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Todo lo que se debe saber sobre la integración de drones en los parques solares


Imagen: DJI – 2020

Las 150 solicitudes de proyectos de energía en Colombia que iniciarían operación este año según la Unidad de Planeación Minero Energética (Upme) y la meta anunciada del gobierno nacional, a través del Ministerio de Minas y Energía, de pasar de 50MW a 1500MW de capacidad instalada para el año 2022, representa una expansión significativa de las energías renovables en el país y una oportunidad para apalancarse y rentabilizar su operación con el uso de drones.

En Colombia esta industria se vería ampliamente beneficiada al  optimizar por ejemplo sus  tiempos de gestión y simplificar y agilizar sus procesos de inspección por nombrar algunos de los beneficios. Teniendo en cuenta el panorama y los retos que los parques solares están planteando, DJI presenta los beneficios y puntos clave para la integración de drones en esta industria.

Inspección, eficiencia y más

Con la capacidad de cubrir grandes distancias y proveer imágenes de alta resolución, los drones han permitido que compañías de diferentes sectores realicen operaciones más seguras y efectivas. La Industria de Energía Solar no ha sido diferente, drones equipados con tecnologías de medición térmica ayudan al personal encargado de estos proyectos energéticos a obtener datos más precisos y tomar mejores decisiones.

En la actualidad, muchas compañías del sector energético están haciendo uso de los drones para mejorar la eficiencia en sus operaciones e incrementar la calidad del servicio energético ofrecido a los clientes.

El crecimiento de la Industria de Energía Solar

Debido a las crecientes preocupaciones sobre el cambio climático y las emisiones de carbono, muchos países alrededor del mundo han incrementado su inversión en proyectos de energía renovable. La Energía Solar ha sido de las más adoptadas entre las diferentes soluciones de energía renovable disponibles. En la última década (2009-2019), las inversiones en Energía Solar sumaron 1.3 Trillones de dólares a nivel mundial, representando la mitad del total de inversiones en energías renovables.

Los factores económicos han jugado un papel importante en el incremento de proyectos de energía solar. El costo de instalación por kW ha bajado en un 73% en la última década, de USD $4621 en 2010 a USD $1210 en 2019 [2]. El objetivo es continuar reduciendo costos, y para lograr esto, los administradores de los parques solares necesitan optimizar las operaciones y aumentar el valor agregado en todo el proceso de generación de energía.

Desafíos en la Inspección de Parques Solares

Para poder cumplir con la demanda eléctrica, las generadoras de energía necesitan instalar miles de paneles solares y distribuirlos a través de grandes áreas con alta radiación solar. Para tener una idea de las dimensiones de un parque solar, se necesita un área de 1,000 hectáreas para suplir energía a 100,000 hogares.

Las inspecciones tradicionales de los parques solares consisten en revisar cada uno de los paneles con la ayuda de una pistola de temperatura laser. Luego de identificar fallas en los paneles solares, el personal en campo debe registrar la ubicación de estos paneles para futura referencia y reparación. Debido a las dimensiones de estos parques solares, estos métodos tradicionales son ineficientes y perjudiciales para los equipos de operación y mantenimiento.

Los drones aumentan la eficiencia y precisión de las inspecciones solares. Plataformas como el DJI Matrice 210 RTK V2 equipados con cámaras térmicas como la Zenmuse XT2, son capaces de realizar inspecciones de grandes áreas del parque solar recolectando imágenes RGB y Térmicas de alta resolución.

Los drones resultan de mucha utilidad en parques solares con condiciones de alta radiación solar que dificultan la evaluación de paneles con métodos tradicionales. La integración de drones permite a los equipos de trabajo reducir tiempo de inspección en un 70% con respecto a los métodos tradicionales.

Cómo realizar una inspección de un Parque Solar con Drones

La revisión del estado del Parque Solar usando drones no es solo sobrevolar el área y capturar imágenes. El proceso involucra una planificación y conocimiento del área a trabajar. Existen algunos pasos recomendados para ejecutar una inspección exitosa.

Análisis del Parque Solar

El equipo de inspección necesita hacer un reconocimiento del parque solar antes de poder realizar la inspección. Cada inspección posee sus características propias, pero de manera general algunas cosas que se deben tomar en cuenta a la hora de evaluar el parque son: el área del parque solar, numero de paneles instalados y la capacidad de generación.

