مميزات إستخدام طائرات Drones في صيانة محطات الطاقة الشمسية

Image Source: Mapperx

قارن باحثون من جامعة Genoa وشركة الفحص الجوي الإيطالية Wesii نتائج التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء الجوية (IR) لفحوصات محطات الطاقة الكهروضوئية باستخدام كاميرات حرارية كلاسيكية مثبتة على مركبات جوية بدون طيار (UAV) أو كاميرات حرارية عالية السرعة مثبتة على طائرة. وشمل بحثهم تحليلاً اقتصاديًا لكلا النهجين القائمين على الاستشعار عن بعد من أجل التشخيص واكتشاف الأعطال.

وأوضحت المجموعة أن استخدام الطائرات بدون طيار يسرع من اكتشاف الأعطال داخل محطة طاقة شمسية كبيرة. ومع ذلك ، إذا لم تكن الكاميرا الحرارية سريعة ، فيجب أن تكون سرعة تحرك الطائرة بدون طيار بطيئة نسبيًا لتجنب تأثيرات التشويش. و يمكن للطائرة أن تغطي مساحة كبيرة جدًا في وقت أقصر ، مما يؤدي إلى رحلات أكثر كفاءة من حيث التكلفة. من ناحية أخرى ، وبسبب سرعة الناقل ، تتطلب الكاميرا الحرارية دقة عالية وعدد أكبر من الإطارات الملتقطة في الثانية. وعادة ما توجد هذه في كاميرات حرارية مبردة ، والتي تكون أغلى بكثير من الكاميرات غير المبردة القياسية.

لإجراء تجربتهم ، استخدم الباحثون طائرة بدون طيار DJI Mavic 2 Enterprise Advanced وطائرة مأهولة بالبشر P2006T SMP. قام كلاهما بمسح محطتين للطاقة الكهروضوئية في شمال إيطاليا مرتين وفي نفس الوقت. يتكون النظام 1 من 4347 لوحة طاقة شمسية من السيليكون متعدد الكريستالات ، بينما يتكون النظام 2 من 4158 لوحة طاقة شمسية من السيليكون متعدد الكريستالات. كلاهما لهما قدرة كهربائية مركبة تبلغ حوالي 1 ميجا وات.

في جميع رحلاته ، استخدمت الطائرة بدون طيار كاميرا حرارية DJI M2EA بها كاشف ميكروبولومتر غير مبرد 640 × 512 ، تعمل في نطاق الطول الموجي 8-14 ميكرومتر. استخدمت الطائرة المأهولة بالبشر في الرحلة الأولى كاميرا FLIR A8580 بمستشعر مبرد 1280 × 1024 يعمل في نطاق الطول الموجي 7.5-12.5 ميكرومتر ، بينما استخدمت في الرحلة الثانية مستشعر FLIR X8581 InSb ، 1280 × 1024 مبردًا يعمل في نطاق طول موجي مختلف يبلغ 3-5 ميكرومتر.

وأوضح الأكاديميون أن المنطق وراء استخدام كاميرا حرارية مختلفة خلال الفحص الثاني للطائرة هو السماح بالمقارنة بين الأنماط الحرارية التي تم الحصول عليها بواسطة كاميرتين حراريتين باستجابات طيفية مختلفة ، و على وجه التحديد نطاق الطول الموجي بالأشعة تحت الحمراء الطويلة (LW) للطائرة بدون طيار والمتوسط نطاق الطول الموجي بالأشعة تحت الحمراء (MW) للطائرة.

تم معالجة الصور المرئية والحرارية التي تم جمعها على الكمبيوتر ، لتحديد وتصنيف الشذوذ الحراري في محطات الطاقة الكهروضوئية.

وأكد الباحثون أنه فيما يتعلق بأخطر العيوب ، مثل العيوب الفرعية المعيبة واللوحة الكاملة وسلسلة من اللوحات ، فقد تم اكتشاف 99.6٪ منها بواسطة كلتا المنصتين الجويتين. علاوة على ذلك ، تم أيضًا اكتشاف 87.3٪ من اللوحات التي بها نقاط ساخنة فردية أو متعددة ، والتي تم تحديدها بواسطة مسح الطائرات بدون طيار ، بواسطة عمليات تفتيش الطائرات. بشكل عام ، تم تأكيد حوالي 98٪ من العيوب الحرارية التي تم التقاطها بواسطة عمليات تفتيش الطائرات بدون طيار من خلال عمليات تفتيش الطائرات ، مع اختلاف يبلغ فقط 0.23 كلفن في فرق درجة الحرارة.

وخلصت المجموعة إلى أن النتائج تظهر توافقًا ممتازًا ، وهو أمر مشجع فيما يتعلق باستخدام الطائرة. بناءً على هذه النتائج ، شرع العلماء في إجراء تحليل مقارن للتكاليف.

وأوضحوا قائلين في حين أن عمليات التفتيش التي تعتمد على الطائرات بدون طيار ، وهي المعيار السائد في السوق ، تتضمن تكاليف يومية للمعدات والقوى العاملة ليست مرتفعة مثل تكاليف الطائرة العادية.

وفقًا لحالة الاختبار الإيطالية ، تبلغ التكلفة اليومية للطائرة بدون طيار 800 يورو (876 دولارًا أمريكيًا) ، بما في ذلك نفقات المشغلين واستئجار الكاميرا الحرارية غير المبردة. علاوة على ذلك ، تبلغ تكلفة استئجار الطائرة ، بما في ذلك الطيار ، 2700 يورو في اليوم و 120 يورو للكاميرا المبردة. ومع ذلك ، يمكن افتراض أن منصة الطائرات بدون طيار يمكنها تفتيش ما يصل إلى 20 ميجاوات كحد أقصى في يوم عمل واحد ، بينما يمكن للطائرة القيام بـ 300 ميجاوات.

المصدر: Infrared thermography monitoring of solar photovoltaic systems: A comparison between UAV and aircraft remote sensing platforms