تخصصی, مجله آموزشی

عیب یابی نیروگاه خورشیدی با پهبادها چگونه است؟

طول عمر بالای نیروگاه های خورشیدی به عنوان یکی از مهم ترین مزایای این مولد ها به حساب می آیند؛ با این حال تحت شرایط محیطی و یا خطای انسانی ممکن است نیروگاه خورشیدی دچار عیب شود. یکی از معروفترین عیبهای نیروگاه های خورشیدی پدیده ای به نام هات اسپات می باشد که به کمک پهباد به راحتی قابل تشخیص است.

پهبادها ابزاری برای کاهش هزینه های کار، رشد عملکرد و ارائه دیدی دقیقتر در رابطه با سیستم های خورشیدی به حساب می آیند. علاوه بر قابلیت عکسبرداری هوایی، آن ها از ترموگرافی هوایی، ثبت داده های عملکردی سیستم خورشیدی با دوربین های اینفرارد حرارتی (IR) هم پشتیبانی می کنند.

پهباد که با عنوان وسایط نقلیه هوایی بدون سرنشین هم شناخته می شود، یک ابزار ترابری هوایی بدون اپراتور انسانی سوار بر آن است. پهباد همراه با یک ایستگاه زمینی که معمولا گوشی هوشمند یا تبلت و کنترل کننده است، یک سیستم هوایی بدون سرنشین را شکل می دهند. پهبادها می توانند دارای بال های ثابت (که روی هواپیما نصب شده اند) یا مدل های  هلیکوپتری با چند ملخ باشند.

شرکت های عملیات و تعمیر و نگهداری [O&M] و مهندسی، تدارکات و ساخت و ساز [EPC] و دارندگان کارخانه ها از این فناوری برای پایین آوردن هزینه فراهم آوری داده ها، گرداوری داده های مهم و تحلیل مطلوبتر در مقایسه با بازرسی های زمینی با ابزار تحلیلگر دستی بهره می گیرند. طی 2 سال گذشته، عواملی از یادگیری ماشینی و هوش مصنوعی، پیشرفت در سخت افزار پهباد و محیط مناسب سبب شده اند که پهبادها سردمدار ترموگرافی هوایی بشوند.

بر اساس اظهارات آنجلو پورپورا، مدیریت اجرایی SOLV

امسال پهبادهایی را برای بازرسی کارخانه های تحت مدیریت خود بکار گرفتیم. مالکین کارخانه ها به این امر پی برده اند که پهبادها می توانند جایگزین بسیاری از ردیاب های I-V بشوند و امکان تحلیل سریعتر و دقیقتر و افزایش بازده این کار را حاصل بیاورند

SOLV بتازگی یک بررسی با استفاده از پهباد برای عیب یابی نیروگه خورشیدی، در مدت زمانی کمتر از 6 ساعت به انجام رسانید و تیم بازرسی گزارشی دقیق از این بررسی را در مدت زمانی کمتر از یک هفته تولید کرد، در حالیکه ارزیابی با ردیاب I-V نیازمند زمانی چند هفته ایست. پیامد رویکرد عکسبرداری هوایی SOLV ، صرفه جویی تقریبا 50 درصدی است.

عیب بابی با پهباد

استفاده از پهبادها برای کسب و کار

پهبادها قدرت بازرسی های هوایی را در دستان شرکت های مهندسی، تدارکات و ساخت و ساز، متخصصین عملیات و تعمیر و نگهداری و تامین کنندگان خدمات پهباد منطقه ای قرار می دهند. آن ها می توانند نیاز به بازرسی های زمینی با استفاده از ردیاب های دستی I-V و دیگر ابزار تحلیلی را کاسته یا کاملا از میان بردارند، آن ها قابلیت افزایش امنیت کارگران را در کنار کاهش هزینه عملیات و تعمیر و نگهداری دارند. برخی از بزرگترین شرکت بیمه نیروگاه های خورشیدی، مانند استیت فارم [1] و تراولرز [2] هم از پهبادها برای بازرسی سقف ها استفاده می کنند.

