Thermographie photovoltaïque : ce que la caméra voit et ce que la courbe I-V explique
Une caméra thermique montre où une installation chauffe de façon anormale. Elle ne dit pas pourquoi. Pour un diagnostic complet, la thermographie localise l'anomalie et la courbe I-V la caractérise. Cet article reprend ce que la caméra permet de contrôler, les conditions à respecter et ses limites, puis la façon de l'associer à une mesure I-V et de choisir la caméra et son objectif.
Ce que la thermographie permet de repérer
En fonctionnement, un composant défectueux dissipe de la chaleur et apparaît sur l'image :
Modules : points chauds sur une cellule, sous-chaîne dont la diode de dérivation est active, module entier plus chaud que ses voisins.
Connexions : connecteurs, boîtes de jonction, borniers, dont la résistance a augmenté.
Électrique : coffrets, tableaux, fusibles, câbles, onduleurs.
La mesure est sans contact et sans arrêt de l'installation.
Les conditions de mesure
Le référentiel est la spécification technique IEC TS 62446-3, consacrée à la thermographie extérieure des installations photovoltaïques. Ses principaux points :
Installation en production, en régime thermique stable et, autant que possible, sans ombrage partiel.
Ensoleillement suffisant : les synthèses de la spécification indiquent au moins 600 W/m².
Modules propres : l'encrassement doit être faible et homogène. Si la salissure est forte, il faut nettoyer, puis attendre que l'installation retrouve son régime thermique.
Une équipe adaptée : au moins un inspecteur qui connaît l'installation, et de préférence une seconde personne présente (sécurité, relevé des mesures d'accompagnement). Le périmètre d'inspection est défini à l'avance.
Mesures d'accompagnement : irradiance, température de l'air, vent, courant des chaînes.
Pour les parties AC (coffrets, tableaux), l'équipement doit être sous charge : un circuit hors tension ne chauffe pas et ne révèle aucun défaut.
Les limites de la thermographie
Un point chaud n'est pas toujours un défaut. Un ombrage, de la salissure localisée, une ombre portée par un câble ou un reflet peuvent produire le même effet.
La caméra localise, elle ne caractérise pas. Elle montre une cellule ou un module qui chauffe, mais pas la nature ni la gravité du défaut sur la production.
Certaines pertes sont invisibles, par exemple une dégradation homogène de tous les modules.
L'interprétation demande de connaître l'installation : type de module, configuration des chaînes, conditions du jour.
Pourquoi la courbe I-V complète la mesure
La courbe I-V d'une chaîne représente son courant en fonction de sa tension. Elle donne des grandeurs chiffrées (courant de court-circuit, tension en circuit ouvert, point de puissance maximale, facteur de forme) que l'on compare aux valeurs attendues. Les deux mesures se répondent :
Thermographie | Courbe I-V | |
Question posée | Où est l'anomalie ? | De quelle nature est-elle, et quelle perte entraîne-t-elle ? |
Mesure | Image des températures | Courbe courant-tension de la chaîne |
Atout | Balayage rapide d'un grand nombre de modules | Valeurs chiffrées, comparables dans le temps |
Limite | Ne chiffre pas la perte de production | Mesure une chaîne à la fois, sauf si utilisation du Neo PVM 10 |
Une méthode de travail simple :
balayer l'installation à la caméra et noter les modules ou chaînes qui s'écartent ;
mesurer la courbe I-V des chaînes concernées, et d'une chaîne témoin qui ne présente aucune anomalie ;
comparer, puis décider : remplacement du module, reprise d'une connexion, ou simple surveillance.
La thermographie réduit le nombre de chaînes à mesurer. La courbe I-V justifie ensuite la décision avec des valeurs. Pour la mesure I-V, nous distribuons le Seaward PV1525 et le PV1525-IV : voir notre comparatif Seaward PV:1525, PV:1525-IV et Solar Utility Pro.
Le choix de la caméra
La spécification donne des repères sur les caractéristiques de l'appareil :
une résolution d'au moins 320 × 240 pixels recommandée ;
une sensibilité thermique (NETD) de 0,1 K ou mieux ;
une résolution géométrique d'au plus 3 cm de bord de module par pixel, soit environ 5 × 5 pixels sur une cellule de 6 pouces ;
une erreur de mesure absolue inférieure à ±2 K ;
un étalonnage traçable au moins tous les deux ans ;
des images radiométriques conservées, pour retrouver les températures absolues ;
une photo de chaque anomalie, avec de préférence un appareil photo séparé.
