Não é de hoje que a termografia é uma grande aliada da inspeção de componentes elétricos, em especial em Usinas Solares Fotovoltaicas (UFV). Uma grande novidade, entretanto é o uso de drones para estas inspeções.
Em relação a uma inspeção terrestre, feita com um termógrafo de mão, módulo a módulo, o uso de drones é muito mais ágil, antecipando a identificação de problemas e/ou agilizando o comissionamento da usina. Além disso, recentemente o custo de sensores sofisticados embarcados em drones tem reduzido, tornando a inspeção aérea ainda mais vantajosa.
Entretanto, quando falamos em usinas de médio e grande porte (na verdade qualquer uma a partir de 1 MWp), a quantidade de fotos feitas é enorme! Para se ter uma pequena idéia, uma usina de 5 MWp enche facilmente um cartão de memória de 64 Gb em uma única inspeção. O operador então se vê com várias pastas totalizando mais de 5.000 fotos, e em cada uma delas é muito fácil identificar anomalias, mas muito difícil identificar onde (na planta) se encontra esta anomalia, pois na foto isolada, com um campo de visão limitado, falta contexto.
Por isso o processamento dos dados é tão importante. Ele permite a identificação precisa da posição de cada anomalia, e a fácil comparação de uma inspeção com outra realizada posteriormente, para que se acompanhe a evolução ou degradação da usina no tempo.
Como é feito o processamento das imagens
O processamento é feito usando técnicas e softwares de aerofotogrametria, que juntam todas as fotos como se fossem um quebra-cabeças, além de fazer correções de distorções ópticas. O resultado final é chamado de Ortomosaico, que é um mosaico (quebra-cabeças montado) com referencial ortogonal ao solo, ou seja, a referência de perspectiva como se fosse uma foto tirada a partir de uma distância infinita. Assim, temos todo o contexto da imagem totalmente montada, e a alta resolução das fotos tiradas em proximidade.
O que é possível identificar através da termografia aérea
Anomalias sistêmicas
Tracker
Combinador
Circuito
Inversor
Módulo inativo
Módulo faltante
Sombras
Vegetação
Anomalias sub-modulares
Diodo de by-pass
Célula
Sujeira
Caixa de junção
Módulo em curto circuito
Ponto quente
Restrições técnicas
Termografia
Termografia é uma técnica de sensoreamento remoto que se utiliza de uma parte do espectro infravermelho para proporcionar uma distinção de áreas de diferentes temperaturas. Assim, é possível mapear diferentes superfícies de modo a constatar variações de temperaturas.
O infravermelho, é uma frequência eletromagnética, assim como a luz visível, porém tem comportamentos distintos da luz. A primeira característica diferente é que qualquer corpo emite infravermelho (enquanto luz visível boa parte somente reflete), tendo a sua intensidade proporcional a sua temperatura, fazendo assim que seja possível a medição da temperatura a distância, sem precisar tocar a superfície.
Cada material tem uma propriedade chamada emissividade, que é a capacidade de um objeto emitir radiação no espectro infravermelho para uma mesma temperatura; e outra chamada reflectância, que mede o quanto da irradiação que chega até este corpo é refletida.
Em relação a luz visível é bastante intuitivo para nós sabermos que o vidro e o acrílico são translúcidos (ou seja, deixam quase toda a luz passar, tem baixa reflectância), que um espelho (ou um metal bem polido) tem alta reflectância e que fumaça é opaca (não deixa a luz passar). Já para a radiação infravermelho, esses comportamentos variam bastante! A fumaça é translúcida para o infravermelho (é possível "ver" através da fumaça), já vidro e acrílico tem alta reflectância infravermelho (parecem espelhos).
É importante conhecer as diferenças de natureza física entre a luz visível e infravermelho, para evitar problemas de reflexão e opacidade nas inspeções. Também é crucial conhecer as propriedades de emissividade e reflectância do corpo que se pretende medir a temperatura, pois como vimos, considerar diferentes emissividades levará ao cálculo de temperaturas diferentes, para uma mesma medida de intensidade de radiação infravermelho.
