Ghid pentru inspecția panourilor fotovoltaice cu ajutorul camerelor termografice(II)
Ing. Marius Popovici, Instructor Nivel III în domeniul termografiei
Partea a II-a – Condiții specifice inspecției termografice a PV (II)
Inspecția panourilor solare prin scanare termică permite identificarea simplă și rapidă a problemelor de funcționare, care pot afecta performanțele acestora, atât în timpul procesului de producție, cât și după ce panourile au fost instalate. IEC TS 62446-3:2017 (Sisteme fotovoltaice – Cerințe pentru testare, documentație și întreținere – Partea 3: Module și instalații fotovoltaice – Termografierea în infraroșu a echipamentelor instalate la exterior // Photovoltaic (PV) systems – Requirements for testing, documentation and maintenance – Part 3: Photovoltaic modules and plants – Outdoor infrared thermography).
Emisivitatea suprafeței componentelor inspectate
Radiația IR captată de camera termografică în timpul scanării PV include radiația emisă de suprafața exterioară a panourilor fotovoltaice (sticlă) și radiația provenită de alte surse din mediul înconjurător, care se pot reflecta în acel moment pe suprafața sticlei.
Operatorul trebuie să țină cont de acest lucru pentru a nu face greșeli de analiză a imaginilor, de măsurare a temperaturii, de interpretare eronată a rezultatelor și chiar de protecție a echipamentului. Parametrii care trebuie setați pentru a obține valori corecte de temperatură atunci când se fac măsurări fără contact, de la distanță, sunt: EMISIVITATEA (E) și TEMPERATURA APARENTĂ REFLECTATĂ (Tref). Sticla este opacă la radiația IR în spectrul LWIR (7.5–14 μm), prin urmare, transmisivitatea sticlei este ZERO în acest spectru și nu trebuie să țineți cont de ea.
Orice obiect din natură este caracterizat prin capacitatea de a emite energie, respectiv emisivitatea suprafețelor radiante. În cadrul acestui articol vom lua în considerare numai energia emisă în domeniul undelor lungi IR (LWIR), respectiv 7,5-14μm. Emisivitatea este caracterizată de parametrul E care are valori între 0 (reflector total) și 1 (corp negru). Operatorul are obligația să cunoască, să estimeze sau să măsoare emisivitatea suprafeței inspectate și să introducă valoarea CORECTĂ a parametrului în camera IR sau în software-ul de analiză.
Cunoașterea (estimarea) valorii emisivității unei suprafețe este probabil una din cele mai mari probleme cu care se confruntă operatorul. Sugestii care vă vor ajuta în estimarea unei valori cât mai apropiate de cea corectă pentru emisivitate:
– Suprafețele materialelor nemetalice au în general emisivitate mare (se pot utiliza tabele de emisivități).
– Suprafețele materialelor metalice depind foarte mult de grosimea stratului de oxid. Emisivitatea acestor suprafețe poate varia de la 0,1 până la valori peste 0,95, în funcție de gradul de oxidare al acestora. Vă sugerez să utilizați tabele de emisivități cu foarte mare atenție pentru aceste suprafețe, deoarece este extrem de greu de estimat grosimea stratului de oxid și implicit de emisivitate. Estimarea greșită a emisivității în cazul valorilor sub 0,5 poate duce la erori de măsură a temperaturii mai mari de 100%!
– În cazul suprafețelor cu emisivitate mică, acoperirea acestora (chiar și parțial, numai în zona în care faceți măsurarea) cu un strat de material cu emisivitate mare (vopsea, bandă izolatoare etc.) este o tehnică des utilizată de către specialiști pentru a putea face măsurători corecte de temperatură în IR.
– Măsurați valoarea emisivității prin diferite tehnici (mai multe informații puteți obține la cursurile de specializare cu certificare internațională Nivel 1 și Nivel 2 organizate de Micronix Plus SRL).
În cazul particular al panourilor fotovoltaice și echipamentelor aferente puteți utiliza următoarele valori de emisivitate: folii din plastic mai groase de 0.3 mm, izolație cabluri și carcase conectică din plastic (E=0.95), suprafețe din metal oxidat (E=0.4 … 0.8) (papuci pentru conexiuni electrice, bare din aluminiu/cupru oxidate, cadru din aluminiu oxidat), suprafețe din metal neoxidat (E=0. 1 … 0.3), sticlă (E=0.85 … 0.9).
Scanarea frontală a PV din aer cu ajutorul dronelor echipate cu camere IR/Viz sau de la sol cu camere IR/Viz/
SWIR vor capta în mare parte radiația emisă de suprafața de sticlă (E=0.85 … 0.90), iar în cazul scanării părții posterioare a panourilor, radiația este emisă în cea mai mare parte de folia de protecție din plastic (E=0.95).
În continuare vom analiza în detaliu numai scanarea termică frontală (suprafețele din sticlă) a PV și vom evidenția elementele de care trebuie să țineți cont în timpul efectuării inspecției și ulterior la analiza imaginilor termografice.
Sticla este opacă la radiația IR în spectrul LWIR (8–14 μm), prin urmare, dacă efectuați inspecția cu o cameră care funcționează în acest domeniul spectral, trebuie să țineți cont că nu măsurați direct temperatura celulelor fotovoltaice, ci a sticlei. Imaginea obținută pe camera termografică este datorată fenomenului de transfer termic (conducție) prin sticlă, iar acest transfer depinde de diferența de temperatură dintre cele 2 fețe ale sticlei protectoare, de grosimea și de calitatea sticlei. Mai mult, sticla este un material izolator termic, având o conductivitate termică între 0.03 și 0.9, deci temperatura reală la nivelul celulei este mult mai mare decât cea măsurată pe suprafața sticlei.
Sticla este reflectivă. În general, după cum am menționat anterior, emisivitatea sticlei este cuprinsă între 0,85 și 0,9 (trebuie să verificați această valoare înainte de a face o măsurare de temperatură), prin urmare între 10% și 15% din radiația captată de camera IR provine de la radiația termică emisă de corpurile înconjurătoare care se pot reflecta pe suprafața sticlei.
În funcție de locul în care este instalat panoul fotovoltaic și de poziția camerei IR, în imaginea termică pot apărea reflexii de nori, clădirii, stâlpi etc. de care trebuie să țineți cont atunci când faceți analiza termografică. Operatorul trebuie să găsească poziția optimă de scanare, astfel încât să apară cât mai puține reflexii în imaginea termică pe suprafața panoului fotovoltaic. De multe ori aceste reflexii se pot interpreta greșit ca HOT SPOT-uri.
Mai mult, este foarte posibil ca în imagine să apară și o reflexie a soarelui.
În acest caz, pe lângă o posibilă interpretare greșită ca hot-spot și un contrast termic redus pe suprafața panoului, detectorul camerei IR poate să fie afectat deoarece energia emisă de soare este foarte mare. Se poate observa că temperatura maximă indicată în colțul stânga-sus din Fig. 22 b este de 171,7°C. Nu este un defect, este reflexia soarelui pe suprafața de sticlă a panoului fotovoltaic.
Exemplu: Reflexii posibile pe suprafața panoului. După cum se poate observa în Fig. 23 și Fig. 24, reflexia este mult mai puternică în domeniul IR decât în vizibil.
Este necesară o evaluare inițială a situației în teren care să identifice posibile surse de radiație termică ce se pot reflecta pe suprafața panoului fotovoltaic inspectat și care pot genera probleme de interpretare. Se va ține cont de legea reflecției în vizibil, care se aplică și pentru radiația IR, respectiv unghiul de incidență = unghiul de reflexie.
Valoarea emisivității mai este influențată și de unghiul de vizare al suprafeței inspectate, fenomen cunoscut sub numele de „efect de unghi“. Pe măsură ce unghiul dintre axa de vizare a camerei și suprafața inspectată se micșorează, valoarea emisivității (energiei radiate emise) scade, iar valorile de temperatură măsurate vor fi mai mici.
În Fig. 25 sunt evidențiate cu verde zonele „permise“ de scanare, în care valoarea de temperatură măsurată nu este afectată semnificativ de efectul de unghi. Poate părea surprinzător faptul că nu se recomandă scanarea perpendicular pe suprafața inspectată, însă în acest caz operatorul (drona în cazul scanărilor aeriene) se va reflecta direct.
Exemplu: Același panou fotovoltaic a fost scanat sub diverse unghiuri, cu aceeași cameră termografică. Se va compara temperatura maximă măsurată pe aceeași celulă (aria marcată cu verde în imaginile următoare Fig.26/27/28).
Atenție la inspecția termografică a panourilor fotovoltaice instalate pe acoperișuri înclinate!
Temperatura aparentă reflectată
Pentru măsurarea corectă a temperaturii trebuie să setați corect pe lângă parametrul EMISIVITATE și parametrul TEMPERATURĂ APARENTĂ REFLECTATĂ, altfel rezultatele măsurătorilor de temperatură sunt eronate, iar eroarea poate să fie foarte mare în unele cazuri. Dacă printre operatorii de camere termografice sunt mulți care setează emisivitatea, pe cameră sau în software, mai mult sau mai puțin corect, extrem de puțini știu că mai trebuie setat încă un parametru foarte important – TEMPERATURA APARENTĂ REFLECTATĂ. De multe ori este interpretat greșit și este setată valoarea temperaturii ambiante! Parametrul Temperatură aparentă reflectată caracterizează radiația care provine din mediul înconjurător și ajunge pe camera IR prin reflexie pe suprafața inspectată.
Setarea acestui parametru la valoarea temperaturii mediului ambiant poate duce la erori semnificative de măsurare a temperaturii, în special la scanările efectuate la exterior și pe suprafețe cu emisivitate mică.