پهبادها از قابلیت های زیادی مانند خروجی قابل تنظیم برخوردار هستند. برای مثال، یک شرکت عملیات و تعمیر و نگهداری می تواند مجموعه داده ای بسیار شفاف در حوزه های مورد علاقه از قبیل نقشه محیط بازرسی یا بررسی سایت را انجام بدهد. این متغیرهای قابل تنظیم، انعطاف پذیری در نوع و ابزار گرداوری داده ها را شکل می دهند. رشد سریع بخش پهباد تجاری، روند پیشرفت نرم افزارهای اتوماتیک صنعتی با خروجی های مطلوب را سرعت بخشیده است. در نتیجه، بازرسی های هوایی معمولا گزارش هایی لحظه ای را ارائه می دهند و گاهی امکان فراهم آوری گزارش های جامع روزانه را نیز ممکن می سازند.

بازرسی های هوایی، در کنار سیستم های گرداوری داده در سایت و نظارت ابری بکار گرفته می شوند. روش های نظارت بر دستگاه ها که همراه با استفاده از سخت افزارهای کارگذاری شده در سایت است، امکان نظارت با شفافیت دوره ای زیاد( دقت ارزیابی با توجه به زمان) یا ارزیابی پیوسته را حاصل می آورند. این روش ها معمولا نظارت بر داده های انرژی و محیطی را به منظور بهبود عملکرد دستگاه ها انجام می دهند. پهبادها که در کنار این دستگاه های دقیق به کار گرفته می شوند، می توانند از حجم مشکلات بکاهند و مسئله هایی از قبیل رشد پوشش گیاهی و خاک گرفتگی زیاد را هم تشخیص بدهند. راه حل های نظارتی می توانند راهنمایی های لازم در رابطه با زمان و مکان اعزام پهبادها به یک سیستم خورشیدی را به اپراتورهای نیروگاه اطلاع بدهند.

  قیمت بروز اینورتر خورشیدی -پاییز 1400

در سال 2017، کیت آوبین، مدیر سیستم اطلاعات جغرافیایی در Enel Green Power North America، از پهبادها برای بازرسی بیش از نه نیروگاه کمک گرفت. در سال 2018، در حال کار بر روی استفاده از این فناوری توسط تیم های Enel Green Power در سرتاسر جهان است

امیدواریم  با این عمل، صرفه جویی زیادی در هزینه بررسی دستی مشکلات و اصلاح آن ها را ممکن سازیم

پهبادها با افزایش دسترسی منطقه ای به این تاسیسات، امکان اجرای ترموگرافی هوایی برای پروژه های خورشیدی تجاری و صنعتی [C&I] را حاصل می آورند. هزینه ثابت استفاده از ابزار هوایی دارای سرنشین می تواند بیشتر از سود سایت های C&I باشد. اما متخصصی با یک پهباد می تواند به آسانی آن را در سایت به کار بگیرد و ظرف چند دقیقه داده های زیادی گرداوری نماید. سایت های C&I در منطقه هایی با تراکم جمعیتی بالا قرار دارند و این کار امکان دسترسی سریع به تامین کنندگان خدمات پهباد با کیفیت را آسانتر می کند.

امنیت کارگران و کارمندان یکی از نکات مهم دیگر در رابطه با استفاده از پهبادها برای انجام بازرسی از نیروگاه های خورشیدی تجاری و صنعتی می باشد که اغلب روی سقف کارخانه ها یا گاراژهایی قرار دارند که کارگرها زیر یا در مجاورت آن ها مشغول به کار هستند. متخصصینی که بازرسی سیستم های روی سقف ها را انجام می دهند نیازمند آموزش می باشند.

