{"id":1506,"date":"2021-01-05T10:55:59","date_gmt":"2021-01-05T09:55:59","guid":{"rendered":"https:\/\/navigate.pl\/blog\/?p=1506"},"modified":"2021-01-18T10:45:16","modified_gmt":"2021-01-18T09:45:16","slug":"analiza-sprawnosci-paneli-fotowoltaicznych-na-farmie-w-siedlcu","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/navigate.pl\/blog\/analiza-sprawnosci-paneli-fotowoltaicznych-na-farmie-w-siedlcu\/","title":{"rendered":"Analiza sprawno\u015bci paneli fotowoltaicznych na farmie w Siedlcu"},"content":{"rendered":"

Wykonano analiz\u0119 sprawno\u015bci paneli fotowoltaicznych na farmie zlokalizowanej w miejscowo\u015bci Siedlec (Gmina Bochnia) w wojew\u00f3dztwie ma\u0142opolskim. Analiz\u0119 przeprowadzono w oparciu o informacje zawarte na zdj\u0119ciach w podczerwieni LWIR.<\/strong><\/em><\/h4>\n

 <\/p>\n

Informacje wst\u0119pne<\/strong><\/span><\/h3>\n

Wykonawca:<\/strong> Grzegorz Dur\u0142o
\nOperator UAVO:<\/strong> Maciej Wywia\u0142
\nCel:<\/strong> wykonanie kompozycji w odcieniach szaro\u015bci LWIR
\nData i miejsce wykonania nalotu:<\/strong> 19-04-2019 r., miejscowo\u015b\u0107 Siedlec, gmina Bochnia, powiat boche\u0144ski, woj. ma\u0142opolskie
\nPowierzchnia opracowania:<\/strong> ha 2,0 ha
\nSprz\u0119t:<\/strong> UAV DJI Matrice 210 RTK<\/a>, kamera DJI Zenmuse XT2<\/a>
\nOprogramowanie:<\/strong> DJI Pilot, Pix4Dmapper<\/a>, QGIS 3.14, FLIR Tools+<\/p>\n

 <\/p>\n

Wst\u0119p<\/strong><\/span><\/h3>\n

Zdj\u0119cia w podczerwieni gromadzone przy u\u017cyciu kamer termowizyjnych zainstalowanych na pok\u0142adzie bezza\u0142ogowych statk\u00f3w powietrznych umo\u017cliwiaj\u0105 analiz\u0119 sprawno\u015bci paneli fotowoltaicznych oraz ocen\u0119 potencjalnych strat ich efektywno\u015bci spowodowanej m. in. wp\u0142ywem temperatury otoczenia, zabrudzeniem, mikrop\u0119kni\u0119ciami, delaminacj\u0105 folii oraz awariami di\u00f3d bocznikowych. Post\u0119p technologiczny w dziedzinie termografii sprawi\u0142, \u017ce wsp\u00f3\u0142czesne sensory bolometryczne oraz obiektywy kamer gwarantuj\u0105 bardzo dobrej jako\u015bci odwzorowanie cech fizycznych powierzchni dowolnego cia\u0142a, w tym przypadku sensory LWIR dostarczaj\u0105 danych na temat temperatury powierzchni czynnej panelu oraz identyfikacj\u0119 tzw. gor\u0105cych pikseli. Te ostatnie stanowi\u0105 podstaw\u0119 oceny sprawno\u015bci modu\u0142\u00f3w fotowoltaicznych i wdra\u017canie procedur serwisowych, napraw lub wymiany wadliwie dzia\u0142aj\u0105cych element\u00f3w. Szczeg\u00f3lnie wygodne w trakcie nalotu nad farmami fotowoltaicznymi s\u0105 kamery termowizyjne wyposa\u017cone w uchwyt stabilizuj\u0105cy tzw. gimbal umo\u017cliwiaj\u0105cy p\u0142ynn\u0105 regulacj\u0119 k\u0105ta pochylenia obiektywu co pozwala na wykonywanie zdj\u0119\u0107 powierzchni znajduj\u0105cych si\u0119 pod r\u00f3\u017cnym k\u0105tem, u\u0142atwia tak\u017ce kierowanie obiektywem dok\u0142adnie w kierunku fotografowanego obiektu. Cecha ta znajduje zastosowanie zar\u00f3wno w trakcie misji wykonywanych r\u0119cznie jak i nalot\u00f3w autonomicznych (zdj\u0119cia uko\u015bne).<\/p>\n