Outra característica que vale citar é que não existem "cores" no infravermelho. Cada cor que percebemos na luz visível é uma radiação com uma frequência diferente. No caso de um sensor infravermelho, ele vê uma faixa de frequência só (como se fosse só uma "cor"), e o que ele mede é somente a intensidade. Então, como não tem cor, a imagem termográfica que obtemos usa alguma escala arbitrária de pseudo-cor. Existem algumas destas escalas, e é possível editar a imagem posteriormente, desde que o sensor seja radiométrico.
Resolução espacial
O principal parâmetro de uma imagem de inspeção aérea é o GSD (Ground Sampling Distance), que é a relação entre a dimensão do alvo imageado e a densidade de pixels do sensor registrando essa imagem. O GSD é medido (no nosso caso) em centímetros/pixel. Abaixo um exemplo para fácil compreensão de como o GSD afeta nossa capacidade de visualização espacial.
O GSD é um valor determinístico calculado a partir da resolução de pixels do sensor, ângulo de visão da lente (Field of View - FOV), e altura de voo (ou distância entre sensor e alvo), por isso é o parâmetro de comparação mais usado, em detrimento de outras escalas, que computam subjetivamente o contraste, embaçamento e ruído das imagens.
Como o sensor RGB tem resolução muito maior do que o termal, o termal acaba sendo a restrição.
Em qualquer de nossas inspeções, o GSD das imagens RGB (fotos coloridas no espectro visível - uma foto normal) sempre serão menores do que 0.5 cm/px, que é muito mais do que o suficiente para identificação de anomalias. Enquanto isso, as fotos infravermelho que foram tiradas ao mesmo tempo, resultam em um GSD entre 3 e 6 cm/px, dada a menor resolução do sensor infravermelho.
Para um mesmo requisito de GSD, pode-se escolher sensores com resoluções diferentes, lentes com campos de visão diferentes, ou voar em alturas diferentes, já que o GSD é uma relação entre esses 3 parâmetros. A escolha da combinação adequada para cada caso, a depender do tamanho da área a ser inspecionada, é uma decisão do operador especializado.
Além da resolução espacial, outras restrições técnicas devem ser observadas, como velocidade do vento, índice Kp (tempestades geomáticas), irradiação solar (homogeneidade e intensidade) e umidade relativa do ar. Todos estes parâmetros tem limitações do equipamento ou da técnica, e conhecer os manuais dos equipamentos e as normas da termografia é primordial para uma inspeção adequada.
Restrições legais
RPAs (drones) são consideradas aeronaves e estão sujeitas ao mesmo arcabouço regulatório que as aeronaves tripuladas, com algumas regras e restrições diferenciadas. Todas as regras brasileiras para uso de drones podem ser vistas aqui, mas em resumo o que afeta este tipo de operação diretamente é a proximidade de aeroportos, helipontos e áreas proibidas (como presídios). Mesmo nessas áreas é possível operar, mas exige maior burocracia prévia e coordenação com os envolvidos.
É importante frisar que o contratante é sempre responsável solidariamente com o operador quanto ao cumprimento das regras aeronáuticas. Somos especialistas nessas regras e elas se tornam transparentes para o cliente no final, que fica protegido por contar com uma operação totalmente regular.
Conclusão
Agora você sabe o básico sobre como funciona a termografia aérea de usinas fotovoltaicas, quais as capacidades e limitações da técnica e da tecnologia, e quais os principais critérios para a escolha de um prestador de serviço.
Termografia-Aérea ™ é uma empresa especializada em inspeções de UFV. Nós otimizamos toda a nossa estrutura, processos e técnicas especificamente para este tipo de operação! Isso nos permite ter níveis de eficiência operacional e custo-benefício imbatíveis.
Atendemos qualquer demanda em tempo recorde! Seja ela inspeção de comissionamento, periódica ou pós-incidente (roçagem com danos, vendaval, granizo, etc.). Atendemos todo o Brasil.
Qualquer usina fotovoltaica de mais de 1 MWp já vê em nossos serviços um melhor custo x benefício.