پهبادها قابلیت یافتن چه چیزهایی را دارند؟

ترموگرافی هوایی، امکان پوشش کل تاسیسات خورشیدی C&I و دستگاه های سودمند را حاصل می آورد. بر اساس اظهارات راندال وارناس، مدیر بخش سیستم های هوایی بدون سرنشین کوچک جهانی (sUASs) در FLIR، بزرگترین تولیدکننده دوربین IR در جهان

دوربین های حرارتی دستی، استانداردی صنعتی برای بازرسی سیستم های PV می باشند و پهبادها این فناوری را هوایی را کرده اند. سیستم های خورشیدی یکی از مهمترین ابزار برای پهبادهای حرارتی به حساب می آیند

در نیروگاه های خورشیدی، پهبادهای مجهز به دوربین های RGB و اینفرارد (IR) می تواند مسئله هایی مانند دیودهای کنارگذر فعال، مشکلات در تولید، داغ شدن جعبه تقسیم و نقص هایی از قبیل ترک خوردن را تشخیص بدهند. متخصصین می توانند از ترموگرافی هوایی برای شناسایی مشکلات دستگاه های الکتریکی و سیستم ها استفاده کنند( مشکلاتی مانند نقص در مدار منبع، قطبیت معکوس و نقص در مبدل و جعبه ترکیب کننده). بازرسی هوایی از سایت می تواند همراه با شناسایی مشکلاتی از قبیل سایه های حاصل از رشد پوشش گیاهی جدید، خاک گرفتگی زیاد، نقص در ابزار و تخطی از اصول امنیتی باشد.

بازرسی ها با پهباد می توانند همراه با تولید صدها یا هزاران عکس از هر منطقه باشند. به هر حال، هندسه مناسب سیستم های خورشیدی امکان تفکیک ماژول ها و استفاده از هوش مصنوعی برای تشخیص نقص آن ها و در عین حال ارزیابی و مقایسه پنل به پنل یا مقایسه هر استرینگ را خواهد داشت.

امکان دنبال کردن داده های پهباد

جهت صرفه جویی هر چه بیشتر در هزینه ها، می بایست داده های بدست آمده بوسیله پهباد را با هدف مدیریتی خاصی مانند شناسایی مدارهای بلااستفاده منبع خورشیدی یا نقص دستگاه ها انطباق دهید. مهم نیست چه حجمی از داده ها را گرداوری کرده اید، تحلیل مناسب سیستم های خورشیدی می بایست دارای چهار شاخصه باشد:

  • بررسی سطح بالا و دقیق: داده ها می بایست امکان اولویت بندی تعمیرات در بازه های زمانی محدود را حاصل بیاورند. خروجی ها می بایست اشاره به جزئیات اجرایی، نقص های بزرگ از قبیل نقص مبدل یا ترکیب کننده و تاثیر آن ها بر  ظرفیت کل نیروگاه و تولید داشته باشند. این خلاصه، امکان ارزیابی سایت های تحت مدیریت را برای ناظر فراهم می آورد.
  • دقت: نتایج می بایست هر نقص شناسایی شده را به یک عکس، محل، دسته بندی و سیستم دارای نقص ربط بدهند، خلاصه ای آماری از هر دستگاه را فراهم بیاورند و امکان فیلتر نتایج بر اساس موقعیت مکانی و نوع نقص را برایتان حاصل بیاورند. متخصصین می توانند بارها به این نتایج رجوع نمایند.
  • موقعیت مکانی: خروجی های حاصل از تحلیل بازرسی می بایست موقعیت مکانی نقص ها را با استفاده از سیستم مختصات منطقه ای ارائه بدهند(مانند ردیف، رشته، شماره مدول و همچنین موقعیت های مکانی GPS) معرف های GPS در تصویرسازی پراکندگی مسئله ها به تحلیلگران یاری می رسانند، در حالیکه مختصات های محلی در جایگزینی یا تعویض ماژول ها به متخصصین کمک می کنند. می توانید مختصات موضعی یا محلی را بر اساس یک موقعیت جغرافیایی مانند تعداد ردیف های شمالی تنظیم کنید.
  • نتایج سازگار: سرانجام، خروجی های تحلیل و گزارش می بایست دارای فرمت بازی باشند ( مانند صفحه گسترده یا فایل KML) تا کاربر امکان وارد کردن آن به هر نوع سیستم را داشته باشد. فناوری تحلیل و گزارش دهی با استفاده از ترموگرافی پهباد مزیت فراوانی دارند و امکان استفاده از استاندارد داده های آزاد را برای شرکت ها و متخصصین حاصل می آورند تا پیشرفت سایت را بدون توجه به شخصی که داده ها را گرداوری کرده است دنبال کنند. با توجه به حجم بالای نظارت خورشیدی و پلتفرم های نرم افزاری، استاندارد داده های آزاد و بار، امکان کاهش پیچیدگی ادغام نرم افزاری را هم حاصل می آورد.
  افتتاح 11 مگاوات نیروگاه خورشیدی در اردیبهشت 98 در کشور
نکات در رابطه با دوربین و عکس

