Termografia por infravermelhos

A termografia por infravermelhos regista a radiação térmica emitida e refletida pelas superfícies e representa-a como dados de imagem relacionados com a temperatura. Na inspeção de instalações fotovoltaicas, uma câmara térmica com medição de temperatura pode ajudar a comparar os padrões de temperatura entre módulos, células, conectores, cabos, caixas de junção e outros equipamentos, quando as condições de aquisição permitem uma interpretação significativa.

A imagem não mostra diretamente a corrente elétrica, a resistência de isolamento nem os danos mecânicos. Mostra o comportamento térmico da superfície. As condições elétricas e físicas podem originar padrões térmicos, mas a relação entre o padrão e a sua causa tem de ser avaliada.

A temperatura absoluta é apenas parte da informação. As diferenças relativas entre componentes comparáveis podem ser mais úteis quando os módulos têm irradiância, orientação, carga e exposição ambiental semelhantes. Mesmo assim, a comparação deve ter em conta os reflexos e a geometria de observação.

Uma câmara térmica fornece, assim, evidências e não um diagnóstico. O inspetor continua a precisar do contexto da central, do conhecimento dos equipamentos, dos dados de operação e de métodos de seguimento adequados.

A termografia FV é habitualmente utilizada para detetar padrões de temperatura anormais em geradores em funcionamento. As centrais de grande dimensão têm muitos módulos repetidos, pelo que a imagem térmica pode ajudar a identificar locais que diferem dos equipamentos envolventes, sem ser necessário testar eletricamente cada módulo em primeiro lugar.

Uma zona de células pode parecer mais quente do que as células vizinhas, parte de um módulo pode apresentar um padrão distinto, ou um conector ou uma junção elétrica pode exibir aquecimento localizado. Também podem surgir strings ou secções inteiras com aspeto diferente quando o seu estado de funcionamento elétrico difere do dos circuitos próximos.

Estas observações podem orientar as equipas de manutenção para módulos, ligações, filas ou secções de circuito específicos. A inspeção é mais útil quando as constatações estão associadas a dados de localização e podem ser comparadas com imagens visíveis, a planta da central, a configuração das strings e a informação de monitorização.

A termografia também pode apoiar a inspeção após um evento, como tempestades, danos físicos ou incidentes elétricos em que o comportamento térmico seja relevante. O âmbito deve, ainda assim, ser definido em função do evento real, sem presumir que um voo térmico consegue identificar todas as consequências possíveis.

A norma IEC 62446-3 trata da inspeção termográfica ao ar livre de sistemas fotovoltaicos em funcionamento e fornece uma estrutura para os equipamentos, as condições ambientais, os procedimentos de inspeção, a competência do pessoal e a elaboração de relatórios.

Uma célula quente localizada ou um grupo de células quentes pode indicar que essa zona se comporta de forma diferente de células comparáveis em condições semelhantes. O motivo pode ser um desajuste elétrico (mismatch), sombreamento, dano, o comportamento da interligação ou outra condição. O padrão térmico, por si só, não determina qual destas explicações é a correta.

O comportamento dos díodos de bypass pode produzir padrões reconhecíveis ao nível do módulo em alguns estados de funcionamento. No entanto, atribuir uma avaria de díodo apenas pelo aspeto da imagem pode ser enganador se não se considerarem o estado do circuito, o sombreamento, a conceção do módulo e as medições elétricas.

O aquecimento das ligações também pode ser significativo. Uma resistência acrescida num conector, terminal, porta-fusíveis, emenda de cabos ou outra ligação que conduza corrente pode gerar calor em carga. Um aumento de temperatura visível pode justificar uma investigação imediata, mas podem ainda ser necessárias uma verificação elétrica e uma inspeção física para estabelecer a causa.

Algumas avarias não geram uma assinatura térmica detetável durante a inspeção. Outras só podem surgir com uma determinada carga, nível de irradiância, condição ambiental ou estado de funcionamento intermitente.

A termografia tem, portanto, um limite claro: pode identificar anomalias térmicas, mas não consegue provar todas as causas raiz nem confirmar a ausência de qualquer avaria elétrica. Uma imagem normal não equivale a um ensaio elétrico completo.

Os drones permitem que as câmaras térmicas inspecionem grandes áreas fotovoltaicas a partir do ar, registando a localização dos dados captados. Isto pode reduzir as deslocações manuais ao longo de extensas filas de módulos e proporcionar uma visão de conjunto consistente de grandes instalações no solo.

O planeamento do voo deve basear-se no nível de detalhe de inspeção exigido. A resolução da câmara, a lente, a altitude, a velocidade, o ângulo de visão e a sobreposição das imagens influenciam se o elemento pretendido é efetivamente resolvido. Um voo adequado para identificar padrões ao nível do módulo pode não fornecer detalhe suficiente para uma interpretação fiável ao nível da célula.

A aquisição aérea introduz também considerações geométricas. Os reflexos no vidro dos módulos podem variar com o ângulo de visão, e um terreno irregular ou a posição do seguidor podem alterar a relação entre a câmara e o módulo ao longo da central. Estes efeitos têm de ser reconhecidos tanto no planeamento do voo como na análise das imagens.

