Plataforma multi-drone para inspeções solares autônomas, criação de gêmeos digitais

Uma nova abordagem-de inspeção baseada em drones visa enfrentar um dos desafios crescentes da energia solar-em escala de serviços públicos: como coletar dados precisos de locais fotovoltaicos cada vez maiores dentro de janelas operacionais limitadas.

 

A empresa de tecnologia israelense vHive desenvolveu uma plataforma de software que coordena vários drones durante inspeções solares, combinando planejamento de voo autônomo, imagens térmicas, mapeamento RGB (vermelho, verde e azul) e recursos de gêmeo digital. De acordo com a empresa, o sistema foi projetado para permitir que operadores solares realizem pesquisas em grande-escala sem depender de pilotos de drones altamente especializados.

 

A tecnologia é baseada em drones disponíveis comercialmente, em vez de aeronaves-personalizadas. Daniel Tomer, fundador e CTO da vHive, explicou que o foco da empresa não era desenvolver um novo drone, mas sim criar a infraestrutura de software necessária para operar frotas de drones de forma eficiente.

 

"Começamos desde o início olhando para a digitalização em grande-escala", disse ele à revista pv. "Isso, do ponto de vista do produto, levou a decisões de produto, como o uso de drones-prontos-de prateleira."

 

Atualmente, a plataforma oferece suporte aos drones DJI Matrice 4 Thermal, que, segundo a empresa, oferecem uma solução- econômica para inspeções térmicas. De acordo com Tomer, cada unidade custa cerca de US$ 7.500 e pode ser transportada facilmente como parte de uma configuração de inspeção maior.

 

Coordenando vários drones
O principal desafio tecnológico, segundo a vHive, não é o drone em si, mas a coordenação de múltiplas aeronaves durante uma única missão de inspeção. “Um único drone é simples. Você clica em um botão e ele voa”, disse Tomer. “Se você precisa pilotar dois drones simultaneamente, se você mesmo faz isso, então você precisa fazer algo assim, o que é impossível.”

 

Ele explicou que a coordenação manual de vários drones requer comunicação contínua entre os operadores, incluindo informações sobre localização, altitude e trajetórias de voo. “Se você quiser usar vários drones, isso novamente se tornará impossível”, disse ele. “A coordenação da frota e a orquestração da arrecadação de tudo de forma abrangente é algo que o sistema está fazendo”.

 

 

Em vez de voar em formação, os drones são atribuídos a áreas separadas do local fotovoltaico. O software divide a área de inspeção em seções usando algoritmos e atribui a cada drone sua própria região. “Empregamos algoritmos sofisticados para segmentar a área em diferentes regiões, e cada drone cobre sua própria região”, disse Tomer.

 

A empresa disse que os drones são separados intencionalmente para melhorar a segurança. Quando a bateria de um drone se esgota, o operador a substitui e retoma a missão. “O operador se torna um gerenciador de bateria em vez de um operador de voo”, explicou Tomer. “Eles só precisam substituir as baterias, e o drone continua subindo e descendo continuamente.”

 

Janela diária
Grandes usinas fotovoltaicas apresentam desafios específicos para métodos de inspeção convencionais, especialmente porque as medições térmicas exigem condições climáticas e de irradiância adequadas.

 

Tomer disse que os operadores muitas vezes têm apenas uma janela diária limitada para inspeções térmicas. “Você tem uma janela de tempo muito pequena onde pode realmente fazer uma varredura térmica”, afirmou. "Algo entre quatro, cinco, seis horas, é isso."

 

Perder essa janela devido às mudanças nas condições climáticas pode resultar em atrasos significativos, acrescentou. A capacidade de operar vários drones simultaneamente visa, portanto, maximizar a quantidade de dados coletados em condições adequadas.

 

 

Segundo Tomer, a quantidade de drones necessários depende do tamanho e do layout da usina fotovoltaica, bem como da densidade de capacidade instalada.

 

No entanto, ele disse que as operações paralelas podem reduzir significativamente o tempo de inspeção. “Se você leva uma hora com um único drone, então levará 30 minutos com dois drones”, disse ele. “Depois, um terceiro com três drones e, obviamente, um quarto com quatro drones.”

 

Ele acrescentou que há um limite prático para aumentar o número de drones operados por uma única pessoa. Para locais muito grandes, a empresa recomenda o uso de múltiplas equipes operando vários drones.

 

Operação autônoma
Um elemento-chave da plataforma é a redução do nível de conhecimento exigido dos operadores de campo. Naomi Stol, diretora de marketing da vHive, disse que a vantagem econômica vem, em parte, de evitar a necessidade de pilotos de drones altamente especializados. “Quando falamos sobre a economia de usar uma única tripulação para todos esses drones, estamos falando de uma tripulação que não é formada por pilotos especializados altamente qualificados”, disse ela à revista pv.

 

Segundo ela, permitir que as equipes de campo existentes realizem inspeções pode reduzir os custos operacionais e tornar mais práticas as pesquisas com drones em grande-escala. Tomer acrescentou que a plataforma requer interação mínima do operador. Em vez de controlar manualmente a aeronave, os usuários selecionam a área que desejam inspecionar por meio da interface do software.

 

 

“Você só precisa fazer login”, disse ele. "O sistema contém as informações. Como digitalizamos o seu ativo, entendemos exatamente onde ele está."

 

O software já contém informações sobre o layout do site, incluindo linhas, estruturas e módulos. Os operadores só precisam selecionar a seção relevante, após a qual o sistema lança os drones automaticamente. “Não há problemas no processo”, disse Tomer. "Paus são para especialistas. Não fazemos paus. É autônomo."

 

Imagens térmicas e gêmeos digitais
O processo de inspeção combina imagens térmicas e RGB. De acordo com o vHive, os drones coletam dados térmicos e imagens convencionais durante os voos. “Ao final do processo de inspeção, na verdade estamos obtendo duas ortofotos”, explicou Tomer. “Aquele que é térmico com leitura térmica precisa de temperatura e uma ortofoto RGB.”

 

As imagens RGB fornecem informações visuais para identificar problemas como rachaduras em módulos, enquanto as imagens térmicas podem ajudar a detectar anomalias de temperatura.

 

Além da inspeção, a empresa posiciona sua tecnologia digital twin como um segundo componente da plataforma. Tomer descreveu o vHive como tendo “dois hemisférios”: aquisição de dados em campo e compreensão digital do ativo.

 

“O outro hemisfério é a compreensão digital da área”, disse ele.

 

A empresa disse que os gêmeos digitais podem fornecer representações tri-dimensionais detalhadas de ativos solares, ajudando os operadores a evitar visitas de campo desnecessárias.

 

“Para a energia solar, o que estamos fazendo agora é fornecer uma compreensão avançada do local”, disse Tomer, acrescentando que a plataforma pode suportar aplicações relacionadas a modelos CAD e BIM.

 

De acordo com a vHive, a crescente dimensão dos projectos solares e a crescente procura de electricidade ligada à infra-estrutura de inteligência artificial estão a criar procura por métodos de inspecção mais eficientes.

 

“A revolução da IA ​​está a aproximar-se e a elevada procura de energia está a impulsionar a escala da energia solar, em particular no sector das energias renováveis”, disse Tomer, observando que as inspecções manuais estão a tornar-se cada vez mais impraticáveis ​​à medida que os parques solares se expandem para centenas de megawatts. "Quando você tem fazendas solares de grande-escala, uma pesquisa manual é simplesmente impossível neste momento", disse ele.

 

A empresa disse que sua plataforma já está sendo usada em projetos-reais, embora não tenha fornecido números de clientes.