L’ultimo decennio è stato il più caldo mai registrato. Con l’aumento del livello del mare, lo scioglimento dei ghiacciai e il cambiamento dei modelli di precipitazioni, gli eventi meteorologici estremi sono diventati molto più gravi e frequenti. La necessità di passare all’energia pulita non è mai stata così importante. Ma con le nuove infrastrutture energetiche arrivano nuove sfide.
In particolare, man mano che la scala e il numero di impianti di energia rinnovabile aumentano per soddisfare la nostra crescente domanda di energia verde, ispezioni sicure ed efficienti sono ancora più importanti.
I droni stanno dimostrando di essere, al contrario di come molti li percepiscono – come giocattoli o come hobby – soluzioni ideali per le nostre crescenti richieste di infrastrutture di energia rinnovabile. In grado di volare rapidamente sui campi solari e sulle turbine eoliche, i droni possono avvisare le squadre di ispezione di eventuali difetti o aree da affrontare.
Utilizzo dei droni per l’energia eolica
L’energia eolica sta diventando una delle tecnologie rinnovabili in più rapida crescita. Con il calo dei costi, l’energia eolica è in aumento in tutto il mondo. La capacità onshore e offshore è aumentata di un fattore di quasi 75, passando da 7,5 gigawatt (GW) nel 1997 a 564 GW nel 2018, secondo IRENA.
Il vento è una fonte di energia rinnovabile pulita, gratuita e facilmente disponibile. Viene sfruttato attraverso l’uso di parchi eolici e spesso di singole turbine. Il vento fa ruotare le pale della turbina e cambia l’energia cinetica in energia di rotazione. L’albero della turbina gira ed è collegato ad un riduttore all’interno della carlinga che invia l’energia ad un generatore, convertendola in elettricità.
Con la crescita dell’energia eolica, i droni sono sempre più utilizzati per analizzare le turbine eoliche alla ricerca di difetti e danni. Dato che la riparazione delle turbine è incredibilmente costosa, fino a 30.000 dollari per turbina all’anno, insieme alla perdita di entrate per i giorni di inattività dovuti ai danni, l’ispezione e l’analisi precoce sono essenziali.
Tradizionalmente, i gestori dei siti di energia eolica hanno dovuto impiegare due metodi di ispezione: l’accesso con funi o piattaforme e l’ispezione a terra, in cui un fotografo usa un teleobiettivo per catturare le immagini delle pale da terra. L’accesso su corda ha un fattore di rischio elevato e i costi di assicurazione lo rendono costoso. È anche un processo lungo, con un’ispezione completa di una singola turbina eolica che richiede dalle 3 alle 6 ore. Questo va ad aggiungersi ai vari controlli di sicurezza e al tempo di preparazione. Le ispezioni a terra spesso producono risultati scadenti a causa delle pale in rapido movimento. Con ispezioni richieste 2-3 volte all’anno per ogni turbina, i costi possono diventare molto alti.
È qui che entrano in gioco i droni. Per esempio, i droni RTK resistenti al vento della DJI impiegano solo 45 minuti per ispezionare completamente una turbina. Il drone può essere fatto volare manualmente o utilizzando una missione di volo automatizzata e può essere distribuito in pochi minuti, lasciando i tecnici al sicuro a terra.
Essendo resistente al vento, il modulo RTK di DJI sul Matrice 300 è la soluzione perfetta per ispezionare le turbine in condizioni ambientali spesso avverse. Il drone è in grado di trasportare diversi carichi utili, tra cui lo Zenmuse H20, che dà all’operatore la possibilità di ottenere viste ravvicinate incredibilmente dettagliate. Utilizzando il sensore termico dell’H20T, il profilo termico di una pala può essere catturato per identificare i segni di delaminazione o di danni da acqua.
Scopri i droni per energia eolica
Droni per l’energia solare
Se potessimo catturare solo 18 giorni di energia dalla luce del sole sulla Terra, sarebbe equivalente a tutta l’energia immagazzinata nelle riserve di carbone, petrolio e gas naturale dell’intero pianeta. Naturalmente, siamo in grado di raccogliere solo una piccola quantità di questa energia, ma lo sfruttamento dell’energia solare sta facendo una differenza sostanziale per il pianeta.
I parchi di energia solare sono già relativamente efficienti perché hanno meno probabilità di subire guasti su larga scala essendo distribuiti e modulari. I sistemi distribuiti sono distribuiti su un’area considerevole, quindi un problema come un grave evento meteorologico in un luogo non interromperà l’alimentazione di un’intera regione. I sistemi modulari sono costituiti da molti array solari individuali. Quindi, anche se alcuni dei pannelli del sistema non sono operativi, il resto può di solito continuare a funzionare. Tuttavia, questo significa che identificare e riparare i pannelli e le attrezzature difettose è fondamentale per ridurre al minimo la perdita di produzione di energia; i pannelli solari sporchi possono perdere fino al 20-50% della loro produzione di energia.
I droni per pannelli solari permettono un monitoraggio e un’ispezione rapidi e convenienti dei parchi solari, il che significa che il funzionamento e la manutenzione sono interrotti al minimo; aumentando i profitti delle prestazioni. L’utilizzo di droni per esaminare i pannelli delle fattorie solari è diventato molto diffuso grazie alla varietà di capacità di ispezione e sorveglianza a distanza (telecamere RGB e a infrarossi).
In precedenza, una squadra di lavoratori che utilizzava solo strumenti manuali ispezionava a piedi lo spesso enorme impianto solare. Questo era costoso, richiedeva tempo e spesso portava a valutare solo il 2-3% dell’impianto totale. Ora, utilizzando droni come il Matrice 300 RTK montato con una fotocamera ibrida visivo-termica Zenmuse H20T, è possibile effettuare indagini complete a una frazione del costo e in poco tempo.
Il drone vola attraverso l’impianto solare catturando immagini termiche e visive dei pannelli. Dopo il volo, un software come DJI Terra può elaborare le immagini per produrre un rapporto che permette agli operatori di identificare le unità difettose che devono essere pulite o riparate. Se la telecamera termica rileva livelli di calore eccessivi, indica che un pannello è danneggiato o difettoso, poiché il pannello non è in grado di assorbire il calore normalmente.
La soluzione per l’ispezione solare dei droni
Le riprese con i droni sono una prova eccellente per le richieste di risarcimento assicurativo. Mentre è quasi impossibile vedere un’intera proprietà con l’occhio umano, un drone può ronzare attraverso un sito in pochissimo tempo. Gli spazi difficili da vedere, soprattutto quelli sotterranei, possono essere osservati tramite un drone, e quando sono dotati di telecamere per la visione notturna, questo è ancora più facile. Che si tratti di sicurezza o di conformità, queste affermazioni sono supportate da immagini di droni precise e chiare.
Le sfide delle ispezioni dei parchi solari
Per soddisfare le richieste di energia, le compagnie di energia solare devono installare migliaia di pannelli solari distribuiti su aree ampie e tipicamente molto irradiate. Essenzialmente, una fattoria solare richiede circa 2.500 acri per fornire energia a 100.000 famiglie.
Le tradizionali valutazioni del campo solare consistono nell’ispezione di ogni pannello con termocamere portatili per verificare la presenza di celle o cavi difettosi. Durante questo processo, il personale deve tenere traccia manualmente delle posizioni dei pannelli difettosi per eseguire la manutenzione in seguito. Date le dimensioni della maggior parte dei parchi solari, questo metodo di ispezione è inefficiente e si traduce in un carico di lavoro più pesante, e talvolta pericoloso, per le squadre di manutenzione e operazioni.
L’integrazione della tecnologia dei droni ha senza dubbio migliorato l’efficienza e la precisione del processo di ispezione. Droni come il DJI Matrice 300 RTK possono sorvegliare grandi aree all’interno di un parco solare, raccogliendo immagini RGB e termiche ad alta risoluzione durante un singolo volo.
I droni vengono continuamente utilizzati nelle fattorie solari per migliorare le operazioni di ispezione, in particolare le aree che sono altamente irradiate e creano una serie di problemi per le squadre in loco. L’uso dei droni permette ai team delle fattorie solari di ridurre il tempo di ispezione del 70%, una riduzione significativa rispetto ai metodi tradizionali.
