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Utilización de la Termografía
en el mantenimiento de plantas fotovoltaicas
Artículo gentileza de Intronica. •  www.intronica.com

En años recientes, la tecnología solar fotovoltaica para la generación de energía, se ha posicionado fuertemente en Chile, creciendo año a año el número de “parques solares” que se han instalado en nuestro país. Evidentemente estas instalaciones tienen que proporcionar un retorno de la inversión adecuado para hacerlas rentables, aspecto que estará condicionado, entre otros factores, por un perfecto funcionamiento de dichas instalaciones o, lo que es lo mismo, un rendimiento óptimo de toda la planta.

El sistema de paneles fotovoltaicos está constituido por paneles o módulos que contienen celdas basadas en semiconductores sensibles a la radiación solar encargadas de generar la tensión CC. La tecnología usada en la construcción de estas células puede variar, cada una con sus rendimientos específicos. Estas células se agrupan en el panel en una o varias series en paralelo para lograr la tensión y potencia deseada.

En condiciones normales de funcionamiento, cada célula fotovoltaica genera, al recibir la radiación del sol, una tensión que, al sumarse con el resto de las celdas en serie, proporciona la tensión de salida del panel que alimentará al inversor para generar la tensión alterna de salida. La relación entre la tensión y la corriente proporcionada por la célula viene dada por su curva característica I/V. En el caso de que la célula esté sometida a radiación solar, el valor de IxV será mayor que cero, es decir, se generará electricidad.

Sin embargo, cuando una celda está averiada o no genera energía porque no recibe la radiación del sol, se puede polarizar de forma inversa, pasando a comportarse como una carga en vez de un generador, lo que puede implicar una alta disipación de calor. Esta situación es fácilmente detectable si se utiliza una cámara termográfica con tecnología de fusión de imágenes.

Las cámaras termográficas con esta tecnología, deben capturar simultáneamente una imagen térmica totalmente radiométrica, junto con una imagen de luz visible, superponiéndolas píxel a píxel con diferentes grados de fundido. La imagen así obtenida mostrará, por un lado, las temperaturas de la superficie de los objetos (en este caso, los paneles fotovoltaicos), a través de una paleta de colores seleccionable por el usuario que presentará con diferentes colores las diferentes temperaturas y, por otro lado, una imagen de luz visible que facilite la identificación de los elementos. Gracias a la imagen térmica, podremos ver el sobrecalentamiento de las celdas defectuosas.

Las condiciones más favorables para la detección de este tipo de problemas serán aquellas en las que el panel proporcione la máxima potencia, normalmente al mediodía en un día despejado. Dependiendo de la estructura del panel fotovoltaico, y dado que las celdas se conectan en serie para lograr la tensión más adecuada para el inversor utilizado, un fallo en una de las células podría dar lugar a una pérdida total o parcial de potencia de un panel fotovoltaico. En cualquiera de los casos, este tipo de problema supone una disminución del rendimiento del panel, lo que se traducirá en un mayor tiempo para lograr el retorno de la inversión. Adicionalmente, los problemas asociados a una sobre temperatura pueden dar lugar a que las celdas adyacentes disminuyan su eficiencia o que incluso lleguen a averiarse, expandiéndose el problema por el panel.

La inspección de paneles fotovoltaicos con una cámara termográfica se puede realizar tanto desde la parte frontal como desde la parte posterior del panel. En este último caso, se presenta la ventaja de que se evitarán problemas relacionados con reflejos solares o aquellos derivados de la baja emisividad asociada a la superficie cristalina del panel. En cualquier caso, la Termografía nos permitirá identificar a distancia y de una forma muy rápida, los paneles que presentan puntos calientes.

Se debe prestar especial atención a la presencia de sombras sobre los paneles fotovoltaicos provocadas por árboles, torres de Media Tensión, etc., las que pueden originar la aparición de áreas térmicas irregulares que den lugar a una falsa alarma. Igualmente se debe tener en cuenta la presencia de viento, ya que éste, por convección, reducirá la temperatura de los puntos calientes, los que podrían no considerarse como fallos reales.

Otros elementos a inspeccionar

Para verificar el perfecto funcionamiento del motor, resulta muy útil emplear otros instrumentos de medida, tales como pinzas para medida de fugas, medidores de aislamiento, entre otros. Igualmente podremos utilizar la cámara termográfica para detectar problemas de calentamiento en inversores y transformadores de Media Tensión. En estos últimos, se podrán detectar problemas en las conexiones de Baja y Media Tensión, así como problemas internos en los devanados, etc.

Otra área donde la termografía puede ser de gran ayuda para el mantenimiento, tanto preventivo como predictivo, es la revisión de todos los puntos de conexión, los que con el tiempo pueden aflojarse dando lugar a problemas de funcionamiento y paradas innecesarias, sobre todo teniendo en cuenta que una planta fotovoltaica puede implicar un gran número de conexiones y cuadros eléctricos en CC y CA. En este sentido, hay que tener en cuenta que una mala conexión supone un punto de mayor resistencia, es decir, un punto donde se producirá una mayor disipación térmica por efecto Joule.

Diciembre 2012
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