Ispezione dei pannelli fotovoltaici con termocamera

La termografia è una tecnica ispettiva non invasiva, eseguibile a distanza su ampie superfici e in grado di fornire un riscontro immediato; per queste sue caratteristiche è da tempo utilizzata per rilevare eventuali anomalie dei pannelli fotovoltaici.

Le ispezioni mediante termocamera possono essere condotte nelle normali condizioni di esercizio degli impianti in fase di collaudo, a cadenza programmata o in occasione di attività periodiche, ad esempio, la pulizia dei pannelli. 

Il primo importante passo per ottenere buoni risultati è la scelta dello strumento più adeguato in funzione delle attività che si desiderano svolgere. La scelta della termocamera più adatta alle applicazioni PV è principalmente vincolata alla distanza da cui si può lavorare in sicurezza ottenendo allo stesso tempo immagini sufficientemente dettagliate. Più ci si allontana dalle superfici da ispezionale e maggiore deve essere la risoluzione della termocamera in termini di numero di Pixel e IFOV basso.

Cos’è l’IFOV? L’IFOV (Istantaneus Field Of View) indica la dimensione del singolo pixel dell’immagine termica ad una certa distanza, minore è il suo valore, più dettagliata è l’immagine. L’IFOV si esprime generalmente in mrad (milliradianti); ad esempio la proiezione di un pixel di una termocamera con IFOV pari a 1 mrad, alla distanza di un metro, copre la superficie di 1mm per lato.

Per semplificare i calcoli delle prestazioni di ogni termocamera, sul sito Hikmicro è possibile consultare il software gratuito “Spot Size Calculator”, che permette di calcolare la dimensione del singolo pixel ad una certa distanza o di sapere a quale distanza massima dal pannello sono soddisfatte le condizioni minime richieste in termini di risoluzione. Per i pannelli fotovoltaici sono richiesti almeno 5x5 pixel su ogni singola cella fotovoltaica (secondo le indicazioni della specifica tecnica IEC TS 62446-3).

Per esempio voglio sapere a che distanza massima posso operare con una termocamera Hikmicro modello M20 per ispezionare un pannello fotovoltaico con celle da 15cm per lato. Con il software Spot Size Calculator mi basta selezionare il modello di termocamera (eventualmente l’ottica se il modello dispone di più lenti), le dimensioni dello spot di misura (nel nostro caso 5x5 pixel su una cella 15cm x 15cm), il software calcola la distanza massima dalla quale si può lavorare (17,25m) e il campo visivo (FOV 7,81m x 5,81m) dell’intera immagine termica a quella distanza (vedi l'esempio qui sotto).

È quindi necessario lavorare sempre entro la distanza massima che garantisce alla termocamera di poter coprire ogni cella con almeno 5x5 pixel.

La IEC 62446 definisce le procedure di ispezione dei pannelli PV con termocamera e vengono indicate anche le condizioni metereologiche entro le quali condurre le ispezioni oltre alle caratteristiche tecniche delle termocamere (tutte le termocamere Hikmicro hanno le caratteristiche minime richieste).

Quando si conducono ispezioni sui pannelli fotovoltaici è sempre bene operare considerare le seguenti indicazioni:
•    Evitare sempre la riflessione del sole nell’inquadratura
•    Avere un irraggiamento minimo di 600 W/m2 durante l’ispezione.
•    Evitare condizioni di vento con velocità al di sopra dei 28 km/h
•    Pulire sempre le superfici (evitare corpi estranei ad es. guano) che potrebbero essere poi interpretati come falsi positivi.
•    Condurre sempre le ispezioni con un angolo di ripresa superiore ai 30° (idealmente tra 45° e 85°)
•    Impostare l’emissività del vetro (pulito) generalmente compresa tra  0,85 e 0,90

Alcuni difetti che è possibile rilevare sui pannelli sono:

• Moduli a circuito aperto
• Moduli in cortocircuito (Silicio cristallino)
• Moduli a silicio cristallino con vetro frontale rotto
• Stringhe in cortocircuito (silicio cristallino e film sottile)
• Stringhe con connessione difettosa (silicio cristallino e film sottile)
• Singola cella difettosa (silicio cristallino)
• Punti di connessione alto resistivi

Per maggiori dettagli e informazioni è sempre opportuno fare riferimento alla IEC TS 62446-3.