Plan de vuelo

Los planes de vuelo son creados en base a la información recolectada en la fase de análisis del parque solar y la capacidad de inspección de los equipos (Drones y pilotos disponibles). Tomando en consideración el GSD (Ground Sample Distance) requerida y el tiempo de batería por vuelo, se definen las áreas y alturas de vuelo. Estos planes de vuelo se importan a DJI Pilot para su ejecución.

Recolección de Datos

Los equipos ya tienen la información necesaria y planes de vuelo para comenzar las inspecciones. Se recomienda disponer de varios sets de baterías para cambiar y recargar cuantas veces sea necesario, y así garantizar un flujo de trabajo continuo. Dependiendo del plan de trabajo y las dimensiones del Parque Solar, algunos equipos pueden ejecutar hasta 25 vuelos por día, recolectado unas 6500 imágenes.

Organización y Procesamiento de Datos

La información recolectada es almacenada y organizada para su procesamiento. Software de Fotogrametría reconstruyen mapas ortomosaicos RBG y térmicos de las imágenes obtenidas. También se ajusta la ubicación de los paneles utilizando puntos de control terrestres. Luego de la reconstrucción y los ajustes de posicionamiento, los mapas resultantes son integrados a un Sistema de Información Geográfica (GIS) donde los equipos de mantenimiento pueden ubicar fácilmente las anomalías que reflejan fallos potenciales.

Beneficios del uso de Drones para Inspecciones Aéreas

Imágenes Térmicas y RGB
Las imágenes aéreas proveen una amplia perspectiva del estatus del Parque Solar y permite que los equipos de mantenimiento se enfoquen en los puntos que reflejan potenciales fallas. Las imágenes térmicas facilitan la detección de fallas en base a las anomalías de temperatura entre las celdas, paneles o cadenas. Al combinar los datos térmicos y visuales RBG, podemos determinar si estas anomalías de temperatura son resultado de factores físicos como de laminado, rupturas o polvo; o si se debe a problemas de conexión como inversores o fallas en el cableado.

Eficiencia
Una de las razones principales para integrar drones en la inspección de Parques Solares es la reducción en el tiempo de inspección. Juan Francisco Mosqueda, un proveedor de servicios de inspección para Parque Solares, explica los resultados de la integración de drones: “Al utilizar drones podemos auditar 250 hectáreas en un día” agrega “este tipo de trabajo tomaría 3 o 4 meses con los métodos tradicionales de inspección”.
El uso de las imágenes aéreas no solo contribuye a la mejora en la detección de fallas, también ayuda con el proceso de mantenimiento. Las imágenes visuales y térmicas proveen la ubicación precisa de la falla, haciendo que el trabajo en campo sea más preciso y con menor margen de error.

Datos Históricos
Almacenar los registros de inspecciones pasadas es muy útil a la hora de determinar las causas de las fallas. En algunos casos, un fallo en una celda solar no justifica reemplazar todo el panel, pero es importante mantener un registro de estos casos para prevenir fallas mayores.  Se recomienda realizar una inspección aérea al momento de finalizar la instalación y usar la información recolectada como referencia para futuras inspecciones.

Eficiencia de Rendimiento
La detección temprana de elementos defectuosos, ayuda a prevenir ineficiencias en la producción energética. Mientras más rápido se puedan detectar las posibles fallas, mejor la respuesta y menor la probabilidad de fallas mayores en el sistema. A fin de cuentas, una inspección efectiva en conjunto con un buen plan de mantenimiento, resulta en una mejor protección del valor de la inversión y una mayor eficiencia en el suministro de energía.

El uso de Drones continúa expandiéndose
Con el surgimiento de soluciones enfocada a empresas, es importante seleccionar las herramientas adecuadas para la tarea a realizar. Las inspecciones energéticas usualmente requieren soluciones con cámaras térmicas, en cambio operaciones de cartografía requieren más precisión en la ubicación con módulos RTK. Es importante saber el resultado que se quiere obtener a partir de la integración de los drones y seleccionar la mejor solución en base a esas necesidades.

Mientras el número de compañías que integran de drones para mejorar sus procesos sigue creciendo, DJI continúa desarrollando nuevas soluciones para cubrir las necesidades de los diferentes sectores. La versatilidad y aplicación de los drones ha permitido incorporar procesos más seguros y eficientes, abriendo oportunidades para mejoras y un futuro prometedor para este tipo de tecnologías.

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