г. Минск, ул. Сурганова 57Б, пом. 305б.
Заказать звонок

Освещение технологии беспилотных летательных аппаратов в революции солнечной энергии

Как беспилотные солнечные инспекции повышают эффективность современных солнечных электростанций

По мере того как человечество медленно отступает от края пропасти и его зависимость от ископаемого топлива ослабевает, солнечная энергия занимает центральное место в революции чистой энергии. За последние 10 лет глобальная установленная мощность солнечной энергии увеличилась на ошеломляющие 1454% - с всего лишь 40 гигаватт (ГВт) в 2010 году до примерно 583,5 ГВт в 2020 году. По прогнозам, к 2024 году этот показатель вырастет до более чем 1400 ГВт во всем мире.

polet na matrice 210

Чтобы удовлетворить эти требования, размеры и мощность солнечных установок также растут в геометрической прогрессии. Однако масштабирование солнечной энергии приносит новые проблемы. Чтобы поддерживать производительность солнечных установок и поддерживать их работу на пике эффективности, операторам необходимо регулярно проводить осмотры солнечных панелей, проверяя их на наличие повреждений или грязи, что может привести к снижению эффективности и, как следствие, рентабельности установки.

Хотя традиционно с этим можно было бы справиться вручную, постоянно увеличивающийся размер современных солнечных установок означает, что это решение больше не является финансово жизнеспособным. Даже для небольших объектов компании солнечной энергетики должны установить многие тысячи солнечных панелей, распределенных по большим площадям, и это представляет собой огромную, не говоря уже о дорогостоящей проблеме.

obsledovanye solnechnyh stanciy

Бразильская технологическая компания Enter Drone Visual, которая представила новые, доступные для обследования квадрокоптерами солнечные панели на трех площадках общей площадью 10 км2, содержащих около 900 000 отдельных солнечных модулей. Для района такого размера ручные проверки оказались дорогостоящими и неточными. Однако, проводя инспекции солнечных панелей с помощью беспилотных летательных аппаратов, команда из двух человек теперь может проверить каждый отдельный солнечный модуль всего за 13 дней, быстро выявляя поврежденные или грязные панели и делая объекты гораздо более жизнеспособными для поддержания работы на пиковой мощности.

Как достигнуть максимальной мощности

Любое количество проблем может повлиять на эффективность и производительность солнечных модулей, включая грязь, дефектные диоды или элементы и более существенные повреждения всей панели. Грязь, в частности, является одной из наиболее распространенных проблем для большинства солнечных электростанций. Ассоциация солнечной энергетики отмечает, что грязные солнечные панели могут потерять до 20% своей выработки энергии, в то время как Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии ставит эту цифру еще выше - 25%. Более поздние исследования показали,что грязная солнечная панель может потерять до 50% своей эффективности по сравнению с чистой. Такие огромные потери оказывают значительное влияние на эффективность всей солнечной установки, съедая прибыль и делая крупномасштабные современные солнечные фермы гораздо менее жизнеспособными.

Однако для объектов размером сопоставимых с современными солнечными фермами проверка солнечных панелей чрезвычайно сложна. Традиционно, армия рабочих, снабженных ручными инспекционными приборами, обходила всю солнечную станцию пешком, проверяя выход отдельных элементов на наличие дефектов. Из-за огромного размера установок ручные проверки часто означают, что только небольшой процент солнечных панелей может быть регулярно проверен, и вместо этого заводы часто проводят проверки с помощью отбора проб и экстраполяции. В некоторых случаях оценивается и анализируется всего 2-3% строений, что приводит к крайне неточным отчетам. Более того, даже при простом отборе проб ручные проверки являются чрезвычайно трудоемкими операциями, требующими огромной рабочей силы, что приводит к значительным затратам, опять же съедая прибыль и ограничивая эффективность крупномасштабных современных заводов.

Matrice 210 v deystvii

Чтобы преодолеть эту проблему, Drone Visual использует беспилотник DJI Matrice 210 RTK V2 (M210 RTK V2) с установленной тепловизионной камерой Zenmuse XT2. Это позволяет операторам экономично проводить как визуальные, так и тепловые проверки всех своих солнечных панелей, чтобы поддерживать всю установку на пике эффективности и максимизировать отдачу.

Использование квадрокоптера

Во время беспилотного солнечного осмотра М210 вручную летает на высоте 50 м по горизонтальным траекториям полета с запада на Восток. С инспекционным полем зрения (FOV), достаточно большим для того, чтобы XT2 мог захватывать две цепочки модулей одновременно, операторы систематически захватывают тепловые и визуальные изображения всего объекта.

termalnya kamera zenmuse h20t

После захвата изображений Drone Visual использует инструменты FLIR для анализа изображений для последующей обработки и создания отчетов. Отчеты дают простой обзор температуры каждой панели, позволяя операторам быстро идентифицировать дефектные блоки и посылать команды для исследования и ремонта или очистки этих блоков.