A precisão da localização é importante, porque uma constatação tem pouco valor para a manutenção se os técnicos não conseguirem identificar no terreno o módulo ou o circuito correspondente. As imagens térmicas e visíveis, a planta da central, os identificadores das filas e os metadados do voo ajudam a preservar a rastreabilidade.

A inspeção com drones não elimina a necessidade de trabalho no terreno. A confirmação elétrica, a inspeção dos conectores, a substituição de módulos e o exame físico detalhado continuam a exigir acesso adequado ao local.

Um aquecimento anormal pode ser relevante para o risco elétrico, porque as ligações resistivas e algumas condições de avaria convertem energia elétrica em calor. Um conector, terminal, condutor ou zona de módulo que funcione de forma substancialmente diferente de equipamentos comparáveis pode merecer investigação antes de a situação se agravar.

A evidência térmica pode, assim, apoiar decisões de manutenção baseadas no risco. Uma anomalia de temperatura acentuada ou em evolução pode justificar um seguimento mais urgente do que uma observação menor, mas a gravidade não deve ser atribuída apenas com base na temperatura, sem considerar a carga, o ambiente, o tipo de componente e o provável mecanismo de falha.

O risco de incêndio exige a mesma cautela. Algumas avarias elétricas podem contribuir para uma ignição se se gerar calor suficiente ou um arco elétrico perto de material combustível, mas uma anomalia térmica não garante que ocorra um incêndio. Inversamente, a ausência de um ponto quente visível não prova que não exista qualquer perigo elétrico relacionado com incêndio.

A resposta adequada depende do equipamento, da condição elétrica, do comportamento de temperatura observado, dos materiais envolventes e das constatações do seguimento. A termografia pode identificar condições que merecem atenção, mas não deve ser apresentada como garantia de que o incêndio será evitado.

As equipas de manutenção devem preservar a observação original e, depois, verificar a condição suspeita através de métodos elétricos ou físicos adequados.

A irradiância é fundamental na termografia FV, porque a carga elétrica e a geração de calor dependem da energia que chega aos módulos. Uma irradiância fraca ou que varia rapidamente pode reduzir o contraste térmico ou dificultar a comparação de uma parte da central com outra.

O vento arrefece as superfícies dos módulos e pode atenuar as diferenças de temperatura. Um vento forte ou variável pode, por isso, alterar o padrão térmico aparente, mesmo que a condição elétrica subjacente se mantenha. As condições de vento devem ser registadas sempre que sejam relevantes para a interpretação.

O movimento das nuvens pode provocar variações rápidas de irradiância ao longo da central. As imagens captadas antes e depois da passagem de uma nuvem podem não representar condições de funcionamento comparáveis, em especial quando um voo de drone cobre uma grande área ao longo do tempo.

A temperatura do módulo fornece contexto adicional, mas não existe um único intervalo de temperatura que defina uma inspeção aceitável para todas as centrais. A norma IEC 62446-3 não impõe um limite universal de temperatura do módulo para instalações diferentes.

O ângulo de visão e os reflexos também afetam a fiabilidade da imagem. O vidro do módulo pode refletir o céu, estruturas envolventes, vegetação, a aeronave ou outras fontes térmicas. Uma zona aparentemente quente ou fria deve, por isso, ser verificada quanto a causas geométricas e refletivas antes de ser classificada como anomalia do equipamento.

As inspeções repetidas são mais úteis quando estas condições são registadas de forma consistente.

Uma constatação térmica deve ser associada, em primeiro lugar, a uma localização física e descrita sem exagerar a sua causa. O relatório pode registar o módulo, a zona de células, o conector, a string ou o equipamento afetado, juntamente com o padrão de temperatura observado e as condições em que foi captado.

O passo seguinte depende do tipo de observação. Um suposto problema de ligação pode exigir medição elétrica e inspeção física, enquanto um padrão invulgar numa string pode levar a verificações de corrente, tensão, polaridade ou continuidade. Uma anomalia ao nível do módulo pode exigir a comparação com danos visíveis, dados de operação ou ensaios adicionais ao módulo.

O registo da inspeção deve preservar as evidências térmicas e visíveis, a localização, as condições ambientais, o equipamento utilizado e quaisquer limitações que tenham afetado a interpretação. As zonas que não puderam ser inspecionadas de forma fiável devem ser identificadas, em vez de se presumir que estão normais.

Uma inspeção repetida pode ser útil após trabalhos corretivos ou quando a constatação inicial depende fortemente das condições de funcionamento. O objetivo é verificar se o comportamento térmico mudou, e não simplesmente reproduzir outra imagem.

Um único levantamento térmico não é monitorização contínua, e a termografia não substitui os ensaios elétricos quando é exigida verificação direta. A norma IEC 62446-3 fornece um enquadramento para a inspeção termográfica ao ar livre de sistemas fotovoltaicos em funcionamento, mas a conformidade, o diagnóstico de avarias e as decisões de manutenção podem exigir evidências para além da imagem térmica.