Monitoraggio degli impianti fotovoltaici con dati di telerilevamento 3D

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Gli scienziati dell’Università di Jaén, in Spagna, hanno sviluppato un metodo innovativo per monitorare gli impianti fotovoltaici a partire dai dati di telerilevamento. Il metodo utilizza un veicolo aereo senza pilota (UAV) dotato di una doppia telecamera RGB e termica che sorvola un impianto fotovoltaico. Con queste due telecamere, diversi algoritmi creano modelli 3D.

“Il contributo chiave di questo studio è duplice”, hanno dichiarato gli studiosi. “In primo luogo, la mappatura delle immagini termiche su nuvole di punti dense e ad alta risoluzione che rappresentano lo stato e la geometria dei moduli solari fotovoltaici; in secondo luogo, l’identificazione automatica dei singoli pannelli solari nello spazio 3D e la loro caratterizzazione termica lungo la superficie orientata”.

Il gruppo ha utilizzato un UAV DJI Matrice 210 equipaggiato con una fotocamera Zenmuse XT2, che combina un sensore termico FLIR Tau 2 con una fotocamera RGB 4K. Dopo aver sorvolato il dispositivo su piante urbane e rurali per circa mezz’ora, l’elaborazione delle immagini è avvenuta tramite il software Pix4D.

Per individuare i singoli pannelli solari sono stati utilizzati algoritmi di visione artificiale. Il software individua innanzitutto i bordi di sicurezza, impiega operazioni morfologiche, effettua l’estrazione dei bordi e termina con il filtraggio dei bordi. Utilizza i dati raccolti dalla termocamera per estrarre le temperature di ciascun pannello identificato.

“La fase finale prevede la stima della temperatura media di ciascun pannello solare”, ha spiegato il team. “A questo punto abbiamo una serie di punti 3D per ogni pannello. Pertanto, la fase successiva si limita a interrogare i dati termici e a calcolare la temperatura media. In questo modo, viene calcolata una temperatura rappresentativa per l’intero pannello”.

Dopo aver testato il metodo di rilevamento e averlo confrontato con i risultati effettivi sul campo, gli scienziati hanno scoperto che la sua precisione era “eccezionalmente alta”, pari al 99,12% nel paesaggio urbano e al 99,31% nel paesaggio rurale. Inoltre, sono stati osservati rispettivamente lo 0,88% e lo 0,69% di falsi negativi.

Per quanto riguarda i tassi di precisione per l’estrazione della temperatura dei pannelli fotovoltaici, è stato riscontrato un valore minimo osservato di 0,0010 gradi e un massimo di 0,2607 gradi. “Ciò indica un elevato accordo tra la temperatura estratta manualmente e quella estratta automaticamente”, hanno aggiunto.

Il nuovo metodo è stato presentato in “Automated detection and tracking of photovoltaic modules from 3D remote sensing data”, pubblicato su Applied Energy. “Questa metodologia ha un potenziale significativo per migliorare la gestione, il monitoraggio e la valutazione delle prestazioni delle installazioni di pannelli solari fotovoltaici, contribuendo al progresso delle tecnologie delle energie rinnovabili”, hanno concluso i ricercatori.

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