Selvstyrende droner inspiserer solcelleparker for feil

Det er en tungvint jobb, særlig om panelene er vanskelig tilgjengelige til fots, eller det er snakk om store solcelleparker. I stedet kan droner gjøre jobben. Greit om det gjøres med manuell styring. Bedre om dronene kan farte rundt automatisk.

Over hele verden anlegges større og større solcelleparker, og nye bygg er bygges utstyrt med solcellepaneler, som også monteres på eksisterende bygg.

Av og til oppstår skader som gjør at strømforsyningen forringes og lønnsomheten tilsvarende redusert.

– Tidligere har det vært vanlig å gå rundt i solcelleparkene med et håndholdt varmekamera for å finne de skadde solcellepanelene. Men disse parkene blir jo bare større og større, og dermed blir den jobben mer og mer uhåndterlig. Det er heller ikke enkelt å klatre rundt på hustak og fasader for å lete etter defekte solcellepaneler, forteller doktorgradsstipendiaten Victoria Lofstad-Lie ved Institutt for teknologisystemer (ITS) på Kjeller til Titan.uio.no.

Droner og maskinsyn

Victoria Lofstad-Lie og tre andre stipendiater ved ITS – Mari Øgaard, Tor Atle Solend og Bjørn Lupton Aarseth – er derfor i gang med å utvikle en ny teknologi, basert på droner og maskinsyn, som skal gjøre den «grønne» solcelle-elektrisiteten enda grønnere. Istedenfor å basere seg på manuelle inspeksjoner, vil de fire forskerne sende opp en selvstyrende drone – eller en hel dronesverm hvis anlegget er stort nok – som er utstyrt med et varmefølsomt kamera og en liten pc.

– Feil på solcellepaneler fører nemlig som regel til at det defekte området blir varmere, forteller Lofstad-Lie.

Hun synes det er et tankekors at produsentene av solceller ofte bruker store summer på å utvikle nye generasjoner av solceller med en økt effektivitet på kanskje 0,1 prosent.

Forskerne bruker maskinsyn når de skal trene opp dronene til å finne de defekte og varmere solcellepanelene og til å manøvrere rundt på anleggene.

– Etter at solcellepanelene er blitt utplassert, kan det fort oppstå feil som reduserer strømutbyttet med kanskje 2 prosent uten at noen reagerer. Da får man ikke noe igjen for de kostnadene som gikk med til å øke effekten i produksjonsfasen. Derfor mener vi det er en god investering å bruke droner til å lete etter slike feil, legger hun til.

Basert på hyllevare

De varmere og defekte områdene på solcellepanelene kan oppdages med et nokså vanlig kamera som registrerer infrarød stråling, og ITS-forskerne fant en leverandør som produserte veldig små og lette kameraer.

– Vi kjøpte også inn en nokså vanlig batteridrevet drone, og en bitteliten datamaskin (single board computer) med ett kretskort, som bare veide cirka 50 gram. Alt dette er hyllevare, så jobben vår består i å montere sammen komponentene og utvikle den programvaren som trengs, forteller Lofstad-Lie.

De fysiske komponentene er altså forholdsvis enkle, men prosjektet rommer mye utviklingsarbeid. ITS-forskerne er blant annet i ferd med å utvikle programvare som gjør at den lille datamaskinen kan brukes til å styre både dronen og kameraet.

Mest mulig autonomt

De fire forskerne har hittil fløyet dronen manuelt, blant annet har de vært et par ganger i Glava Energy Center i Sverige. Der har solcelleprodusenten Glava bygd opp en hel park med paneler som inneholdt feil som var store nok til at panelene ikke kunne selges, men de produserer likevel strøm.

– Det var jo ideelt for oss når vi skulle lete etter termiske signaturer på defekte paneler. Litt av utfordringen for oss er ellers at de fleste solcelleparker er ganske nye og at feil er sjeldne.  Derfor er det ikke så mange feil å finne på vanlige anlegg. Men i Glava-parken var det mange feil som ga oss gode muligheter til å teste dronen og programvarene, kommenterer Lofstad-Lie.

De fire drone-utviklerne er i ferd med å ta det som kalles innovasjonsdoktorgrader ved Institutt for teknologisystemer (ITS) på Kjeller. Institutt for energiteknikk (IFE) og Forsvarets forskningsinstitutt (FFI), som også holder til på Kjeller, er partnere i prosjektet.