La tecnología de los drones en la revolución de la energía solar

08 Oct 2021, 18:54
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Tags: dji, energia solar

La tecnología de los drones en la revolución

de la energía solar

Cómo las inspecciones solares con drones están aumentando la eficiencia de las plantas solares modernas

A medida que la humanidad se aleja poco a poco del abismo y su dependencia de los combustibles fósiles disminuye, la energía solar está ocupando el centro de la revolución de la energía limpia. En los últimos 10 años, la capacidad mundial de energía solar instalada ha aumentado un asombroso 1.454%, pasando de sólo 40 gigavatios (GW) en 2010 a unos 583,5 GW en 2020. Para 2024, se prevé que esta cifra aumente a más de 1.400 GW en todo el mundo.

Para satisfacer estas demandas, el tamaño y la capacidad de las plantas solares también están creciendo exponencialmente. Sin embargo, la ampliación de la energía solar conlleva nuevos retos. Para mantener la producción de las plantas solares y que sigan funcionando con la máxima eficiencia, los operadores deben realizar inspecciones periódicas de los paneles solares, para comprobar si hay daños o suciedad, que podrían estar reduciendo la eficiencia y, por extensión, la rentabilidad de la planta.

Aunque tradicionalmente esto se realizaba manualmente, el tamaño cada vez mayor de las plantas solares modernas hace que esta solución ya no sea viable desde el punto de vista económico. Incluso en el caso de las instalaciones más pequeñas, las empresas de energía solar deben instalar muchos miles de paneles solares distribuidos en grandes superficies, lo que supone un enorme y costoso desafío.

Drone Visual, empresa tecnológica con sede en Brasil, ha introducido nuevos drones para paneles solares en tres emplazamientos que cubren un área combinada de 10 km2 y contienen unos 900.000 módulos solares individuales. Para un área de este tamaño, las inspecciones manuales resultaban costosas e inexactas. Sin embargo, al realizar las inspecciones de los paneles solares con drones, un equipo de dos personas puede ahora inspeccionar cada uno de los módulos solares en tan solo 13 días, identificando rápidamente los paneles dañados o sucios y haciendo que los emplazamientos sean mucho más viables de mantener y seguir funcionando al máximo de su capacidad.

Cómo mantener la capacidad solar máxima

Hay muchos problemas que pueden afectar a la eficiencia y la producción de los módulos solares, como la suciedad, los diodos o las células defectuosas, y daños más importantes en todo el panel. La suciedad es uno de los problemas más comunes en la mayoría de las plantas solares. La Asociación de Energía Solar señala que los paneles solares sucios pueden perder hasta un 20% de su producción de energía, mientras que el Laboratorio Nacional de Energías Renovables sitúa esa cifra en un 25%. Investigaciones más recientes han demostrado que un panel solar sucio puede perder hasta el 50% de su eficiencia en comparación con uno limpio. Estas enormes pérdidas tienen un impacto significativo en la eficiencia de toda la planta solar, mermando los beneficios y haciendo que los parques solares modernos a gran escala sean mucho menos viables.

Sin embargo, para sitios del tamaño de los parques solares modernos, las inspecciones de los paneles solares son extremadamente difíciles. Tradicionalmente, un ejército de trabajadores equipados con instrumentos de inspección manuales recorría toda la planta solar a pie, comprobando la producción de las células individuales en busca de defectos. Debido al gran tamaño de las plantas, las inspecciones manuales a menudo significan que sólo un pequeño porcentaje de los paneles solares puede ser revisado rutinariamente y, en su lugar, las plantas a menudo logran inspecciones a través de muestreo y extrapolación. En algunos casos, sólo se evalúa y analiza el 2-3% de una planta, lo que da lugar a informes muy imprecisos. Además, incluso cuando se trata de un muestreo, las inspecciones manuales son operaciones que consumen mucho tiempo y requieren una gran cantidad de mano de obra, lo que reduce los beneficios y limita la eficacia de las plantas modernas a gran escala.

Para superar este reto, Drone Visual utiliza el dron Matrice 210 RTK V2 (M210 RTK V2) de DJI con una cámara de imagen térmica Zenmuse XT2 montada. Esto permite a los operadores llevar a cabo de forma rentable inspecciones tanto visuales como térmicas de todos sus paneles solares para mantener toda la planta funcionando con la máxima eficiencia y maximizar los beneficios.

