Inspection de panneaux solaires par drone

Alors que nous nous éloignons peu à peu de notre dépendance aux combustibles fossiles, l’énergie solaire occupe le devant de la scène dans la révolution des énergies propres. Au cours des dix dernières années, la capacité mondiale d’énergie solaire installée a connu une augmentation stupéfiante de 1 454 %, passant de 40 gigawatts (GW) en 2010 à 583,5 GW en 2020. D’ici 2024, cette capacité devrait atteindre plus de 1 400 GW dans le monde.

Pour répondre à ces demandes, la taille et la capacité des centrales solaires connaissent également une croissance exponentielle. Cependant, la mise à l’échelle du solaire entraîne de nouveaux défis. Afin de maintenir la production des centrales solaires et de les faire fonctionner au maximum de leur efficacité, les opérateurs doivent effectuer des inspections régulières des panneaux solaires, en vérifiant qu’ils ne sont pas endommagés ou encrassés, ce qui pourrait réduire l’efficacité et, par extension, la rentabilité de la centrale.

Si, traditionnellement, ces inspections sont effectuées manuellement, la taille toujours croissante des centrales solaires modernes fait que cette solution n’est plus viable financièrement. Même pour les petits sites, les entreprises d’énergie solaire doivent installer plusieurs milliers de panneaux solaires répartis sur de vastes zones, ce qui représente un défi énorme, pour ne pas dire coûteux.

Drone Visual, est une entreprise Brésilienne qui utilise des drones pour inspecter des panneaux solaires sur trois sites couvrant une superficie totale de 10 km2 et contenant quelque 900 000 modules solaires individuels. Pour une zone de cette taille, les inspections manuelles étaient coûteuses et imprécises. En effectuant des inspections de panneaux solaires à l’aide de drones, une équipe de deux personnes est désormais en mesure d’inspecter chaque module solaire en 13 jours seulement, ce qui permet d’identifier rapidement les panneaux endommagés ou sales et de rendre les sites plus viables à entretenir et à faire fonctionner au maximum de leurs capacités.

Comment maintenir une capacité solaire maximale

Un certain nombre de problèmes peuvent avoir un impact sur l’efficacité et le rendement des modules solaires, notamment la saleté, les diodes ou les cellules défectueuses et autres dommages plus importants sur l’ensemble du panneau. La saleté est l’un des problèmes les plus courants pour la plupart des installations solaires. Des recherches récentes ont montré qu’un panneau solaire sale peut perdre jusqu’à 50 % de son efficacité par rapport à un panneau propre. Ces pertes énormes ont un impact significatif sur l’efficacité de l’ensemble d’une centrale solaire, ce qui réduit les bénéfices et rend les grandes fermes solaires modernes beaucoup moins viables.

Cependant, pour des sites de la taille des fermes solaires modernes, l’inspection des panneaux solaires est extrêmement difficile. Traditionnellement, une armée de travailleurs équipés d’instruments d’inspection portatifs parcourait à pied l’ensemble de la centrale solaire, vérifiant la production de chaque cellule pour détecter les défauts. En raison de la taille des installations, les inspections manuelles signifient souvent que seul un petit pourcentage de panneaux solaires peut être contrôlé de manière routinière et, à la place, les installations réalisent souvent des inspections par échantillonnage et extrapolation. Dans certains cas, seulement 2 à 3 % sont évalués et analysés, ce qui donne lieu à des rapports très imprécis. De plus, même en cas d’échantillonnage, les inspections manuelles sont des opérations qui prennent énormément de temps et nécessitent une main-d’œuvre considérable, ce qui a un coût non négligeable, ce qui réduit les bénéfices et limite l’efficacité des fermes photovoltaïques.

Pour relever ce défi, Drone Visual utilise le drone DJI Matrice 210 RTK V2 (M210 RTK V2) avec une caméra thermique Zenmuse XT2. Cela permet aux opérateurs d’effectuer des inspections visuelles et thermiques de tous leurs panneaux solaires afin de maintenir l’ensemble de la ferme en fonctionnement optimal et de maximiser les rendements.

La solution d’inspection solaire par drone

Lors d’une inspection solaire par drone, un M210 est piloté manuellement à une hauteur de 50 m en suivant des trajectoires de vol horizontales d’ouest en est. Avec un champ d’inspection (FOV) suffisamment large pour que la XT2 puisse capturer deux chaînes de modules à la fois, les opérateurs capturent systématiquement des images thermiques et visibles de l’ensemble du site.

