Desarrollo de un sistema automático de bajo coste para la detección de puntos calientes en instalaciones fotovoltaicas medianas y pequeñas.

Abstract

[ES] La instalación de potencia eléctrica proveniente de fuentes renovables ha experimentado un crecimiento sin precedentes en la última década, siendo la energía fotovoltaica uno de los principales vectores de crecimiento; y encabezando la instalación de potencia para autoconsumo. Para asegurar la viabilidad económica tanto a corto como largo plazo de esta tecnología, es esencial el correcto mantenimiento y supervisión de la instalación. En grandes granjas solares esta supervisión supone una exhaustiva tarea, muchas veces llevada a cabo de manera manual con técnicos a pie de campo. Con el tiempo, cada vez son más comunes los métodos automatizados o semi-automatizados de detección y prevención de fallas en grandes plantas fotovoltaicas. No ocurre lo mismo cuando se habla de instalaciones pequeñas o medianas, donde el coste de una supervisión a tal nivel supondría la total inviabilidad económica. Aunque existen protocolos de prevención por parte de los proveedores, las revisiones periódicas de las instalaciones por parte de técnicos no aseguran detectar fallas como la aparición de puntos calientes a tiempo. Es por ello que a día de hoy la única manera de supervisión continuada de una pequeña o mediana instalación muchas veces es realizada por personas no cualificadas y de manera puramente visual. En este Trabajo Final de Máster se propone el desarrollo de un prototipo de sistema de bajo coste para la supervisión de una instalación fotovoltaica mediana o pequeña basado en la adquisición y tratamiento de imágenes termográficas, con la finalidad de investigar la viabilidad de una implementación real. El trabajo se centra en la capacidad del sistema para la detección de puntos calientes en los paneles supervisados y notificar con éxito las fallas detectadas. Para lograr este objetivo se hace uso de una cámara termográfica de bajo coste para el desarrollo, colocada sobre un montaje y haciendo uso de técnicas comunes de procesamiento de imágenes, usando librerías de OpenCV y MATLAB R2021b. Así se consigue demostrar que es posible detectar con éxito los puntos más calientes de una instalación FV con una cámara mucho más barata que las cámaras usadas en las revisiones termográficas a día de hoy, abriendo las posibilidades a la creación de un sistema de vigilancia termográfico de bajo coste completo.

[EN] The installation of electrical power from renewable sources has experienced unprecedented growth in the last decade, with photovoltaic energy being one of the main vectors of growth; and leading the installation of power for self-consumption. To ensure the economic viability both in the short and long term of this technology, proper maintenance and supervision of the installation is essential. In large solar farms, this supervision is an exhaustive task, often carried out manually by field technicians. Over time, automated or semi-automated methods of fault detection and prevention in large photovoltaic plants are becoming more common. The same does not happen when talking about small or medium-sized installations, where the cost of supervision at such a level would mean total economic infeasibility. Although there are prevention protocols by suppliers, periodic inspections of the installations by technicians do not ensure that faults such as the appearance of hot spots are detected in time. That is why today the only way of continuous supervision of a small or medium installation is often carried out by unqualified people and in a purely visual way. In this Master's Final Project, the development of a low-cost system prototype is proposed for the supervision of a medium or small photovoltaic installation based on the acquisition and treatment of thermographic images, with the aim of investigating the feasibility of a real implementation. The work focuses on the system's ability to detect hot spots in supervised panels and successfully report detected faults. To achieve this goal, a low-cost thermographic camera is used for development, placed on a mount and using common image processing techniques, using OpenCV and MATLAB R2021b libraries. In this way, it is possible to demonstrate that it is possible to successfully detect the hottest points of a PV installation with a much cheaper camera than the cameras used in today's thermographic inspections, opening up the possibilities for the creation of a thermographic surveillance system of full low cost.