 <\/p>\n

Lokalizacja obiektu<\/strong><\/span><\/h3>\n

Farma fotowoltaiczna o powierzchni 2,3 ha (wraz z infrastruktur\u0105) po\u0142o\u017cona na otwartej przestrzeni w rejonie zagospodarowanym rolniczo obok drogi powiatowej nr 967 biegn\u0105cej ze wschodu na zach\u00f3d, pomi\u0119dzy miejscowo\u015bciami Gierczyce oraz Siedlec w powiecie boche\u0144skim (woj. ma\u0142opolskie). W\u0142a\u015bcicielem obiektu jest Pan Piotr Iwulski prezes firmy KRUSZ-BUD z siedzib\u0105 w Woli Batowskiej. Wsp\u00f3\u0142rz\u0119dne naro\u017cnika powierzchni: 49.951842 20.323569 wysoko\u015b\u0107 bezwzgl\u0119dna 208,0 m n.p.m. Farma z\u0142o\u017cona z 26 segment\u00f3w o powierzchni 3600 m2 ka\u017cdy, w obr\u0119bie segmentu 216 paneli o powierzchni 1,5 m2 u\u0142o\u017conych w uk\u0142adzie panoramicznym pod k\u0105tem 25 stopni (kwiecie\u0144) w ekspozycji po\u0142udniowej (ryc. 1, 2, fot. 1). \u0141\u0105cznie powierzchnia czynna wynosi 8424 m2. Celem opracowania by\u0142a kontrola sprawno\u015bci paneli fotowoltaicznych na farmie w kontek\u015bcie ich optymalnego wykorzystania do pozyskania energii s\u0142onecznej. Dokonano tak\u017ce oceny przydatno\u015bci sensora LWIR kamery DJI Zenmuse XT2 do identyfikacji tzw. gor\u0105cych pikseli (hot spot) oraz przebarwie\u0144 folii EVA.<\/p>\n

00<\/p>\n

\"\"
Ryc. 1. Rzadka chmura punkt\u00f3w wraz z widocznym po\u0142o\u017ceniem zdj\u0119\u0107 w trakcie nalotu fotogrametrycznego nad farm\u0105 fotowoltaiczn\u0105 w miejscowo\u015bci Siedlec<\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n

\"\"
Ryc. 2. Fragment ortofotomozaiki wykonanej na podstawie zdj\u0119\u0107 z sensora RGB kamery DJI Zenmuse XT2 w trakcie nalotu fotogrametrycznego nad farm\u0105 fotowoltaiczn\u0105 w miejscowo\u015bci Siedlec<\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n

\"\"
Fot. 1. Fragment segmentu farmy fotowoltaicznej, zdj\u0119cie wykonane przy u\u017cyciu kamery DJI Zenmuse XT2 (sensor RGB)<\/figcaption><\/figure>\n

<\/h3>\n

Przebieg misji<\/strong><\/span><\/h3>\n

Misj\u0119 statku bezza\u0142ogowego przygotowano w aplikacji DJI Pilot zainstalowanej na urz\u0105dzeniu DJI . Trasa zosta\u0142a wyznaczona zgodnie z nast\u0119puj\u0105cymi parametrami: obszar nalotu 2,0 ha, wysoko\u015b\u0107 lotu 50 m AGL, pr\u0119dko\u015b\u0107 pozioma 4,0 m\u00b7s-1, stabilizacja RTK\/RTN, FO\/SO 85%\/85%. Zapis zdj\u0119\u0107 z sensor\u00f3w odbywa\u0142 si\u0119 bezpo\u015brednio na karcie MicroSD umieszczonej w kamerze DJI Zenmuse XT2. Ustawienia kamery: CO Landscape; GSD 9,15. Warunki meteorologiczne w trakcie misji: s\u0142onecznie z niewielkim zachmurzeniem pi\u0119tra wysokiego, temperatura powietrza 17\u1db9C; wilgotno\u015b\u0107 powietrza 68%; zachmurzenie og\u00f3lne nieba 2,5 Okt, pr\u0119dko\u015b\u0107 wiatru 4,0 m\u00b7s-1, widoczno\u015b\u0107 CAVOK; stan powierzchni czynnej: sucha. W trakcie misji wykonano 600 zdj\u0119\u0107\u00a0(LWIR) + 390 zdj\u0119\u0107 (RGB) w formacie TIFF\/JPG (16 bit).<\/p>\n

 <\/p>\n

Opracowanie danych<\/strong><\/span><\/h3>\n

Opracowanie wykonano na komputerze DELL Vostro P71F w aplikacji Pix4Dmapper. Liczba zdj\u0119\u0107 wyr\u00f3wnanych 600\/593 (99%); \u015brednia liczba punkt\u00f3w wi\u0105\u017c\u0105cych 27351; ca\u0142kowity czas przetwarzania 45 min (High Resolution). GSD dla sensora RGB 1,32 cm dla sensora LWIR 4,29 cm\/pix. Produkt ko\u0144cowy mozaika barwna LWIR oraz mapa temperatury w stopniach Celsjusza (czas przetwarzania 17 min). Analiz\u0119 szczeg\u00f3\u0142ow\u0105 pojedynczych zdj\u0119\u0107 oraz kompozycji panoramicznych ka\u017cdego z segment\u00f3w wykonano w aplikacji FLIR Tools+. Liczba analizowanych punkt\u00f3w na pojedynczym panelu (dane radiometryczne) wynosi\u0142a 1500. Analiz\u0119 zmienno\u015bci temperatury powierzchni czynnej panelu przeprowadzono wykorzystuj\u0105c siatk\u0119 z\u0142o\u017con\u0105 z 20 linii pomiarowych (8 linii w poziomie i 12 linii w pionie). W trakcie analizy zastosowano filtrowanie adaptacyjne, oraz lokalne dostrajanie w celu unikni\u0119cia szumu w obrazach LWIR, kt\u00f3rego \u017ar\u00f3d\u0142em s\u0105 takie elementy jak: ramki, konektory, po\u0142\u0105czenia stela\u017cowe (ryc. 3, 4, fot. 2).<\/p>\n

\"\"
Ryc. 3. Zestaw kilku zdj\u0119\u0107 LWIR, na kt\u00f3rych wskazano obszary mo\u017cliwych uszkodze\u0144 powierzchni paneli polikrystalicznych<\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n

\"\"
Ryc. 4. Wst\u0119pna analiza segmentu farmy fotowoltaicznej w poszukiwaniu tzw. gor\u0105cych punkt\u00f3w, widok ekranu aplikacji FLIR Tools +<\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n

\"\"
Fot. 2. Fragment segmentu farmy fotowoltaicznej, zdj\u0119cie wykonane przy u\u017cyciu kamery DJI Zenmuse XT2 (sensor LWIR)<\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n

Wyniki analizy<\/strong><\/span><\/h3>\n

Rezultaty analizy rozk\u0142adu przestrzennego temperatury powierzchni czynnej nie potwierdzi\u0142y wyst\u0119powania tzw. gor\u0105cych punkt\u00f3w w \u017cadnym z paneli.<\/strong> \u015arednia temperatura powierzchni czynnej modu\u0142u wynosi\u0142a 22,9 \u00b0C (\u00b12,9 \u00b0C ). W najcieplejszych miejscach temperatura powierzchni czynnej paneli osi\u0105ga\u0142a 31,5\u00b0C. W obrazie LWIR wyra\u017anie zaznaczy\u0142y si\u0119 modu\u0142y po\u0142\u0105cze\u0144 (konektory) zlokalizowane na spodniej stronie paneli, kt\u00f3rych temperatura by\u0142a przeci\u0119tnie o 3,0 (\u00b10,4) stopnie C wy\u017csza od temperatury powierzchni panelu. W wielu przypadkach jednak ujawni\u0142y si\u0119 efekty delaminacji powoduj\u0105cej zmniejszenie przezroczysto\u015bci i w konsekwencji pogorszenie transmisji.<\/strong> Wyniki wskazuj\u0105, \u017ce zmienno\u015b\u0107 warto\u015bci radiometrycznych w panelach bez widocznych uszkodze\u0144 wynosi poni\u017cej 1,5%; w panelach z widocznymi oznakami uszkodze\u0144 (jedynie na cz\u0119\u015bci powierzchni) zmienno\u015b\u0107 wynosi od 3,2 do 4,0%, a w obszarach z ewidentnymi uszkodzeniami pow\u0142oki zmienno\u015b\u0107 si\u0119ga 10% i wi\u0119cej. Analizowany materia\u0142 potwierdzi\u0142 wyst\u0119powanie niepo\u017c\u0105danego zjawiska na co najmnie,j 8,0% wszystkich paneli co mo\u017ce wskazywa\u0107 z jednej strony na wady technologiczne powsta\u0142e w trakcie produkcji pow\u0142oki EVA lub na jej uszkodzenia mechaniczne spowodowane czynnikami atmosferycznymi. Drobne przebarwienia mog\u0105 by\u0107 r\u00f3wnie\u017c wynikiem stosowania stabilizator\u00f3w optycznych niskiej jako\u015bci, co sprzyja przebarwieniu pow\u0142oki i powoduje stopniowy spadek sprawno\u015bci paneli i efekcie obni\u017cenie wydajno\u015bci ca\u0142ych segment\u00f3w.<\/p>\n

\"\"
Ryc. 5. Wyb\u00f3r segment\u00f3w do analizy temperatury powierzchni czynnej paneli fotowoltaicznych w programie Pix4Dmapper (opcja Index calculator)<\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n

\"\"
Ryc. 5a. Zbli\u017cenie na obszar wybrany do analizy jak na rycinie 5<\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n

\"\"
Ryc. 6. Rozk\u0142ad temperatury powierzchni czynnej losowo wybranych paneli (poziome linie pomiarowe) w poszukiwaniu tzw. gor\u0105cych punkt\u00f3w<\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n

\"\"
Ryc. 7. Histogramy cz\u0119sto\u015bci temperatury powierzchni czynnej (linie pomiarowe, siatka) na powierzchniach paneli z widocznymi oznakami delaminacji, pierwszy od g\u00f3ry \u2013 brak objaw\u00f3w uszkodze\u0144, drugi od g\u00f3ry – uszkodzenia niewielkich fragment\u00f3w panelu, trzeci od g\u00f3ry znaczne powierzchnie uszkodze\u0144 folii EVA<\/figcaption><\/figure>\n

 <\/p>\n

Podsumowanie<\/strong><\/span><\/h3>\n

Zaprezentowana w materiale technologia termowizyjna wysokiej rozdzielczo\u015bci z wykorzystaniem kamer DJI Zenmuse XT2 lub Zenmuse H20T<\/a> w po\u0142\u0105czeniu z algorytmami przetwarzania obrazu dost\u0119pnymi w oprogramowaniu Pix4Dmapper oraz FLIR Tools+ stanowi znakomite narz\u0119dzie wspieraj\u0105ce diagnostyk\u0119, kontrol\u0119 stanu technicznego oraz serwis urz\u0105dze\u0144 wchodz\u0105cych w sk\u0142ad instalacji fotowoltaicznych. Du\u017c\u0105 zalet\u0105 omawianej metody jest to, \u017ce w kr\u00f3tkim czasie mo\u017cna wykona\u0107 inspekcj\u0119 znacznych powierzchni – nawet kilkunastu hektar\u00f3w w trakcie jednego przelotu nad obiektem. Nale\u017cy jednak pami\u0119ta\u0107 o przestrzeganiu kilku wa\u017cnych zasad, z kt\u00f3rych najwa\u017cniejsza to zachowanie w\u0142a\u015bciwego kontrastu termicznego (dop\u0142yw promieniowania s\u0142onecznego na poziomie minimum 1,80 do 2,00 MJ\/m2\/h) oraz zastosowanie odpowiedniej jako\u015bci sensora. Spe\u0142nienie powy\u017cszych kryteri\u00f3w daje gwarancj\u0119 poprawno\u015bci opracowania, a jednocze\u015bnie pozwala dok\u0142adnie okre\u015bli\u0107 zakres ewentualnych prac serwisowych. Odnosz\u0105c si\u0119 do celu opracowania mo\u017cna wysun\u0105\u0107 wniosek, \u017ce w przypadku paneli polikrystalicznych zainstalowanych na farmie w miejscowo\u015bci Siedlec ich nominalna sprawno\u015b\u0107 na poziomie 15-16% w przypadku pogorszenia transmisji, wywo\u0142anej delaminacj\u0105, mo\u017ce obni\u017cy\u0107 si\u0119 do 13,5% na powierzchni oko\u0142o 670 m2. Jest to warto\u015b\u0107, kt\u00f3r\u0105 nale\u017cy uwzgl\u0119dni\u0107 przy planowaniu prac serwisowych w kolejnych latach eksploatacji urz\u0105dze\u0144.<\/p>\n

Nale\u017cy pami\u0119ta\u0107, i\u017c pogorszenie transmisji promieniowania w pocz\u0105tkowym etapie mo\u017ce zmniejszy\u0107 wydajno\u015b\u0107 zestaw\u00f3w paneli o kilka procent lecz wraz z up\u0142ywem czasu mo\u017ce osi\u0105gn\u0105\u0107 nawet 40%. Niekorzystny efekt delaminacji pog\u0142\u0119bia dodatkowo dzia\u0142anie promieniowania ultrafioletowego. Jest to zatem zjawisko niepo\u017c\u0105dane wymagaj\u0105ce procedury serwisowej, a w ostateczno\u015bci wymiany panelu na nowy. Bior\u0105c pod uwag\u0119 mo\u017cliwo\u015bci jakie daje technologia nowych sensor\u00f3w LWIR w po\u0142\u0105czeniu z platformami lataj\u0105cymi w r\u0119kach w\u0142a\u015bcicieli farm s\u0142onecznych pozostaj\u0105 gotowe i niezawodne narz\u0119dzia diagnostyczne, dzi\u0119ki kt\u00f3rym mog\u0105 w kr\u00f3tkim czasie oceni\u0107 stan techniczny instalacji.<\/p>\n

 <\/p>\n

\u0179r\u00f3d\u0142a:<\/strong><\/span><\/h3>\n