Plus la résolution est élevée, plus l'opérateur peut contrôler un grand nombre de modules à partir d'un même point, ou inspecter à plus grande distance. Nous distribuons les caméras thermiques SATIR des séries i et DX. Les caractéristiques de chaque modèle sont sur la page SATIR, ou sur demande.
Quel objectif selon l'usage : modules ou tableau électrique
Le choix de l'objectif dépend de la distance de mesure. Plus l'objectif est étroit, plus la caméra détaille un objet éloigné ; plus il est large, plus elle voit de surface depuis une courte distance. La spécification IEC TS 62446-3 demande au plus 3 cm de bord de module par pixel : la distance maximale est de l'ordre de 3 cm ÷ le champ de vision instantané (IFOV) de l'objectif.
Sur la SATIR DX-600 (détecteur 640 × 480), l'objectif standard est de 18 mm (champ de vision 24° × 18°). Trois objectifs sont proposés en option, uniquement sur ce modèle. Les distances ci-dessous sont des valeurs théoriques calculées à partir du champ de vision horizontal et des 640 pixels de largeur ; sur le terrain, l'angle de prise de vue et les conditions réduisent la distance utile.
Objectif | Champ de vision | Distance théorique pour 3 cm par pixel | Usage |
Grand angle (option) | 48° × 36° | environ 23 m | Armoires, locaux techniques, espaces réduits |
Standard 18 mm | 24° × 18° | environ 46 m | Modules depuis le sol ou une toiture, coffrets, onduleurs |
Téléobjectif (option) | 12° × 9° | environ 92 m | Rangées de modules éloignées, équipements en hauteur |
Téléobjectif (option) | 6° × 4,5° | environ 183 m | Équipements éloignés ou difficiles d'accès, depuis un trépied |
Ces distances sont des plafonds théoriques : elles indiquent jusqu'où un pixel reste inférieur à 3 cm, pas jusqu'où le diagnostic est fiable. En pratique, la distance utile est plus courte : une mesure de température exacte demande que l'objet couvre plusieurs pixels, l'angle de prise de vue sur un champ au sol devient rasant avec reflets, et l'atmosphère absorbe une partie du rayonnement. Le téléobjectif 6° × 4,5° se manipule avec un trépied.
Modules : l'objectif standard couvre la majorité des cas. Le téléobjectif 12° × 9° permet de contrôler des rangées éloignées sans se déplacer entre chaque prise.
Tableau ou coffret : à courte distance, l'objectif standard suffit si la distance de mise au point le permet. Le grand angle sert quand le recul est limité, par exemple dans un local technique.
Mise au point : elle est automatique d'origine sur les caméras de la série DX.
Les autres modèles de la gamme sont livrés avec leur objectif standard, sans objectif optionnel :
Modèle | Résolution infrarouge | Objectif standard | Distance max. théorique (3 cm par pixel) |
i-384 | 384 × 288 | 18 mm (24° × 18°) | environ 27 m |
DX-300 | 384 × 288 | 18 mm (24° × 18°) | environ 27 m |
i-600 | 640 × 512 | 18 mm | environ 46 m |
DX-600 | 640 × 480 | 18 mm (24° × 18°) | environ 46 m |
À objectif identique, une résolution de 640 pixels de large voit à environ 1,7 fois la distance d'une résolution de 384 pixels pour le même détail. Pour contrôler des modules à distance, la résolution compte autant que l'objectif.
Pourquoi SATIR chez Sundays Data
Sundays Data distribue des instruments de mesure pour la supervision et le diagnostic photovoltaïques : caméras thermiques SATIR (séries i et DX), traceurs de courbe I-V Seaward, capteurs d'irradiance et d'encrassement. Pour la thermographie, nous vous orientons vers le modèle adapté à votre usage (coffrets à courte distance, champs de modules, associé ou non à la mesure I-V). Indiquez nous votre besoin et le nombre de sites à contrôler.
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Sundays Data System, expert monitoring O&M photovoltaïque 23 avenue de Strasbourg 68350 BRUNSTATT DIDENHEIM, France Tél. : +33 (0)3 89 45 61 92 (choix 1 : service commercial) info@sundays-data.com · www.sundays-data.com
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