Las anomalías más comunes de una planta solar
Todas las construcciones necesitan mantenimiento y las plantas solares no son la excepción. Una inspección detallada será fundamental si buscamos asegurarnos de que nuestro sistema fotovoltaico rinda a su máxima capacidad.
La inspección con drones, el análisis de datos específicos en el tipo de anomalías que se están presentando y un informe detallado junto a un mapa localizador de estas anomalías rinde mucho más eficiente el proceso de mantenimiento, reduce los tiempos y permite llevar un control sobre el funcionamiento del sistema fotovoltaico en el curso de su vida.
Identificar posibles daños en una planta fotovoltaica podría evitarnos grandes pérdidas en la producción de energía, pérdidas económicas y posibles incendios.
Para darles una idea de lo importante que es el mantenimiento de una planta solar y cuánta pérdida económica se puede evitar, les dejamos el siguiente Caso estudio 10MW para revisar.
Mientras tanto, en este post les contaremos sobre las anomalías más comunes y cuáles son sus causas. Y les nombraremos otras anomalías que son menos comunes. Pero antes y para contextualizar, un breve desglose sobre las partes de una planta solar:
Las plantas fotovoltaicas están organizadas por “filas/row”, las cuáles se subdividen en “combinadores/combiners”. Cada combinador tiene varias “cadenas/strings” las cuáles están formadas por “módulos/module” y los módulos están formados por “celdas fotovoltaicas/cell”.
Anomalías más comunes
- “PUNTO CALIENTE” o “CELDA”
Este es el tipo de daño más común, ocurre cuando una celda del panel se sobrecalienta. Esto es visible en la imagen térmica como un punto en el que la temperatura está más alta que en el resto del panel. Mientras que en la imagen RGB podemos identificar, en algunos casos, lo que está causando este sobrecalentamiento.
- “PUNTOS CALIENTES” o “MULTICELDA”
Esta anomalía se identifica cuando varias celdas de un panel están sobrecalentadas. En la imagen térmica se identifican varios puntos en donde la temperatura tiene una intensidad superior que en el resto del panel. No confundir con otro tipo de daño denominado “polaridad invertida”.
CAUSAS DE DAÑOS TIPO “CELDA” Y “MULTI CELDA”
Para identificar correctamente las causas de estos tipos de daños es siempre importante verificar la imagen RGB en conjunto a la imagen térmica. Las causas se dividen entre factores internos como, problemas eléctricos o problemas de fabricación, los cuáles no se pueden identificar en la imagen RGB pero sí en la imagen térmica. Y factores externos como sombras, micro roturas, delaminación, suciedad y/o vegetación que son daños fáciles de identificar en la imagen RGB y distinguibles en la imagen térmica como un punto caliente.
- SUCIEDAD
La suciedad en los módulos fotovoltaicos puede causar puntos calientes y como consecuencia tener un impacto en la producción de energía. La suciedad de las plantas solares puede ser causada por polvo, sobras del empaquetamiento (protección lateral de los paneles o esquineras, como es el caso de la imagen a continuación) y/o excrementos de aves.
En la imagen térmica lo vamos a identificar como uno o varios “puntos calientes”, sin embargo, es importante verificar la causa de esto en la imagen RGB donde podemos identificar si en ese mismo punto hay algún tipo de suciedad que podría estar causando este “punto caliente”. De ser así, esto nos daría un daño específico tipo “suciedad” y no tipo “celda”.
- VEGETACIÓN
Ocurre cuando las plantas crecen demasiado alrededor o entre los paneles, causando sombras y consecuentemente puntos calientes. Se identifica como un punto caliente en la imagen térmica y es fácilmente reconocible en la imagen RGB.
- BYPASS
Es un tipo de daño que se identifica como una franja recalentada en el panel. El “bypass diode” funciona como una “protección” para evitar que las células fotovoltaicas se calienten demasiado causando daños a la planta o hasta incendios. Este se activa y no permite que pase energía a las células respectivas. Ocurre cuando una parte del módulo recibe sombra, nieve o cualquier otro factor externo que podría sobrecalentar demasiado las celdas fotovoltaicas.
Fácilmente identificable en la imagen térmica pero no es visible en la imagen RGB.
- MÓDULO
Se identifica en la imagen térmica como un módulo o panel completamente sobrecalentado. En la imagen RGB no es posible identificar este daño. Podría ser causado por un error de fábrica, cable desconectado o fusible quemado.