پهبادهای عکسبرداری حرارتی پیشتر نیازمند به بازارگرمی جهت فروش و استفاده بودند اما اکنون با استفاده از دوربین های باکیفیت، توجه زیادی را به خود جلب می کنند.

سه نکته مهم در زمان تصمیم گیری برای خرید دوربین حرارتی با پهباد وجود دارد: وضوح، رادیومتری و اندازه لنز.

دوربین های حرارتی پهبادها معمولا دارای دو نوع وضوح هستند: 640 در 512 پیکسل و 336 در 256 پیکسل. وضوح بالاتر امکان پوشش منطقه ای چهار برابر بزرگتر از نوع دارای وضوح پایین را داراست  و در نتیجه صرفه جویی زمانی بیشتری را نیز به همراه دارند.

دوربین های زیادی در ورژن های رادیومتریک و غیررادیومتریک وجود دارند. دوربین های رادیومتریک دقیق تر هستند ( معمولا 2 تا 4 فارنهایت). قابل ذکر است که دوربین های رادیومتریک از قابلیت ارزیابی اینفرارد (IR) در هر پیکسل برخوردار می باشند که برای تحلیل خودکار حائز اهمیت است. دوربینی که انتخاب می کنید می بایست فایل های JPEG رادیومتریک یا فایل های TIFF حرارتی را ارائه بدهد.

دوربین های حرارتی پهباد همراه با لنزهای مختلفی عرضه می شوند که گستره آن ها از 7 میلیمتر تا 25 میلیمتر و بیشتر می رسد. یک لنز 7 میلیمتر باعث ایجاد اثر فیش آی می شود، در حالیکه لنزی 25 میلیمتری دارای میدان دید بسیار کمتری است. برای بازرسی سیستم خورشیدی، لنزهای 13 میلیمتری مناسبتر هستند.

نقشه های رپتور تحلیل داده های پهباد و یافته های گزارش را برای نرم افزارها می سازد. این نرم افزار از ماشین یادگیری و هوش مصنوعی برای خودکارسازی فرایند اینفرارد حرارتی و عکس های رنگی بهره می گیرد. تا کنون، این نرم افزار داده های پیش از 5 میلیون ماژول را در مناطقی از اروپا و شمال شرقی آمریکا و کارخانه های جنوب غربی آمریکا پردازش کرده است. بر اساس داده های بدست آمده از این ماژول های بازرسی شده، دوربینی با مشخصات ذیل را به منظور بررسی سایت با پهباد پیشنهاد می کنیم: دوربینی رادیومتریک با وضوح 640 پیکسل و لنز 13 میلیمتری که داده های باکیفیتی را تولید می کند.