La solución de inspección solar con drones

Durante una inspección solar con dron, se vuela manualmente un M210 a una altura de 50 m siguiendo trayectorias de vuelo horizontales de oeste a este. Con un campo de visión de inspección (FOV) lo suficientemente grande como para que el XT2 capture dos cadenas de módulos a la vez, los operadores capturan sistemáticamente imágenes térmicas y visuales de todo el emplazamiento.

Una vez capturadas las imágenes, Drone Visual utiliza las herramientas de FLIR para analizar las imágenes para el post-procesamiento y la generación de informes. Los informes proporcionan una visión general sencilla de la temperatura de cada panel, lo que permite a los operadores identificar rápidamente las unidades defectuosas y enviar equipos para investigar y reparar o limpiar esas unidades.

Inspecciones con drones frente a inspecciones manuales de paneles solares

Antes de utilizar los drones, las inspecciones en los tres emplazamientos se realizaban manualmente, comprobando los paneles individuales con equipos manuales. Sin embargo, dado el tamaño de los emplazamientos solares, las inspecciones manuales solo podían realizarse por muestreo. Esto significa que sólo se analizaba el 2-3% de los módulos durante una inspección, y los resultados extrapolados eran comprensiblemente muy inexactos. Potencialmente, cientos, si no miles, de defectos quedarían sin tratar.

En cambio, con una inspección solar con dron, se analiza cada módulo, y los informes resultantes son inmensamente más precisos y valiosos. Con un dron para paneles solares, sólo dos empleados pudieron inspeccionar toda la zona combinada de 10 km2 en 13 días, identificando 6.000 anomalías en las tres plantas solares.

Al mismo tiempo, los instrumentos utilizados para las inspecciones manuales suelen ser muy complejos, lo que da lugar a informes difíciles de leer y de aplicar. En comparación, los informes elaborados a partir de las imágenes térmicas han simplificado mucho el análisis, lo que permite a los operarios identificar rápidamente los problemas y tomar medidas correctoras con celeridad.

También hay beneficios para la salud y la seguridad. Al operar a distancia, los drones reducen la necesidad de que los trabajadores trabajen en entornos peligrosos de alta tensión. Además, el uso de drones también significa que las inspecciones no se ven obstaculizadas por las limitaciones del terreno, lo que aporta una mayor versatilidad a la construcción y ubicación de las plantas solares.

Los drones se convierten en la herramienta de referencia para las inspecciones de los paneles solares

Aparte de las plantas solares, los drones ya están siendo utilizados por otras industrias en una variedad de escenarios de inspección con drones similares. Mientras que Drone Visual ha utilizado el dron M210 RTK V2 de DJI equipado con una cámara térmica XT2, otros escenarios se han apresurado a adoptar la configuración más reciente M300 más H20T. El M300 RTK es el dron comercial insignia de DJI y, con una serie de funciones y capacidades, ha sido descrito como "la herramienta soñada por un inspector". Con una carga útil máxima de 2,7 kg, el M300 tiene una de las mayores duraciones de todas las aeronaves de DJI, capaz de ofrecer tiempos de vuelo de hasta 55 minutos (sin carga útil).

Aunque, al igual que el M210, el M300 puede equiparse con el XT2, lo más destacado del M300 es la serie de cámaras H20, que ha sido diseñada específicamente para este dron. Como primera solución de sensor híbrido de DJI, la H20T es una potente carga útil integrada que permite a los operadores capturar todo, desde cerca o a distancia, y tanto en térmico como en color real. Y, a diferencia del XT2, el H20 también viene con capacidades de zoom y gran angular, lo que hace que las inspecciones de los paneles solares sean mucho más rápidas y fáciles.

Resumen

A medida que aumenta la demanda de energía limpia en todo el mundo, el tamaño de los parques solares aumenta exponencialmente para compensar. Sin embargo, el aumento de tamaño conlleva una serie de retos para los que la tecnología de los drones está en una posición única para superar. Gracias a las inspecciones solares con drones, Drone Visual permitió a los operadores inspeccionar cada uno de los paneles de sus tres instalaciones solares en tan solo 13 días -algo que habría sido imposible de realizar manualmente-, identificando un número significativo de problemas que, de otro modo, estaban reduciendo la rentabilidad de las plantas. Al permitir a los operadores supervisar y mantener los paneles de forma mucho más exhaustiva, y a una fracción del coste, la tecnología de los drones se está convirtiendo en una herramienta fundamental para construir plantas solares más grandes y mejores que proporcionen más energía limpia a más personas.