- POLARIDAD INVERTIDA
Este tipo de daño se identifica en la imagen térmica como puntos calientes difusos por todo el panel, importante no confundir con “multi celda”. Y es causado por un error de cables que fueron colocados mal. Podría ocurrir que cuando se encuentra este tipo de daño se repita en varios paneles de la planta.
Otras anomalías
- ROTO
La rotura de un módulo puede ser causada por una piedra o granizo. Esta anomalía es identificable en la imagen RGB y se refleja en la imagen térmica.
Es importante revisar ambas imágenes en conjunto para asegurarnos que se trata de una rotura del panel y no de otro tipo de anomalía que podría resultar similar en la imagen térmica como “polaridad invertida”. A continuación una imagen en donde la fila de arriba tiene un panel “roto” y la fila de abajo una anomal´ía de “polaridad invertida”
- PERDIDA
La ausencia de uno o varios módulos de la planta fotovoltaica ocurre generalmente en los márgenes de ésta y puede suceder por varias razones, entre las cuáles están: el módulo fue retirado por razones de seguridad o el módulo fue robado. Y se refleja tanto en la imagen térmica como en la RGB porque se ve la estructura del soporte de los paneles sin el módulo.
- DELAMINACIÓN
Ocurre cuando la lámina superior del módulo que está compuesta por un vidrio fino y un film termoplástico se levanta a causa del tiempo de uso y/o condiciones atmosféricas. Esto podría causar puntos calientes en el panel fotovoltaico, los cuáles se reflejarán en la imagen térmica, posiblemente similar a una anomalía tipo “multi celda” pero en la imagen RGB se podrá ver claramente que la lámina está levantada.
Otros daños más graves porque inducen a grandes pérdidas de energía, aunque no muy comunes, son los siguientes:
- ROW
Este tipo de anomalía es bastante rara y sucede por un error técnico. Se presenta cuando toda una fila se sobrecalienta porque está desconectada. Es identificable en la imagen térmica pero no es visible en la imagen RGB.
- TRACKER
Algunas plantas fotovoltaicas son construidas sobre un tracker, el cuál tiene un mecanismo que sigue la luz solar. En estas plantas pueden presentarse este tipo de anomalía denominada “tracker” qué ocurre cuando se atascan las rows en una dirección determinada reduciendo así su potencialidad. Entre las posibles causas se encuentran la falta de mantenimiento o una falla estructural.
- STRING
Este tipo de anomalía está entre los más dañinos para un sistema fotovoltaico y es el que a menudo causa mayores pérdidas de producción por estadística. Se reconoce en la imagen térmica pero no es detectable en la imagen RGB. Se presenta como una string entera que está sobrecalentada debido a que está desconectada.
Existe otro tipo de daño denominado “Degradación Potencial Inducida” (PID) que se muestra como cambios de temperaturas significativas en las celdas de un panel y siguen un patrón de comportamiento en varios paneles, que aunque se refleja como posibles “puntos calientes” realmente podría estar indicando que existe un daño de fondo mucho mayor; esto es PID. Este tipo de daño amerita un seguimiento cercano y mayor control sobre su evolución.
Profundizaremos en otro artículo sobre esta anomalía.
Estadísticas de anomalías en base a un estudio de 1.3GW (1.300 MW)
Como se observa en el gráfico, la anomalía de tipo “celda” es la más común, se encontró más de 12.000 veces en los paneles solares y seguidamente se encontró más de 7.500 veces el daño “multicelda”, pero el tipo de daño que generó más pérdida a nivel de producción fue “string” aunque se detectó una menor cantidad de veces. Esto es porque este tipo de daño afecta muchos módulos en cadena y por consecuencia muchas más celdas al mismo tiempo.
Determinando la altura de vuelo en función al tipo de daño
Los daños más comunes son por lo general más puntuales y necesitan un nivel de detalle mucho mayor que otros daños que no son tan comunes. Este nivel de detalle se obtiene volando a un GSD estándar que cumple con la norma IEC. Por ejemplo para detectar anomalías como celda, multicelda, suciedad, polaridad invertida o roto será necesario volar a una altura mucho más cercana al terreno para obtener un índice de detalles mayor al momento de realizar la inspección. Es decir con un GSD Estándar IEC TS 62446-3:2017.
Mientras que, para otros tipos de daños más generales y menos frecuentes como son “string”, “row” o “tracker” que abarcan un espacio mayor en la planta solar, será mucho más fácil identificarlos a una altura más alta, lo que podría ser a un GSD de 6 cm/px o incluso 10 cm/px.