عکس های رنگی: عکس های رنگی مکمل هایی مهم برای عکسبرداری حرارتی به حساب می آیند. نرم افزار می تواند عکس های رنگی پهباد را برای ترسیم نقشه هایی با وضوح بالا از سایت به کار بگیرد. این امر برای سایت هایی قدیمیتر که دسترسی به نقشه های آن ممکن نیست یا سایت های جدیدتر که  نقشه آن ها بروزرسانی نشده است مناسب خواهد بود.

پرواز یک پهباد در فاصله 400 پایی وبا یک دوربین RGB  بر روی یک سایت 20MW برای ترسیم نقشه می تواند مدت زمانی کمتر از 10 دقیقه را لازم داشته باشد. عکس های رنگی، در یافتن دلیل اصلی مشکل به نرم افزار کمک می کنند. برای مثال، مشکل خاک آلودگی و ترک خوردگی می توانند دارای شکلی مشابه در یک عکس حرارتی باشند، اما عکس رنگی امکان تشخیص آسان آن ها را برای شما فراهم می آورد.

برنامه ریزی ثبت داده

چه در پرواز تمرینی پهباد و چه در زمان پرواز یک Suas، اقدامات زیر در گرفتن عکس های حرارتی با کیفیت و عکس های رنگی مطلوب برای بازرسی تاسیسات خورشیدی مفید خواهند بود.

بررسی منطقه عمل هوایی: بخش 107 از قانون هواپیمایی فدرال امکان پرواز تا ارتفاع 400 پایی (۱۲۲ متر) در منطقه هایی که تحت کنترل نیستند  را به خلبان های sUAS می دهد. برای پرواز در منطقه های تحت کنترل، مانند مناطق نزدیک به فرودگاه ها، وزارت هواپیمایی فدرال نقشه هایی آنلاین را منتشر کرده است. FAA آزمون بتا را هم فراهم آورده است که امکان پردازش سریع نکات در رابطه با منطقه عمل هوایی و تایید خودکار درخواست ها را حاصل می آورد. سان پاور اولین شرکتی بود که در اکتبر 2017 از LAANC استفاده برد.

  همه چیز در مورد باتری خورشیدی + بهترین باتری خورشیدی

طراحی الگوی پرواز: می توانید با چند ضربه روی دستگاه الکترونیک تان، کل پرواز را برنامه ریزی کنید. برنامه طراحی پرواز که با نام برنامه ایستگاه زمینی هم شناخته می شود، امکان تعیین حدود سیستم PV که قصد بررسی آن را دارید و تولید الگوی حرکتی برای پوشش کامل منطقه را بوجود می آورد. اگر می خواهید مسئله ای خاص را بازرسی کنید، می توانید پهباد را دستی پرواز بدهید ( برای مثال نقص در جعبه ترکیب کننده [combiner box] ). اما معمولا بررسی کامل منطقه توصیه می شود، چرا که مشکلات زیادی را نمی شود از روی صفحه نمایش تبلت تشخیص داد زیرا آن ها نیاز به تحلیل دارند.

برنامه ریزی ارتفاع و جهت: پهبادها امکان تنظیم وضوح به منظور رسیدن به دقت مطلوب را برایتان بوجود می آورند. بررسی مدول های مختلف در طول بهره برداری می تواند نیازمند به بررسی از ارتفاع زیاد باشد، در حالیکه بررسی مدول هایی با نقص های کوچک و کمتر مشهود نیازمند پرواز در ارتفاع پایینتر به منظور دستیابی به عکس هایی با وضوح بیشتر می باشد. به عنوان مثال، دوربینی در ارتقاع 130 پا بالاتر از دستگاه، نقص های 6 اینچی در ماژول مورد نظر را تشخیص خواهد داد، اما همین دوربین در ارتفاع 30 پایی، نقص 1.5 اینچی را هم تشخیص می دهد.