Infotmacya o izuchenii solnechnyh paneley

Визуальные образы обеспечивают простой и эффективный способ выявления неэлектрических проблем, таких как загрязнение, затенение или гнездование животных. Тепловизионное изображение, однако, работает в тандеме с визуальными изображениями для выявления горячих точек на солнечных панелях, которые могут указывать как на электрические, так и на неэлектрические проблемы.

Поскольку целью панели является поглощение солнечной энергии, если тепловизионная камера улавливает слишком высокие уровни тепла, это указывает на то, что панель работает не на полную мощность и существует такая проблема, как неисправный элемент или байпасный диод, грязь или пыль или повреждение панели. Это означает, что удаленно операторы могут не только определить наличие проблемы, но и, что более важно, в чем она заключается, что значительно повышает эффективность и скорость любых необходимых ответных действий.

vid polomanoy paneli

nerabotayshie paneli

isuchenye solnechnyh paneley

zagryaznenye panely

Инспекции при помощи дронов или ручные проверки солнечных панелей

До использования беспилотных летательных аппаратов инспекции на трех объектах проводились вручную, путем проверки отдельных панелей с помощью портативного оборудования. Однако, учитывая размеры солнечных площадок, ручные инспекции могут проводиться только путем отбора проб. Это означает, что во время проверки анализировалось только 2-3% модулей, и экстраполированные результаты были, по понятным причинам, крайне неточными. Потенциально сотни, если не тысячи, дефектов останутся без внимания.

В отличие от этого, с беспилотным наблюдением каждый модуль анализируется, и полученные отчеты становятся намного более точными и ценными. Используя беспилотный летательный аппарат на солнечных батареях, всего два сотрудника смогли в течение 13 дней осмотреть всю объединенную площадь в 10 км2, выявив 6000 аномалий на трех солнечных станциях.

vid s plansheta pri ispolzovanii dji matrice 210

В то же время инструменты, используемые для ручных инспекций, часто очень сложны, что приводит к тому, что отчеты трудно читать и действовать по ним. Для сравнения, отчеты, составленные на основе тепловизионных изображений, значительно упростили анализ, позволив операторам быстро выявлять проблемы и принимать быстрые корректирующие меры.

Существуют также преимущества для здоровья и безопасности. Работая дистанционно, беспилотные летательные аппараты уменьшают потребность рабочих в работе в опасных высоковольтных средах. Кроме того, использование беспилотных летательных аппаратов также означает, что инспекциям не препятствуют ограничения пересеченной местности, что обеспечивает гораздо большую универсальность строительства и размещения солнечных электростанций.

Дроны - инструмент для проверки солнечных панелей

Помимо солнечных электростанций, беспилотные летательные аппараты уже используются другими отраслями промышленности в различных аналогичных сценариях инспекций. В то время как Drone Visual использовала беспилотник DJI M210 RTK V2, оснащенный тепловизионной камерой XT2, другие сценарии быстро приняли новую установку M300 с камерой Zenmuse H20T. M300 RTK - флагманский коммерческий беспилотник DJI, обладающий целым рядом функций и возможностей, который был описан как "инструмент мечты исследователя". При более высокой максимальной полезной нагрузке в 2,7 кг M300 обладает одной из самых высоких выносливостей среди всех дронов DJI, способных обеспечить время полета до 55 минут (без полезной нагрузки).

В то время как, как M210 и M300 могут быть оснащены Zenmuse XT2, настоящей изюминкой M300 является серия камер H20, которая была специально разработана для этого дрона. Как первое гибридное сенсорное решение DJI, H20T представляет собой мощную камеру, которая позволяет операторам захватывать все, как с близкого расстояния, так и на расстоянии, как в тепловом, так и в реальном цвете. И, в отличие от XT2, H20 также поставляется с зумом и широкоугольными возможностями, что делает проверку солнечных панелей значительно быстрее и проще.

transportirovka dji matrice

Подведение итогов

Поскольку спрос на чистую энергию во всем мире растет, размеры солнечных ферм растут экспоненциально, чтобы компенсировать это. Однако увеличение размеров создает множество проблем, для решения которых технология беспилотных летательных аппаратов имеет уникальные возможности. С помощью беспилотных солнечных инспекций Drone Visual позволил операторам проверить каждую отдельную панель на своих трех солнечных площадках всего за 13 дней – то, что было бы невозможно провести вручную, – выявив значительное количество проблем, которые в противном случае снижали рентабельность солнечных станций. Позволяя операторам контролировать и обслуживать панели гораздо более комплексно и с меньшими затратами, технология беспилотных летательных аппаратов становится фундаментальным инструментом в строительстве более крупных и качественных солнечных электростанций, обеспечивающих более чистую энергию для большего числа людей.