Inspección de una planta solar con ortomosaico térmico vs digital twin con análisis individual de imágenes térmicas

El uso de drones en la inspección de plantas fotovoltaicas es ya conocido por sus muchas ventajas, entre ellas, la velocidad de recopilación de datos en comparación con métodos manuales. Al momento de hacer una inspección térmica de paneles fotovoltaicos con drones, el registro de los datos puede realizarse en diferentes formas, entre éstas se destacan dos; el ortomosaico térmico y el digital twin con análisis individual de las imágenes térmicas.

Hemos hecho una simulación de vuelo con cada metodología en una instalación fotovoltaica de 2MW para presentarles una comparación real de tiempo de vuelo de cada una, cantidad de imágenes necesarias, solapamientos y resultados obtenidos. Finalmente destacando lo mejor de cada metodología en un desglose de ventajas y desventajas.

A continuación explicaremos qué es el ortomosaico térmico y el análisis individual de imágenes térmicas para digital twin con sus respectivas simulaciones.

¿Qué es un ortomosaico térmico?

Es el conjunto de imágenes tomadas por un equipo aéreo, en este caso un dron, y procesadas por un software especializado que las “cose” geométricamente corregidas y georeferenciadas, creando así una especie de mapa detallado del lugar fotografiado, equivalente a una carta geográfica. Esta particularidad del proceso del ortomosaico térmico, de eliminar la perspectiva de cada imagen individual creando una sola imagen al mismo nivel, es decir, con una visión ortogonal, se denomina “ortorectificación” y es la función que cumple dicho software, uniendo todas las imágenes correspondientes. Para crear un ortomosaico es necesario una gran superposición entre una imagen y otra, con esto nos referimos a solapes que se aproximan al 70-70 e incluso 85-85, frontales y laterales.

Singularmente cada foto tomada para la realización del ortomosaico térmico no tiene mucho valor ya que su nivel de detalle no es demasiado alto, sino que, la unión de éstas es lo que crea un producto de valor que nos ayuda a detectar ciertas anomalías y nos permite conocer el estado general de la planta. 

A su vez, las imágenes para el ortomosaico térmico pueden ser tomadas a un GSD de 3-3,5 cm/px con el que podemos acceder a un buen nivel de detalles. Pero las imágenes RGB que complementan al ortomosaico térmico para acceder a mayor precisión de las anomalías, suelen hacerse a un GSD superior al que marca la norma IEC, de lo contrario, se tomarían demasiadas imágenes de muy alta calidad lo que llevaría a un procesamiento de éstas muy pesado, costoso y poco eficiente.

Para la realización del ortomosaico térmico se va a necesitar una media de entre 7-8 veces más imágenes que para la inspección individual de imágenes térmicas, incrementando el tiempo de vuelo de al menos 7 veces. Ampliaremos esto más adelante.

Como ejemplo, veamos la siguiente simulación de vuelo que realizamos en una instalación fotovoltaica de 2MW con ortomosaico térmico a un GSD de 3 cm/px y solapamientos de 85-85 frontal y lateral respectivamente.

¿Qué es el análisis individual de imágenes térmicas basado en Digital Twin?

Las imágenes térmicas individuales es la segunda metodología que planteamos para la inspección de plantas solares. Son igualmente un conjunto de imágenes fotografiadas por un equipo aéreo (en este caso, un dron) pero a diferencia del ortomosaico estas imágenes no necesitan ser cargadas a ningún software que las “cose” (stitched images), sino que se analizan una a una individualmente.

Esto significa que, son significativamente menos imágenes porque se necesita de una superposición menor. Igualmente la toma de imágenes IR y RGB se pueden realizar a menor GSD lo que nos permite identificar con mayor facilidad las anomalías más pequeñas. 

Volar a un GSD estándar nos da la posibilidad de analizar la imagen individual más detalladamente de forma que podamos reconocer con claridad el tipo de anomalía y así tomar las medidas correspondientes. Por ejemplo, si podemos reconocer que un “punto caliente” que se refleja en la imagen térmica es realmente un “punto caliente” cuando lo contrastamos con la imagen RGB (Imagen a color) enviaremos al responsable de O&M para sustituir el módulo, pero si comprobamos que el “punto caliente” es causado por vegetación las medidas serían otras, como por ejemplo, llamar a la empresa encargada de realizar la poda.

Las imágenes individuales al necesitar menos solapamiento y por consecuencia menos imágenes, el vuelo se realiza en un tiempo menor que el vuelo para la toma de imágenes de un ortomosaico térmico. 

Vamos a ver la segunda simulación que hicimos en la misma instalación fotovoltaica de 2MW y en este caso realizamos con el método del digital twin y análisis individual de las imágenes.

Comparación de los resultados entre el ortomosaico térmico vs el digital twin con análisis de las imágenes individualmente

Ortomosaico térmico	Digital twin con imágenes individuales
Tiempo de duración del vuelo: 264 minutos 44 segundos Cantidad de imágenes: 6535 fotos Batería utilizada: 17 sets aprox. Superposición frontal entre imágenes: 85% Sobreposición lateral entre imágenes:85%	Tiempo de duración del vuelo: 41 minutos 1 segundo Cantidad de imágenes: 920 fotos Batería utilizada: 3 sets aprox. Superposición frontal entre imágenes: 80% Superposición frontal entre imágenes: 20%

Como podemos ver en los resultados, el tiempo de vuelo se multiplica para la realización del ortomosaico térmico así como el número de imágenes, lo que conlleva una carga de trabajo mucho mayor en comparación con el método de digital twin con análisis de imágenes individuales.

Echando un vistazo más de cerca a los resultados obtenidos hemos separado las ventajas y desventajas de cada método.

Ortomosaico térmico	Digital twin con imágenes térmicas individuales
VENTAJAS
– Es un “mapa” que nos permite ver la planta completa. – Ver grupos de CT o Inversores Desconectados. – Evolución cronológica de las anomalías	– Volar a un GSD menor para las imágenes RGB, cumplir con estándares internacionales (IEC TS 62446-3:2017). – Mayor precisión: Mejor resolución de las imágenes nos da facilidad para identificar los daños. – Vuelo realizado en un menor tiempo. – Menor cantidad de imágenes. – Procesamiento más rápido. – Evolución cronológica de las anomlías
DESVENTAJAS
– Es posible que el reflejo del sol en los paneles le dificulte al software crear el ortomosaico. – El tiempo de vuelo es mayor. – El procesamiento de imágenes podría ser pesado. – Podría ser más costoso.	– Dependiendo del GSD, dificultad para identificar grupos enteros de Inversores o CT’s desconectados lo que requerirá de protocolos específicos de procesamiento de imágenes para localizar estos fallos.

De esta manera queremos concluir diciendo que, como hemos visto anteriormente, cada metodología tiene sus pros y sus contras pero ambas apuestan hacía un mismo objetivo, conocer el estado de la planta solar e identificar las anomalías presentes.