پیروی از رویه های امنیتی: اقدامات روتین در سایت دربردارنده ملاحظات امنیتی برای پرواز پهبادها می باشند. این موارد شامل آگاهی از خطرها، شناخت افراد حاضر در محل و فرهنگ امنیتی قوی می شوند. دستگاه های محافظ پیشنهادی برای اپراتورهای پهباد شامل کلاه، عینک و جلیقه ایمنی می شوند.

پرواز در شرایط  مطلوب: روزهای آفتابی، همراه با بادهای ملایم، بهترین زمان پرواز پهباد هستند. بر اساس توصیه آزمایشگاه ملی انرژی بازیافتی، پرتو یا تابش 600 W/m2 مناسب است، بنابراین هنگام پرواز در ارتفاع زیاد در فصل زمستان و در سول دوره هایی با تابش کم، احتیاط کنید. به خاطر داشته باشید که هر چه شرایط ملایمتر باشد، پرواز و حفظ باتری پهباد هم آسانتر خواهد بود.

اجتناب از تشعشع زیاد: تشعشع یا تابش بیش از حد  نور خورشید به دوربین منتج به عکسبرداری بد و تفسیر اشتباه خواهد شد.  نرم افزار خودکار شناسایی نقص و موقعیت مکانی می تواند نور با زاویه 20 درجه را تحمل کند.  جهت پهباد را تغییر ندهید . این کار باعث حفظ زاویه درست پهباد می شود.

اجتناب از حرکت هایی که تصویر را تار می کند: هدایت پهباد با بیشترین سرعت باعث تولید عکس های مبهم و کدر می شود. اگر می خواهید با سرعت بیشتری اقدام به بررسی سیستم PV کنید، ارتفاع پرواز را بیشتر کنید.

بررسی کیفیت داده: پیش از ترک منطقه، برای اطمینان از تار یا بیش از حد روشن نبودن داده ها و فایل های پرواز، آن ها را بررسی کنید. همیشه زمانی را به بک آپ گرفتن کارت مموری اختصاص بدهید. این کار ساده که اغلب نادیده گرفته می شود، می تواند نتیجه ای بسیار مطلوب را برایتان به همراه داشته باشد و صرفه جویی در زمان و هزینه را به بار بیاورد.

قوانین و روندها در رابطه با پهباد

در سال 2016،  FAA بخش 107 از قانون هواپیمایی فدرال را اصلاح کرد، قانونی که با استفاده از پهبادهای تجاری در ارتباط است. این اقدام بسیاری از موانع موجود در مسیر کاربرد تجاری پهبادها را از میان برداشت. دیگر اپراتورها نیازی به داشتن گواهینامه خلبانی را تجربه نمی کردند، بلکه می بایست در آزمونی که توسط مرکز آموزش FAA انجام و تایید می شد شرکت می کردند، پیشینه TSA آن ها  بررسی می شد و حداقل سن برای انجام این کار، 16 سال در نظر گرفته شد.

در هجدهمین ماه پس از تصویب این قوانین جدید، FAA به بیش از 100000 خلبان از راه دور اجازه پرواز sUAS در ایالات متحده را دارد. چندین مدرسه پهباد، دوره های آموزشی هفتگی را برگزار کردند و این کار باعث آموزش آسانتر متخصصین و پیدا کردن تامین کننده های خدمات پهبادی بهتر را حاصل آورد. روند سریع پیشرفت و بلوغ صنعت پهباد، استفاده از این فناوری برای اقدامات O&M بر روی سیستم خورشیدی را آسانتر کرد و حال این سیستم برای شرکت های EPC بزرگ و متوسط و شرکت های ادغامی قابل استفاده است.


(۱) -State Farm

(۲) – Travelers

1 دیدگاه در “عیب یابی نیروگاه خورشیدی با پهبادها چگونه است؟

  1. زهرا گفت:

    فوق العاده عالی بود و یک موضوع بسیار کمیاب در وب فارسی. ممنون از تیم تحریریه شما

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *