Inspection des panneaux photovoltaïques à l'aide d'une caméra thermique

La thermographie est une technique d'inspection non invasive qui peut être réalisée à distance sur de grandes surfaces et qui peut fournir un retour d'information immédiat ; en raison de ces caractéristiques, elle est utilisée depuis longtemps pour détecter les anomalies dans les panneaux photovoltaïques.

Les inspections par imagerie thermique peuvent être réalisées dans les conditions normales d'exploitation de l'usine, pendant les essais, à intervalles réguliers ou lors d'activités périodiques telles que le nettoyage des panneaux. 

La première étape importante pour obtenir de bons résultats est de choisir l'outil le plus approprié en fonction des activités que vous souhaitez effectuer. Le choix de la caméra thermique la mieux adaptée aux applications photovoltaïques dépend principalement de la distance à laquelle on peut travailler en toute sécurité tout en obtenant des images suffisamment détaillées. Plus les surfaces à inspecter sont éloignées, plus la résolution de la caméra thermique doit être élevée en termes de nombre de pixels et de faible IFOV.

De quoi s’agit-il, Le IFOV ? Le IFOV (champ de vue instantané) indique la taille d'un seul pixel de l'image thermique à une certaine distance, plus sa valeur est petite, plus l'image est détaillée. Le IFOV est généralement exprimé en mrad (milliradians) ; par exemple, la projection d'un pixel d'une caméra thermique avec un IFOV de 1 mrad, à une distance d'un mètre, couvre une zone de 1 mm de chaque côté.

Pour simplifier les calculs de performance de chaque caméra thermique, vous pouvez consulter le logiciel gratuit sur le site web de HikmicroSpot Size Calculator. Il permet de calculer la taille d'un seul pixel à une certaine distance ou de savoir à quelle distance maximale du panneau les conditions minimales requises en termes de résolution sont remplies. Pour les panneaux photovoltaïques, il faut au moins 5 x 5 pixels sur chaque cellule photovoltaïque (conformément à la spécification technique IEC TS 62446-3).

Par exemple, je souhaite savoir à quelle distance maximale je peux faire fonctionner une caméra thermique de type Hikmicro M20 pour inspecter un panneau photovoltaïque avec des cellules de 15 cm de côté. Avec le logiciel Spot Size Calculator, il me suffit de sélectionner le modèle de caméra thermique (éventuellement l’optique si le type a plus d'un objectif), la taille du point de mesure (dans notre cas 5x5 pixels sur une cellule de 15cm x 15cm), le logiciel calcule la distance maximale à partir de laquelle vous pouvez travailler (17,25m) et le champ de vue (FOV 7,81m x 5,81m) de l'ensemble de l'image thermique à cette distance (voir exemple ci-dessous).

Il est donc nécessaire de toujours travailler à la distance maximale qui permet à la caméra de couvrir chaque cellule avec au moins 5 x 5 pixels.

La norme IEC 62446 définit les procédures d'inspection des panneaux photovoltaïques à l'aide d'une caméra thermique et spécifie également les conditions météorologiques dans lesquelles les inspections doivent être effectuées, ainsi que les caractéristiques techniques des caméras thermiques (toutes les caméras Hikmicro possèdent les caractéristiques minimales requises).

Lors de l'inspection des panneaux photovoltaïques, il est toujours utile de prendre en compte les éléments suivants :
•    Évitez toujours les reflets du soleil dans le cadrage
•    Avoir une irradiation minimale de 600 W/m2 pendant l'’inspection.
•    Éviter les conditions de vent avec une vitesse supérieure à 28 km/h
•    Nettoyez toujours les surfaces (évitez les corps étrangers tels que le guano) qui pourraient être interprétés comme des faux positifs.
•    Effectuez toujours les inspections avec un angle de caméra supérieur à 30° (idéalement entre 45° et 85°).
•    Régler l'’émissivité du verre (propre) généralement entre  0,85 et 0,90.

Certains défauts peuvent être détectés sur les panneaux :

• Modules en circuit ouvert
• Modules court-circuités (silicium cristallin)
• Modules de silicium cristallin dont la vitre frontale est cassée
• Cordes court-circuitées (silicium cristallin et couches minces)
• Cordes avec connexions défectueuses (silicium cristallin et couches minces)
• Cellule unique défectueuse (silicium cristallin)
• Points de connexion à haute résistance

Pour plus de détails et d'informations, veuillez toujours vous référer à la norme IEC TS 62446-3.