Ispezioni con i droni negli impianti solari
Ispezionare i parchi solari utilizzando i droni non è un compito di volo semplice. Il processo richiede una pianificazione dettagliata e una conoscenza approfondita dell’area da ispezionare. Ci sono diverse fasi necessarie per condurre un’ispezione di successo.
Valutazione del parco solare
In primo luogo, il team di ispezione deve confermare le dimensioni del parco solare prima di poter preparare un piano efficace. Ogni ispezione ha le sue caratteristiche, ma ci sono alcuni aspetti comuni a cui prestare attenzione durante la fase di valutazione. Questi includono l’area della fattoria, il numero di pannelli installati e la capacità di produzione di energia.
Pianificazione dei voli
I piani di volo vengono creati in base alle informazioni raccolte durante la fase di valutazione e alla capacità del team di ispezione (cioè i droni e i piloti disponibili). Dopo aver valutato la Ground Sample Distance (GSD) richiesta dal cliente e la capacità della batteria dei droni, è possibile confermare l’area massima che può essere coperta per volo. Questi piani di volo vengono poi importati nell’app DJI Pilot, aiutando a preparare gli operatori dei droni per l’esecuzione.
Raccolta dei dati
A questo punto, il team di ispezione dovrebbe avere le informazioni necessarie e il piano di volo per iniziare le operazioni. Si consiglia di avere più batterie, e il team di ispezione deve assicurarsi che le batterie vengano cambiate e ricaricate regolarmente per ottimizzare il flusso di lavoro. A seconda delle dimensioni del parco solare e dei piani di volo, i team di ispezione possono solitamente eseguire fino a 25 voli e raccogliere oltre 6.500 immagini al giorno.
Organizzazione ed elaborazione dei dati
Tutti i dati raccolti devono essere memorizzati e organizzati per l’elaborazione. Il software di fotogrammetria ricostruisce le orto-mosaiche RGB e le mappe termiche dalle immagini ottenute. Regola anche il posizionamento usando i Ground Control Points. Dopo che la ricostruzione e le regolazioni del posizionamento sono state impostate, i file di mappatura possono essere integrati in un Sistema Informativo Geografico, dove le squadre di manutenzione possono identificare rapidamente le anomalie che riflettono potenziali guasti.
Scopri i droni per energia solare
Droni per l’energia nucleare
Nonostante un comune malinteso, gli impianti nucleari forniscono energia senza carbonio. L’energia nucleare è anche la fonte di produzione di energia più affidabile. Secondo il Nuclear Energy Institute (
NEI), la produzione di elettricità nucleare impedisce il rilascio di 528 milioni di tonnellate di CO2 nell’atmosfera ogni anno.
Tuttavia, le centrali nucleari presentano sfide speciali per mantenere i dipendenti sani e sicuri. Ai lavoratori viene a volte richiesto di entrare in aree ad alta dose per garantire la sicurezza dell’impianto. Togliere il rischio di vita da queste attività necessarie è un modo per rendere gli impianti più sicuri. I droni sono una di queste soluzioni utilizzate per ispezionare le stanze pericolose, monitorare le condizioni dei serbatoi di rifiuti radioattivi e leggere i contatori nelle aree ad alta dose.
Le centrali nucleari sono altamente regolamentate e attente alla sicurezza. Gli incidenti che risultano in perdite possono avere conseguenze importanti, quindi i processi di ispezione sono rigorosi e critici. Tuttavia, queste ispezioni sono state tradizionalmente lunghe, costose e comportano un fattore di rischio elevato; spesso coinvolgono semplicemente un lavoratore in una tuta antiradiazioni con una torcia.
I droni possono accedere a luoghi difficili da raggiungere e potenzialmente pericolosi in modo rapido e sicuro. L’M300 RTK con lo Zenmuse H20T è una di queste soluzioni. Le sue capacità termiche permettono agli ispettori di rilevare potenziali difetti o tensioni strutturali che sono invisibili a occhio nudo. L’M600 Pro è un’altra alternativa con la sua capacità di trasportare un pesante carico utile (6 kg) e la compatibilità con diverse telecamere Zenmuse e sensori di terze parti.
Clicca qui per leggere come uno dei distributori di droni in più rapida crescita del Nord America, Empire Drone, ha creato una soluzione di droni personalizzata per un impianto nucleare utilizzando la piattaforma M600 di DJI.
Scopri i droni per energia nucleare