La monitorización de campos solares con drones ya está establecida para la energía solar fotovoltaica. Ahora, un nuevo derivado de DLR: Volateq.de lleva la tecnología de drones a los muy diferentes desafíos de monitorear el rendimiento del campo solar, para energía solar concentrada (CSP).

Monitoreo de campo solar CSP de drones Volateq IMAGE @ Volateq

“Hay muchas cosas que pueden salir mal en una planta de CSP, componentes que pueden fallar, sensores que pueden fallar. Y a largo plazo, todo esto afecta el rendimiento y también la seguridad del campo solar ”, explicó Christoph Prahl, quien fundó Volateq en 2020 junto con sus colegas de investigación solar concentrada Anne Schlierbach y Wolfgang Reinalter. Los tres trabajaron juntos en investigación solar en DLR en Alemania y en PSA en España . Combinan la experiencia necesaria para ahorrar tiempo y dinero en la operación del campo solar.

La comprensión de Prahl de la necesidad de automatizar el monitoreo de campos solares surge como un autor muy citado de investigación solar en DLR que aporta su experiencia en PSA, donde modeló y validó las pruebas de rendimiento de campos solares para clientes de la industria CSP.

“Es genial ver eso así, después de años de investigación. Realmente hay un resultado que tiene algún beneficio para la industria ”, dijo. “Porque estos campos solares hasta ahora han sido una especie de caja negra; el operador no tiene idea de lo que está sucediendo allí porque son tan grandes y tan grandes y las fallas son muy difíciles de detectar ”.

Los antecedentes de su colega eran los opuestos. Anne Schlierbach llegó a trabajar en DLR y PSA después de una experiencia literal en el terreno caminando en los campos solares como ingeniera mecánica en energía haciendo este monitoreo a mano durante la puesta en marcha y la construcción en los primeros proyectos de CSP en España.

“Me gusta que estemos saliendo de la burbuja científica hacia la aplicación y que sea útil”, dijo. “Lo que realmente me gusta es que las rutinas de vuelo son realmente rápidas, el tiempo de adquisición de datos. Se tarda aproximadamente una hora en realizar la adquisición de datos que el ser humano que camina hacia el campo tomaría tres meses «.

 

El dron que reemplaza el monitoreo del campo solar con dispositivos de mano es tan pequeño y liviano como un zapato IMAGE@Volateq.de

El servicio que brindan es verificaciones periódicas del campo solar utilizando drones, que usan inteligencia artificial para detectar componentes que funcionan mal antes de que creen fallas graves, por lo que el personal de la planta puede concentrarse en corregir errores y no solo en tratar de localizarlos.

Ahorro potencial de medio millón de euros anuales

Prahl calcula que los ahorros derivados de la mejora del rendimiento, el ahorro de costes y la prevención de daños ascenderán a aproximadamente medio millón de euros al año para una central termosolar de 100 MW.

Durante su primer año, la puesta en marcha se ha centrado en la CSP de canalización mucho más establecida, que tiene desafíos de operación y mantenimiento ligeramente diferentes a los de la torre. Un ejemplo es el diagnóstico de la acumulación de hidrógeno a partir de la emisión de gases del fluido de transferencia de calor en los pequeños tubos absorbedores que reciben un intenso flujo solar de los colectores solares parabólicos.

En una planta de 100 MW, habrá 40.000 de estos tubos, por lo que automatizar la revisión es un gran ahorro sobre el largo trabajo de los humanos que conducen revisándolos con una cámara infrarroja de mano.

La envoltura de vidrio del tubo absorbente tiene un vacío. Si pierde el vacío, entonces no hay aislamiento y eso se puede detectar en el aumento de temperatura. Prahl. describió cómo diagnostican la acumulación de hidrógeno mediante un proceso de eliminación.

“Normalmente, con un tubo absorbente que está bien, la temperatura del tubo de vidrio durante el funcionamiento es solo ligeramente superior a la temperatura ambiente, alrededor de 50 a 60 grados; así que no hace calor considerando el hecho de que hay un tubo de acero en su interior a 400 grados ”, dijo.

“Si el tubo de vidrio se calienta más, hay tres causas fundamentales: el revestimiento del tubo de acero dentro del absorbedor se ha degradado; por lo que la pérdida de calor se debe a la radiación. O el tubo de vidrio tiene una fuga; está entrando aire. El revestimiento del tubo se está oxidando; que cambia de color. Pero si hace mucho calor pero el color no ha cambiado; eso indica que no hay aire dentro del tubo. Entonces esto muestra que debe haber hidrógeno presente «.

En la CSP de canal, los puntos de falla más importantes a detectar son la presencia de hidrógeno en el tubo absorbente y la desviación de la pendiente en los colectores cilindroparabólicos y, por lo tanto, la precisión de su seguimiento y alineación con respecto al sol.

El informe de seguimiento muestra dónde están los problemas y qué tan cerca de fallar están IMAGE @ Volateq

La puesta en marcha proporciona un gráfico codificado por colores que representa el grado de desviación de la operación ideal para cada componente que verifican. Los colores representan la clasificación de urgencia de la necesidad de acción en cada tema, desde el verde; “OK”, a través de amarillo; «Observar», a rojo; “Repare ahora” y el usuario puede delimitar qué problemas necesitan verificación y el grado de urgencia.

Un servicio de suscripción

“Lo que estamos haciendo en realidad es algo así como un informe de salud”, explicó Schlierbach. “Y luego los operadores de las plantas pueden actuar sobre estos informes; decida cuándo realizar varias tareas o también verá la gravedad de la pérdida de calor, por ejemplo, y luego decida; Bien, tenemos un número lo suficientemente alto en un ciclo de una planta de CSP que tiene sentido hacer ya un ciclo de intercambio y hacer el ciclo de reparación «.

Los drones en sí son muy pequeños y livianos, aproximadamente del tamaño de un zapato. Volateq proporciona el dron y realiza la calibración inicial, pero luego es el dron del cliente, ya que la mayoría de los clientes tienen varias plantas y pueden obtener informes de salud continuos en más de una planta. Las suscripciones al análisis de datos se ofrecen en varios horarios con el precio correspondiente, ya sea mensual o trimestralmente.

“El modelo de negocio realmente es la suscripción”, agregó. “Porque creemos esto, que la repetición de mediciones es más valiosa que una sola medición, un solo análisis. Porque puede repetir la medición todos los meses y encontrar los errores sistemáticos y asumir los cambios «.

Si bien las primeras aplicaciones son para CSP a través, el equipo también ofrece monitoreo fotovoltaico y está preparando una versión para abordar los desafíos muy diferentes de la CSP de torre.

Es muy temprano. La empresa se fundó a finales de 2020, durante una pandemia global, y sin embargo ya están registrando clientes en España y Sudáfrica.