Une fois les images capturées, Drone Visual utilise ensuite les outils FLIR pour analyser les images afin de les post-traiter et de générer des rapports. Les rapports fournissent un aperçu simple de la température de chaque panneau, ce qui permet aux opérateurs d’identifier rapidement les unités défectueuses et d’envoyer des équipes pour enquêter et réparer ou nettoyer ces unités.

Les images visuelles constituent un moyen simple et efficace d’identifier les problèmes non électriques tels que la saleté, l’ombrage ou les nids d’animaux. L’imagerie thermique, cependant, fonctionne en tandem avec les images visuelles pour identifier les points chauds sur les panneaux solaires qui peuvent indiquer des problèmes électriques et non électriques.

Étant donné que le but d’un panneau est d’absorber l’énergie solaire, si la caméra thermique détecte des niveaux de chaleur trop élevés, cela indique que le panneau ne fonctionne pas à pleine capacité et qu’il y a un problème tel qu’une cellule ou une diode de dérivation défectueuse, de la saleté ou de la poussière, ou encore un dommage au panneau. Les opérateurs sont en mesure d’identifier à distance non seulement qu’il y a un problème, mais surtout quel est ce problème, ce qui augmente considérablement l’efficacité et la rapidité de toute action corrective requise.

Inspections par drone VS. inspections manuelles pour les panneaux solaires

Avant l’utilisation des drones, les inspections sur les trois sites ont été effectuées manuellement, en vérifiant les panneaux individuels avec des équipements portatifs. Cependant, étant donné la taille des sites solaires, les inspections manuelles ne pouvaient être réalisées que par échantillonnage. Cela signifie que seuls 2 à 3 % des modules étaient analysés lors d’une inspection, et les résultats extrapolés étaient naturellement très imprécis. Des centaines, voire des milliers, de défauts n’étaient pas corrigés.

En revanche, avec une inspection solaire par drone, chaque module est analysé, et les rapports qui en résultent sont beaucoup plus précis et précieux. À l’aide d’un drone pour panneaux solaires, deux employés seulement ont pu inspecter l’ensemble de la zone combinée de 10 km2 en 13 jours, identifiant 6 000 anomalies sur les trois centrales solaires.

De plus, les instruments utilisés pour les inspections manuelles sont souvent très complexes, ce qui donne lieu à des rapports difficiles à lire et à utiliser. En comparaison, les rapports compilés à partir des images thermiques ont rendu l’analyse beaucoup plus simple, permettant aux opérateurs d’identifier rapidement les problèmes et de prendre des mesures correctives rapides.

Il existe également des avantages en matière de santé et de sécurité. En opérant à distance, les drones réduisent la nécessité pour les travailleurs de travailler dans des environnements dangereux à haute tension. En outre, l’utilisation de drones signifie également que les inspections ne sont pas entravées par les limitations du terrain accidenté, ce qui apporte une plus grande polyvalence à la construction et à la localisation des centrales solaires.

Quels drones utiliser pour l’inspection de panneaux solaires ?

Les fermes solaires mises à part, le drones est déjà utilisé par d’autres industries dans une variété de scénarios d’inspection. Alors que Drone Visual a utilisé le drone M210 RTK V2 de DJI équipé d’une caméra thermique XT2, d’autres scénarios ont rapidement adopté la nouvelle configuration Matrice 300 RTK + H20T. Avec une charge utile maximale plus élevée de 2,7 kg, le M300 possède l’une des meilleures endurances de tous les appareils DJI, capable de fournir des temps de vol allant jusqu’à 55 minutes.

Si, comme le M210, le M300 peut être équipé du XT2, le véritable point fort du M300 est la série de caméras H20, qui a été spécialement conçue pour ce drone. En tant que première solution de capteur hybride de DJI, la H20T est une puissante charge utile intégrée qui permet aux opérateurs de tout capturer, de près ou de loin, et en couleurs thermiques et réelles. Et, contrairement au XT2, le H20 est également doté de capacités de zoom et de grand angle, ce qui rend les inspections de panneaux solaires beaucoup plus rapides et faciles.

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