L’optimisation des installations photovoltaïques est un enjeu majeur dans le contexte actuel de transition énergétique. Une équipe de chercheurs propose une solution innovante pour l’inspection automatisée des panneaux solaires, combinant des technologies de pointe et l’intelligence artificielle.
L’équipe MULTISPECTRAL, soutenue par un financement de 9 millions de DKK provenant du Fonds d’Innovation du Danemark, s’attelle à la mise au point d’une technologie avancée d’imagerie par luminescence, utilisant des drones pour l’inspection extérieure des installations photovoltaïques. Cette méthode novatrice est conçue pour surpasser les performances des technologies d’inspection actuelles. L’objectif est de développer des outils complets couvrant l’ensemble de la chaîne de valeur, depuis les composants matériels robustes jusqu’aux solutions logicielles cloud orientées utilisateur.
L’ambition collective est d’améliorer non seulement la qualité des inspections des panneaux solaires, mais aussi de redéfinir les normes de précision et d’efficacité pour les opérations et la maintenance dans le secteur photovoltaïque.
Un impact significatif pour la société et l’environnement
Le projet MULTISPECTRAL joue un rôle crucial dans la réalisation de l’Objectif de Développement Durable 7 des Nations Unies, visant à garantir un accès à une énergie abordable, fiable, durable et moderne pour tous d’ici 2030. En réduisant les défaillances des modules photovoltaïques et en les identifiant plus tôt, le projet contribue à minimiser les pertes de puissance issues des sources d’énergie verte, accélérant ainsi la transition vers une énergie plus propre. Cette minimisation des pertes se traduira également par une baisse des prix de l’énergie pour le consommateur final.
En augmentant la durée de vie des produits solaires, le projet favorise également une meilleure rentabilité énergétique, contribuant ainsi à l’action climatique au-delà de l’état de l’art actuel.
Le fonctionnement de la technologie
L’imagerie par électroluminescence est l’un des outils de diagnostic pour panneaux solaires les plus précis et polyvalents à ce jour. Basée sur la capture de la lumière émise par les cellules solaires fonctionnant comme un dispositif à LED, elle est extrêmement sensible aux interférences lumineuses ambiantes et est donc plus efficace dans des conditions de faible luminosité ou nocturnes.
Cependant, l’inspection des fermes solaires de nuit présente des risques pour la sécurité, d’où le développement de méthodes d’inspection par électroluminescence en plein jour, déjà validées et appliquées avec succès par les chercheurs de l’Université Technique du Danemark (DTU), permettant d’inspecter jusqu’à 2000 modules par jour. Pourtant, l’inspection stationnaire atteint ses limites en termes de passage à l’échelle pour les grandes fermes solaires, rendant nécessaire l’automatisation et la mobilité pour franchir une nouvelle étape.
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Les inspections par drone représentent l’option la plus sûre pour les panneaux solaires intégrés aux bâtiments, évitant ainsi l’utilisation d’échelles ou de grues. Les drones seront équipés de caméras infrarouges à haute vitesse, de caméras visuelles haute résolution, de systèmes de stabilisation, d’interfaces de communication et d’ordinateurs embarqués haute performance pour l’acquisition et le traitement critique des images. Ils intégreront également un système de positionnement GPS de haute précision et des capteurs pour la géolocalisation des modules. L’opérateur pourra contrôler à distance la position et la vitesse du drone, l’orientation de la caméra et l’acquisition des images. Un logiciel de planification de trajectoire sera développé pour automatiser le processus d’inspection.
Une part importante du développement consistera à mettre en œuvre de nouvelles technologies d’inspection, notamment un système laser pour réaliser des images par électroluminescence et photoluminescence sans contact, mettant en évidence les zones mal connectées des cellules solaires. La vitesse d’inspection sera 10 à 20 fois plus rapide que les solutions nécessitant une manipulation du système électrique derrière les modules.
Des méthodes de stabilisation, de correction et d’amélioration des images sont nécessaires pour automatiser l’acquisition et le processus d’inspection des images par électroluminescence à l’aide de plateformes d’inspection mobiles. L’équipe développera ces méthodes pour combler l’écart technologique actuel et fournir des diagnostics précis au niveau des panneaux à partir de données capturées par drone en plein jour.
Les images recueillies serviront à déduire les caractéristiques électriques et la performance du système en utilisant quatre architectures d’apprentissage machine différentes, avec une précision de validation variable, pour détecter les fissures et les zones ombragées. Le système examine l’image par électroluminescence d’une cellule solaire et détermine son état d’acceptation ou de rejet en fonction de la présence et de la taille de la fissure. Le système a été validé par des tests thermiques sur des cas réels, tels que les zones ombragées et les microfissures, qui ont été précisément prédits par le système.
Project : Outdoor Luminescence and Infrared Imaging of Photovoltaic Systems
IFD investment: 8.993.156 DKK / Partners: Above Surveying, AIR6 Systems, University of York
