MICRONIX prezintă: Ghid pentru inspecția panourilor fotovoltaice cu ajutorul camerelor termografice
Ing. Marius Popovici, Instructor Nivel III în domeniul termografiei
Partea I – Alegerea camerei termografice
Inspecția panourilor solare prin scanare termică permite identificarea 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)
Verificarea calității și performanței panourile solare este de o importanță fundamentală pentru a maximiza producția de energie electrică. Funcționarea fără defecțiuni a panourilor fotovoltaice (PV) este o condiție prealabilă pentru o generare eficientă de energie, o durată lungă de viață și un randament ridicat al investitiei.
Care sunt caracteristicile importante ale camerei termografice?
Afișarea imaginii termice
Inspecția termică a panourilor electrice se face întotdeauna atunci când radiația solară este puternică, o condiție obligatorie pentru a avea în circuit un curent suficient care să permită detectarea problemelor de funcționare ale PV cu ajutorul camerelor termografice. În consecință, ținând cont de intensitatea luminoasă intensă, operatorul va avea probleme majore de vizualizare a informației afișate pe ecranul camerei.
De aceea, este foarte important ca ecranul camerei termografice să fie de o calitate superioară, cu un contrast foarte bun, orientabil sau protejat de un parasolar. Lipsa parasolarului la o cameră termografică “de tip pistol” o face aproape inutilizabilă pentru această aplicație, dacă soarele se reflectă direct pe ecran. Puteți eventual să partajați imaginea prin Wi-Fi, în timp real, către un dispozitiv mobil (telefon smart sau tabletă) pentru a urmări ce „vede” camera în acel moment. Ideal este ca echipamentul dumneavoastră să includă și un vizor color, suplimentar față de ecranul extern. Nici parasolarul și nici posibilitatea de ajustare a poziției ecranului nu vor egala performanțele de vizualizare printr-un vizor. Din păcate, camerele IR dotate cu ecran extern și vizor sunt cele mai scumpe, dar investiția este pe deplin justificată. Un alt element important legat de afișarea imaginii termice este modul de focalizare al camerei IR, fiind legat direct de specificul aplicației (scanarea în condiții de iluminare ridicată). Camerele care au focalizare fixă nu vor pune probleme majore pentru că au un câmp de profunzime mare și imaginea este în general clară de la o distanță minimă de 30 .. 60 cm la infinit. Totuși, focalizarea manuală și cea automată (autofocalizare) oferă imagini de o calitate superioară, cu condiția să puteți face clarul imaginii în condițiile de iluminare puternice. În aceste condiții camerele termografice dotate cu focalizare automată sunt un plus.
Rezoluția detectorului IR, Câmpul vizual (FOV) și Rezoluția spațială (IFOV) a camerei IR În orice aplicație de scanare termică trebuie să țineți cont de: Rezoluția detectorului IR, Câmpul vizual (FOV) și Rezoluția spațială (IFOV) a camerei IR. Toți cei 3 parametri luați în ansamblu vor defini mărimea suprafeței scanate și dimensiunea celui mai mic obiect măsurabil corect de la o distanță dată.
Două camere diferite, cu aceeași rezoluție a detectorului dar cu IFOV diferite, vor încadra în mod diferit ținta inspectată (FOV diferit) și vor avea dimensiunea spotului de măsură diferită. În schimb, două camere echipate cu detectori IR cu rezoluții diferite, dar cu același IFOV (vezi mai jos definiția IFOV), vor avea aceeasi capacitate de măsurare (aceeași dimensiune a spotului de măsură, dar câmpuri vizuale diferite). O altă posibilitate este să avem camere cu detectori IR de rezoluții diferite și același câmp de vedere (încadrare identică), dar cu IFOV diferit. În acest caz camera cu rezoluția mai mare are o valoare mai mică a IFOV și implicit o capacitate mai bună de măsurare de la aceeași distanță a țintelor de dimensiuni mici.
În normativul IEC TS 62446-3:2017 este menționată o rezoluție de minim 5 x 5 pixeli / țintă (celulă, conexiune etc.) pentru măsurarea corectă a temperaturii. Dacă ne referim la o celulă cu dimensiunile tipice de 156 x 156 mm, corespunzătoare mărimii unui spot de măsură al camerei IR, atunci dimensiunea corespunzatoare unei pixel din imagine trebuie să fie de maxim 31,2 x 31,2 mm. În fișa tehnică a oricărei camere termografice găsiți parametru IFOV (Instantaneous Field of View) care se referă la cea mai mică suprafață unghiulară pe care un singur element (pixel) din detectorul IR al camerei o poate „vedea” la o distanță dată. Valoarea IFOV depinde de rezoluția detectorului IR și de câmpul vizual al obiectivului. O rezoluție mai mare a detectorului IR și o focală mai mare a lentilei, respectiv un câmp de vedere mai îngust, va avea ca rezultat o valoarea mai mică a IFOV, ceea ce înseamnă că puteți vedea și măsura obiecte mai mici situate la o distanță mai mare.
Exemplu: O imagine termică obținută cu o cameră HIKMICRO M60 (IFOV 1.13 mrad), la distanța de 12 m de țintă inspectată, va avea suprafața unui pixel de până la 13.56 x 13.56 mm. Deci o celulă PV de 156 x 156 mm este acoperită de până la 11.5 x 11.5 pixeli în imaginea respectivă. Dacă inspectați același panou solar de la aceeași distanță cu o cameră HIKMICRO M20W (IFOV 3.33 mrad), suprafața unui pixel din imagine este de până la 39.96 x 39.96 mm, o celulă a PV fiind acoperită în acest caz de până la 3.9 x 3.9 pixeli, mai puțin decât mărimea minimă a spotului pentru o măsurare corectă a temperaturii.
În mod similar puteți calcula care distanța maximă de la care puteți face măsurători corecte de temperatură pentru un obiect cu dimensiuni cunoscute.
Acum puteți să decideți singuri care este câmpul de vedere al lentilei, valoarea IFOV necesară pentru a măsura corect și ce rezoluție a detectorului vă sunt necesare pentru inspecția termică a panourilor fotovoltaice sau pentru orice altă aplicație de scanare cu o cameră termografică, în funcție de distanța față de obiectul investigat, de dimensiunile acestuia și de modul de încadrare.
Mai jos aveți 4 exemple de imagini termografice obținute cu camere IR care au aceeași rezoluție a detectorului termal (640×480 pixeli si SuperIR) dar lentile cu câmpul de vedere diferit (FOV). Un FOV mic este dezavantajos pentru o inspecție de la distanță mică dar este avantajos pentru inspecția de la distanță mare. În schimb, utilizarea unei lentile cu câmp vizual larg la inspecții de la distanță mare poate avea ca efect imposibilitatea de a detecta posibile defecte și un spot de măsură mai mare decât ținta, ceea ce va genera erori de măsură mari (vezi zona marcată cu verde în imaginile 1 și 2), dar este perfectă pentru scanarea de la distanțe mici.
Este suficientă o rezoluție a senzorului sub 320×240 pixeli? Răspunsul depinde de parametrii menționați anterior, de distanța până la obiectul inspectat și de dimensiunile acestuia, de cât timp aveți alocat pentru acest serviciu și dacă doriți în final să aveți rezultate foarte bune și corecte în urma scanării. Sugestia mea este să alegeți o cameră cu rezoluția cât mai mare, dar acest lucru înseamnă și un buget mai mare alocat pentru cameră. Cu o rezoluție mică a detectorului nu veți putea detecta potențiale defecte de mici dimensiuni și nici măsura corect temperatura, cu efect direct asupra unei evaluări greșite a gravității defectului (drepta – detaliu imagine 1).
Camerele de generație mai nouă oferă în plus și o funcție de mărire a rezoluției imaginilor IR salvate (Exemplu: funcția SuperIR poate mări rezoluția imaginilor memorate pe card sau în memoria internă de cel puțin 4 ori!).
Sensibilitatea termică (NETD)
În general, pentru inspectarea panourilor fotovoltaice sunt utilizate camere termografice portabile cu detector de tip microbolometru „fără răcire” sensibil în spectrul 8–14 μm (LWIR) datorită accesibilității lor, fiind și cel mai ieftine. Evident că puteți utiliza și alte tipuri camere, sensibile în alte domenii spectrale (SWIR sau MWIR), însă acest articol este dedicat celor „fără răcire” în 8–14 μm (LWIR). Sticla este opacă la radiația IR în acest domeniu spectral (LWIR), prin urmare trebuie să țineți cont că nu măsurați direct temperatura celulelor fotovoltaice, ci a sticlei. La un panou fotovoltaic “normal” pot exista diferențe de temperatură de până la 5°C între celule (atenție la valorile de temperatură măsurate corect!), în timp ce diferența de temperatură între o celulă “normală” și una cu “probleme“ poate să fie > 10°C .. 40°C, prin urmare, cel puțin pentru această investigație este suficient să alegeți o cameră IR cu sensibilitatea termică (NETD) ≤ 100mK (0.1°C) la 30 °C, după cum este menționat și în normativul IEC TS 62446-3:2017. Totuși, trebuie să țineți cont că în cadrul acestei aplicații este necesar să indentificați și posibile defecte la cabluri, conectori, siguranțe, invertoare, baterii etc. unde diferențele de temperatură sunt semnificativ mai mici sau sunt mult reduse de răcirea prin convecție forțată (vânt). Eu sugerez să utilizați o cameră termografică care are sensibilitatea termică (NETD) cât mai bună (exemplu: o valoare a NETD de 20mK (0.02°C) este una excelentă, dar camerele cu NETD atât de mic nu sunt ieftine!).
În următoarele 2 imagini camera a detectat un defect intern al componentelor inspectate. Sursa de căldură se află la interior iar măsurarea temperaturii cu camera termografică se face indirect. Astfel de defecte sunt mult mai greu de depistat datorită diferențelor mici de temperatură și/sau sunt evaluate greșit din punct de vedere al gravității lor.
Șansele de a descoperi astfel de probleme cresc foarte mult pe măsură ce NETD-ul camerei termografice scade ca valoare (imaginile sunt oferite de ENERGO SERVICE IMPORT EXPORT SRL – profesioniști în scanări termografice).
Viteza de scanare și Numărul de imagini salvate într-o secundă
Scanarea termică a parcurilor fotovoltaice poate dura foarte mult datorită numărului foarte mare de panouri. Dacă inspecția IR este efectuată din elicopter sau din dronă, datorită vitezei de scanare și a vibrațiilor, pe lângă rezoluția mare a detectorului termic și lentila aleasă corespunzător înălțimii de la care se efectuează investigația, este necesar să țineți cont și de frecvența cu care sunt salvate imaginile, inclusiv de rata de scanare a camerei.
Este sugerată o rată de scanare/salvare imagini de minim 25 cadre/sec. altfel imaginile nu sunt suficient de clare iar valorile de temperatură, respectiv diferențele de temperatură, sunt mai mici decât cele reale. Aceeași sugestie se aplică și în cazul scanărilor în viteză de la sol cu ajutorul unor platforme motorizate. Dacă optați pentru scanarea „la pas” și salvare „imagine cu imagine”, nu este necesară o rată de scanare/salvare mare, dar timpul alocat inspecției va crește semnificativ.
Reglare manuală a contrastului și luminozității (Level & Span) imaginii termice
Pentru a putea vizualiza diferențe mici de temperatură direct pe teren, camera trebuie să permită reglarea manuală a intervalului de temperatură afișat în imaginea. Dacă nu reglați manual aceste limite, contrastul termic la nivelul panoului solar poate să fie foarte redus. În cazul în care imaginea salvată de cameră este de tip radiometric (conține informații de temperatură pentru orice punct din imagine și se poate analiza ulterior cu ajutorul programelor puse la dispoziție de producătorul camerei), puteți ajusta aceste limite și ulterior, pe calculator. Totuși, dacă nu aveți un contrast termic bun în imaginea afișată pe display în momentul efectuării inspecției termice, puteți trece cu vederea posibile defecte și/sau să le interpretați greșit, sau să considerați că nu are sens să salvați imaginea respectivă.
Cameră suplimentară în domeniul vizibil și posibilitatea de a face adnotări
O cameră în vizibil integrată, dotată cu sistem de iluminare, cu care să salvați automat și imaginea reală a panoului, un algoritm de suprapunere a imaginii termale peste imaginea în vizibil (Picture-in-Picture) sau de combinare a detaliilor din vizibil peste imaginea termică (Fusion/MSX) pentru a putea vedea detalii invizibile în IR, posibilitatea de face comentarii vocale sau de tip text care să fie înregistrate direct și atașate imaginii salvate, sunt caracteristici utile care vă vor ajuta ulterior să identificați mai ușor „problema” detectată și să realizați un raport complet.
Autonomia și ergonomia camerei
Avînd în vedere că acest serviciu poate dura câteva ore/zile vă sugerăm să optați pentru o cameră IR care să dispună de acumulatori interschimbabili, cu o durată de utilizare cât mai mare. În acest fel nu trebuie să așteptați în teren până se va încărca bateria camerei. Este suficient să puneți la încărcat acumulatorul utilizat și să îl luați pe cel gata de lucru. NU uitați de ergonomia și de greutatea camerei! Dacă finalizați inspecția într-o jumătate de oră poate nu aveți probleme, însă este foarte probabil ca scanarea să dureze câteva ore și atunci veți înțelege de ce este necesar să acordați o atenție sporită și greutății echipamentului. Meniul camerei, modul de selectare a funcțiilor și setarea parametrilor, trebuie să fie cât mai intuitiv și simplu de accesat, altfel veți pierde mult timp în teren cu activarea unor parametrii/funcții de măsurare. Din păcate nu găsiți multe lucruri în fișa tehnică despre modul în care accesați funcțiile camerei, cum este organizat meniul etc.
Alte caracteristici utile …
– Posibilitatea de etichetarea a imaginilor termice cu date GPS. Acest lucru ajută la localizarea cu ușurință, pe o hartă digitală, a panourilor cu module defecte, fiind o soluție ideală în cazul scanării unui parc fotovoltaic de mari dimensiuni.
– Un spot de laser vă va ajuta să identificați mai ușor poziția unui defect. În imaginea IR defectul este evidențiat foarte bine, însă atunci când aveți mai multe cabluri și numai unul este cald, când pe un panou cu foarte multe siguranțe identice numai una este fierbinte sau când aveți multe cleme de legătură și numai una are probleme, spotul de laser vă va ajuta să localizați componenta defectă. La modelele mai noi de camere spotul de laser mai are și funcția de telemetru laser și de focalizare automată pe baza distanței măsurate.
– Protecție ridicată a camerei la șocuri și IP cât mai mare. Camera termografică este un instrument de vizualizare și analiză portabil, prin urmare sunt șanse destul de mari să o loviți sau să o scăpați din mână în timpul inspecției. Camere noi sunt de obicei testate la căderi accidentale de la 1-2m și au un grad de protecție IP54.
Un „drive-test” este întotdeauna binevenit
În acest moment piața de camere termografice este „inundată” de foarte multe produse, unele dintre ele apărute „peste noapte” și care oferă caracteristici de top, conform caracteristicilor prezentate online sau a fișelor tehnice, dacă acestea există, la prețuri mult mai mici comparativ cu cele practicate de producătorii consacrați. Alegerea unei camere IR nu este simplă și de foarte multe ori cumpărătorul decide ce cameră să achiziționeze pe baza specificațiilor tehnice și a prețurilor existente online. Din păcate, puțini sunt cei care solicită suport tehnic din partea vânzătorului sau care testează produsele și programele de analiză, prin urmare mulți dintre cei care au cumpărat o cameră termografică constată că nu au ales produsul care să le îndeplinească cerințele sau care nu are performanțele din descrierea online. În ceea ce privește suportul tehnic oferit de vânzător este și mai dramatic pentru că foarte puțini știu ce vând, care sunt performanțele, dacă echipamentul oferit de ei este corespunzător pentru aplicața respectivă și cum trebuie procedat pentru o utilizare corectă.
Nu uitați de programul de analiză și de o pregătire corespunzătoare!
În sfârșit aveți achiziționată camera termografică. Care este pasul următor? Operatorul camerei termografice trebuie să cunoască modul de operare al camerei, să știe cum trebuie efectuată setarea parametrilor pentru o măsurare corectă a temperaturii, să aibă cunoștințe despre modurile de transfer termic, de analiză termică și de interpretare a rezulatelor. Normativul IEC TS 62446-3:2017 impune o certificare minim Nivel 1 conform ISO 9712 pentru operatorul camerei. Fără o pregătire corespunzătoare rezultatele inspecției termografice pot fi de multe ori catastrofale. Programul de analiză termică oferit de producătorul camerei trebuie să fie simplu de utilizat, să permită schimbarea tuturor parametrilor și analiza imaginilor termografice fără limitări. În final, utilizatorul trebuie să poată genera un raport termografic care să includă datele clientului, locația, condițiile de mediu, informații despre camera utilizată, numele și certificarea operatorului, analiza efectuată pentru fiecare imagine IR, rezultatele interpretării, evaluarea gravității defectului, concluzii finale și sugestii pentru client.
Cursurile de specializare în domeniul termografiei cu certificare internaționlă Nivel 1 și Nivel 2 organizate de MICRONIX PLUS SRL oferă utilizatorilor de echipamente termografice cunoștintele necesare pentru efectuarea unei investigații termale profesionale și pentru interpretarea corectă a rezultatelor. Utilizarea echipamentelor de termografie fără o cunoaștere aprofundată a tehnicilor de scanare termică și de analiză a imaginilor termografice poate duce în cele mai multe cazuri la interpretarea și evaluarea greșită a potențialelor defecte și/sau neidentificarea unor probleme reale grave. Pentru mai multe informații privind perioadele de desfășurare a cursurilor vă rugăm să ne contactați direct la telefon 021 3124081 sau prin email la adresa office@micronix.ro.
Concluzii – Alegerea corectă a camerei termografice pentru inspecția PV: – Ecranul camerei termografice trebuie să fie de o calitate superioară, cu un contrast foarte bun, orientabil sau protejat de un parasolar. Un vizor color suplimentar este ideal! – Alegeți o cameră cu rezoluția cât mai mare și NETD cât mai mic, dacă bugetul vă permite. Valori foarte bune pentru rezoluția detectorului sunt peste 640 x 480 pixeli iar pentru NETD sub 40mK. Un algoritm de mărire a rezoluției imaginii salvate (SuperIR) este sugerat. – Lentilă IR cu câmp larg de vedere (FOV) dacă inspecțiile se fac de obicei de la distanță mică. Ideal cu autofocalizare motorizată, dacă bugetul vă permite – Rata de scanare/salvare imagini de minim 25 cadre/sec dacă inspecția se face în viteză din elicopter/dronă sau de la sol cu platforme motorizate – Camera trebuie să permită reglarea manuală camera trebuie să permită reglarea manuală a intervalului de temperatură afișat în imaginea termică – Imaginile salvate de camera IR trebuie să fie radiometrice altfel nu se pot analiza ulterior! – O cameră în vizibil integrată cu rezoluția cât mai mare și lampă LED, plus funcții de suprapunere a elementelor din vizibil peste imaginea IR (Fusion, MSX, Blending, PIP) – Alte caracteristici utile: interfețe Wi-Fi și Bluetooth, etichetarea imaginilor cu coordonate GPS, comentarii de tip text sau comentarii vocale, spot laser (evental cu funcție de telemetru laser și autofocalizare), protecție ridicată la șocuri – Acumulatori interschimbabili cu durată de utilizare cât mai mare – Greutate cât mai mică a camerei raportată la caracteristicile pe care le are și o ergonomie cât mai bună – Testarea efectivă a echipamentului oferă întotdeauna informații suplimentare pe care nu le găsiți în fișele tehnice și care vă vor ajuta să faceți o alegere corectă – Software-ul oferit de producător trebuie să fie cât mai simplu de utilizat, să permită o analiză completă a imaginilor radiometrice și să poată genera un raport termografic
MICRONIX PLUS SRL – Otopeni, Str. Mai nr. 2, 075100, ILFOV – Telefon 021 3124081, 82 Email: 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.
