar zonas que exigem verificações elétricas.

Uma imagem não deve ser convertida diretamente numa instrução de reparação quando a causa é incerta. Uma zona quente num conector pode justificar uma inspeção e uma medição elétrica, e um padrão invulgar num módulo pode exigir ensaios de corrente, de tensão ou outros antes de se substituir um componente.

Os grandes levantamentos FV podem gerar muitas imagens, e a carga de revisão aumenta com a quantidade de dados captados. Recolher mais imagens não torna automaticamente a inspeção melhor se o revisor não conseguir associá-las de forma fiável a fileiras, strings, módulos ou identificadores de equipamento.

Os dados de localização são, por isso, importantes. As constatações devem ser ligadas a uma posição física que um técnico consiga encontrar no terreno. As plantas da central, os identificadores de fileiras, as referências dos módulos, as imagens visíveis, os metadados do voo e outros registos do local ajudam a manter essa rastreabilidade.

O processo de revisão deve separar as observações das conclusões. “Temperatura elevada localizada na fileira de módulos 14” é uma observação. “Díodo de bypass avariado” é um diagnóstico que exige provas de suporte se o padrão térmico, por si só, não estabelecer a causa.

Os registos devem também preservar as condições relevantes do voo e do ambiente. Sem a irradiância, o vento, a nebulosidade, a temperatura dos módulos, a geometria de observação e a informação sobre as zonas inacessíveis, quem fizer revisões posteriores pode não saber se duas inspeções são realmente comparáveis.

O software pode ajudar a organizar imagens, localizações, observações e relatórios, mas não substitui os ensaios elétricos nem a interpretação qualificada.

A inspeção com drones reduz a necessidade de o pessoal percorrer a pé todas as partes de um campo solar grande, mas não elimina todos os riscos de segurança. Os pilotos e os inspetores continuam a precisar de zonas seguras de descolagem e recuperação, de acesso ao local, de atenção ao equipamento sob tensão, de coordenação com a operação da central e de procedimentos adequados para qualquer acompanhamento no terreno.

As autorizações de voo e os limites de operação dependem da localização e dos requisitos de aviação aplicáveis. As infraestruturas próximas, o espaço aéreo restrito, os edifícios, as estradas, as pessoas ou outras condições do local podem limitar onde e como um drone pode operar. Estas restrições devem ser verificadas para o local concreto e não presumidas a partir de um plano de inspeção genérico.

O vento e as condições meteorológicas também podem limitar as operações. Vento excessivo pode afetar a estabilidade do voo e a comparabilidade térmica, e nuvens que mudam rapidamente podem alterar a irradiância na central durante o levantamento. Um voo tecnicamente possível pode continuar a ser inadequado para a inspeção termográfica se as condições de medição forem más.

A altitude é outro compromisso. Voar mais alto pode aumentar a área coberta, mas reduz o detalhe disponível das pequenas características de módulos ou células. A resolução exigida deve determinar a altura de voo prática.

O acesso ao terreno continua a ser necessário depois do voo quando uma constatação exige confirmação física, medição elétrica, reparação ou substituição. A inspeção com drones pode reduzir deslocações desnecessárias a pé, mas não elimina a necessidade de pessoal de campo competente.

Um voo de drone é um retrato da central sob um determinado conjunto de condições de funcionamento e ambientais. Não é monitorização contínua, e uma condição intermitente pode não estar presente enquanto a aeronave sobrevoa o módulo ou a string afetados.

Os padrões térmicos também têm limites. Uma célula, um conector, uma zona de módulo ou uma diferença ao nível da string que esteja quente pode indicar que é necessária uma investigação adicional, mas a imagem, por si só, não prova a causa raiz. Algumas avarias elétricas podem não produzir uma assinatura térmica clara durante o levantamento.

As imagens visíveis têm limites semelhantes. Uma fotografia pode documentar vidro partido, contaminação, vegetação ou deslocação física, mas não consegue verificar a resistência de isolamento, a polaridade, a continuidade, o comportamento da corrente nem outras propriedades elétricas que exigem medição.

A IEC 62446-3 fornece um quadro de referência para a inspeção termográfica em exterior de sistemas FV em funcionamento, abrangendo o equipamento, as condições ambientais, o procedimento, a competência do pessoal e a elaboração de relatórios. Não transforma um drone nem uma plataforma de software num sistema completo de inspeção elétrica.

O papel mais útil da tecnologia de drones é, por isso, o rastreio e a localização. Ajuda as equipas a decidir onde olhar com mais atenção, enquanto os ensaios elétricos, a inspeção física, os dados de monitorização e o critério de engenharia determinam o que a constatação realmente significa.