Солнечная энергия — неисчерпаемый источник энергии, который пользуется наибольшей популярностью во всем мире благодаря программам поддержки строительства фотоэлектрических электростанций.
Качественная сборка, а также регулярное техническое обслуживание и осмотр всех солнечных панелей необходимы для бесперебойной работы такой электростанции. Быстрым, дешевым и надежным методом проверки качества солнечных панелей большой площади является термодиагностика с помощью тепловизионной системы.
Каждая панель обычно состоит из 36-96 элементов из кристаллического кремния, работающих по принципу фотогальванического эффекта. Это очень простой принцип, но на практике на него влияет большое количество возмущающих обстоятельств, которые могут возникнуть при производстве и использовании.
Осмотр фотоэлектрической электростанции тепловизионной камерой
Дефекты могут возникать во время производства, а затем при установке и эксплуатации фотоэлектрических электростанций, которые влияют на срок службы или ограничивают производительность панелей.
Наиболее известным дефектом материала является так называемый вихревой дефект, который возникает в результате введения в материал кислородных примесей при производстве слитков кремния.
Технологические дефекты – это дефекты, вызванные плохой конструкцией и неправильным использованием панелей. Также это могут быть механические повреждения из-за небрежного обращения (царапины, треснутая или сломанная ячейка) или участки поверхности, покрытые грязью из-за недостаточного обслуживания.
Целостность отдельных слоев панели часто нарушается, что вызвано либо действием внутренних напряжений в ячейке, либо диспергированием примесей в кремниевый материал в процессе изготовления.
Большинство упомянутых дефектов приводят к возникновению горячих точек. В этих местах происходит повышенная рекомбинация электронов и дырок. Энергия, выделяющаяся при этом процессе, излучается в окружающее пространство в виде тепла.
Эти места сообщают о чрезмерном нагреве, а температурная разница по сравнению с исправными камерами может составлять более 50°C. Это часто приводит к необратимому повреждению дефектной ячейки и всей панели.
Осмотр фотоэлектрической электростанции на крыше в морозную погоду
Проверка отдельных фотоэлементов обычно является сложной задачей. Либо панели размещены на большой высоте на крышах зданий, либо их площадь велика и визуальный осмотр требует времени и финансов. Невыполнение рекомендованного ежегодного осмотра может иметь фатальные последствия в виде пожара.
Идеальным решением этой проблемы является использование систем тепловизионных камер, поскольку на тепловизионном изображении (термограмме) отчетливо видны горячие точки со сжатым цветом по отношению к окружающей среде.
Когда участок фотогальванической установки имеет дефекты, энергия солнца не будет преобразовываться в электрическую энергию, и в результате в этих поврежденных частях произойдет повышение температуры. Кроме того, изменения свойств поверхности модуля будут проявляться в разнице коэффициентов излучения, которую можно обнаружить с помощью тепловизионной камеры.
Использование тепловизионных камер в диагностике фотоэлектрических панелей
Подходить к панелям с тепловизором в большинстве случаев не безопасно, либо если панели расположены на наклонных крышах, либо в случаях, когда проход между панелями перекрыт различными препятствиями (растениями, неровностями рельефа..). По этим причинам установка тепловизионной системы на дрон является элегантным и эффективным решением.
Техническое оформление такого измерения требует опыта управления дроном с помощью термографии. Поэтому пилот дрона всегда присутствует, а тепловизор, управляющий системой камер, инструктирует пилота, на какой панели сфокусироваться при обнаружении проблемы, и сохраняет изображения для последующего анализа.
Весомой причиной для использования воздушной тепловизионной камеры является тот факт, что тепловую аномалию рекомендуется обнаруживать при угле обзора от 70° до почти 90° относительно поверхности панели (это важно для избежания неправильных измерений, дефектов термографии или неправильной интерпретации локализованных горячих точек).
В связи с этим требованием исключается использование переносных тепловизионных камер, с другой стороны, дрон с тепловизионной камерой, установленной на управляемом подвесе, легко выполняет это условие.
Ограничивающим фактором при измерении величин могут быть только гидрометеорологические условия, которые могут существенно повлиять на точность измерения.
Идеальны температура окружающей среды 25 °C во время измерения, интенсивность солнечного света 1000 Вт/м2 и небольшое количество облаков. При этом показатели панелей достаточно высоки, чтобы отражать все обнаруженные виды дефектов.
Перед проведением диагностики важно хорошо знать атмосферное давление и температуру, влажность, скорость и направление ветра, высоту солнца и т.д. Все эти условия влияют на сбор данных и навигацию дрона. Центральные часы дня, как правило, лучше всего подходят для проведения измерений, хотя выбор лучшего времени дня будет зависеть от геолокации солнечной электростанции.
Осмотр фотоэлектрической электростанции с дрона
Результат тепловой диагностики проведенной тепловизором с дрона
Заключение
В настоящее время термография с дронов дает отличные результаты и широко используется на большинстве солнечных электростанций. Являясь профилактическим инструментом, эта технология, несомненно, позволяет сократить время устранения возможных поломок и сэкономить значительные средства.
Воздушные тепловизионные системы можно однозначно рекомендовать для любой проверки фотоэлектрических систем после установки, но перед приемкой от поставщика, а также для регулярных проверок, чтобы обеспечить максимальную эффективность сбора энергии и минимальные затраты на ремонт для пользователя.
Скорость осмотра тепловизором в несколько раз выше, как и его надежность, по сравнению с обычным осмотром. Этот метод измерения также является самым дешевым методом выявления дефектов солнечных панелей.
Сегодня термограммы являются стандартной частью протоколов рекламаций и принимаются компаниями в качестве доказательства при сообщении о дефектах.
Смотрите также: Обнаружение дефектов при проверке воздушных линий электропередач с использованием решений искусственного интеллекта