Mai multe informații privind modul corect de măsurare a valorii temperaturii aparente reflectate puteți obține la cursurile de specializare cu certificare internațională Nivel 1 și Nivel 2 organizate de Micronix Plus SRL.
Concluzii – Condiții specifice inspecției termografice a PV:
– Înainte de începerea efectivă a scanării termografice a PV este necesară efectuarea unei inspecții vizuale, inclusiv fotografierea panourilor cu o cameră în vizibil de mare rezoluție, pentru a putea estima gradul de murdărie al panourilor.
– Dacă panourile fotovoltaice sunt prea murdare este necesară curățirea acestora (pierderea datorată prezenței murdăriei nu trebuie să depășească 10%).
– Testarea panourilor solare cu o cameră termografică, după montarea lor, se poate face numai dacă există un aport suficient de energie de la soare (600 W/m2 sau mai mare1). Pentru un rezultat bun este recomandat să efectuați scanarea termică atunci când radiația solară depășește 700 W/m2.
– Vă sugerăm să efectuați inspecția termografică atunci când temperatura ambiantă este, pe cât posibil, mai mică, deoarece veți obține un contrast mai bun în imaginea termică și defectele sunt mai usor de identificat/ localizat.
-Este ideal este să efectuați scanarea termică a panourilor fotovoltaice fără nori pe cer care să atenueze radiația solară. Dacă nu este senin, acoperirea cerului de nori nu trebuie să depășească 2 okta1.
-În IEC TS 62446-3 este menționată o viteză maximă a vântului1 de 28 km/h, până la care se poate face scanarea termografică, însă eu vă sugerez maxim 20 km/h (aproximativ 6m/s).
-Operatorul are obligația să cunoască, să estimeze sau să măsoare emisivitatea suprafeței inspectate și să introducă valoarea CORECTĂ a parametrului în camera IR sau în software-ul de analiză.
1 Conform IEC (https://webstore.iec.ch/en/publication/28628)
– În funcție de locul în care este instalat panoul fotovoltaic și de poziția camerei IR, în imaginea termică pot apărea reflexii de nori, clădirii, stâlpi etc. Operatorul trebuie să găsească poziția optimă de scanare, astfel încât să fie cât mai puține reflexii în imaginea termică. De multe ori reflexiile sunt interpretate greșit ca HOT SPOT-uri.
– Valoarea emisivității mai este influențată și de unghiul de vizare al suprafeței inspectate, fenomen cunoscut sub numele de „efect de unghi“.
– Pentru măsurarea corectă a temperaturii trebuie să setați corect pe lângă parametrul EMISIVITATE și parametrul TEMPERATURĂ APARENTĂ REFLECTATĂ.
Normative (IEC TS 62446-3:2017)
Sisteme fotovoltaice – Cerințe pentru testare, documentație și întreținere – Partea 3: Module și instalații fotovoltaice – Termografierea în infraroșu a echipamentelor instalate la exterior.
IEC TS 62446-3:2017(E) definește inspecția termografică (în infraroșu) pentru scanarea la exterior a modulelor și instalațiilor fotovoltaice aflate în funcțiune. Această inspecție susține mentenanța preventivă pentru protecția împotriva incendiilor, disponibilitatea sistemului pentru producerea de energie electrică și inspecția calității modulelor fotovoltaice. Acest document stabilește cerințele pentru echipamentele de măsurare, condițiile ambientale, procedura de inspecție, raportul de inspecție, calificarea personalului și o matrice pentru anomaliile termice ca ghid pentru inspecție1, prin urmare este un document de bază pentru cei care se ocupă/ intenționează să furnizeze servicii de inspecție termografică a instalațiilor fotovoltaice.
Funcții noi numai la camerele termografice HIKMICRO – SuperSCENE+
SuperScene+ permite localizarea automată a siguranțelor/terminalelor în panourile electrice și identificarea anomaliilor de temperatură cu ajutorul algoritmilor inteligenți (IA). Inspecția panourilor electrice se reduce astfel la 2 pași (selecție mod → scanare) cu rezultate instantanee (alerte codificate prin culori), sporind în același timp siguranța și fiabilitatea rezultatelor.
Pentru informații tehnice suplimentare și prețuri vă rugăm să accesați www.meterland.ro
MICRONIX PLUS SRL | Otopeni, Str. 1 Mai nr. 2, 075100, Ilfov | Telefon 021.312.40.81, 82 | E-mail: office@micronix.ro
© Copyright 2025, Micronix Plus SRL. Toate drepturile rezervate. Articolul nu trebuie copiat, fotocopiat, reprodus, tradus sau transmis, în întregime sau parțial, pe orice mediu electronic sau formă care poate fi citită automat fără acordul prealabil, în scris, din partea Micronix Plus SRL.
Meterland este marcă înregistrată a Micronix Plus SRL.
