Les caméras thermiques FLIR contribuent à la qualité irréprochable des modules solaires SOLON

"L'imagerie thermique est un outil formidable, à la fois pour le contrôle qualité pendant la production et pour les inspections sur le terrain"

Une installation solaire sur votre toit permet de convertir l'énergie du soleil en électricité. Et en argent : les installations solaires sont un investissement lucratif. Pour maximiser la production et les revenus pendant des décennies, il faut cependant miser sur la qualité. Le module solaire, élément clé de ces installations, doit être fiable et produire continuellement de l'électricité pendant des années, jusqu'en fin de vie. Pour garantir au module solaire une qualité élevée pendant toute sa durée de vie, les caméras thermiques FLIR peuvent jouer un rôle important.

La société allemande SOLON est l'une de celles qui ont pris conscience du potentiel de cette technologie pour le contrôle qualité et les inspections. "Nous utilisons l'imagerie thermique FLIR de manière intensive, dans notre service de R&D et sur le terrain", explique Oliver Frank, chef de l'équipe R&D chez SOLON.

Créé à Berlin en 1997, le fournisseur d'installations solaires SOLON SE est actif dans le monde entier. Il propose des systèmes photovoltaïques, des services de planification et de construction de systèmes de grandes dimensions montés sur les toits, et des centrales solaires clés en main ; il produit également des modules solaires. Le groupe SOLON possède des filiales en Allemagne, en Italie, en France et aux États-Unis.

Un module solaire est un investissement à long terme. Généralement, une installation solaire permet un retour sur investissement en 11 à 13 ans, selon son prix, ceux de l'énergie et l'ensoleillement. "Nos modules sont conçus pour une exploitation pendant 30 à 40 ans, voire plus", précise M. Frank. "Un rapide calcul montre qu'un module génère des revenus à son propriétaire pendant des décennies."

Cette image thermique montre un point chaud dû à une rupture de cellule dans un module standard de 60 cellules.		Siège de SOLON à Berlin.

L'imagerie thermique dans les essais de qualité

Les fabricants doivent produire des modules fiables et robustes, capables de résister à l'exploitation pendant des décennies. SOLON ne fabrique pas ses propres cellules solaires, et doit donc effectuer des contrôles qualité. "SOLON est un fabricant de haut niveau", affirme M. Frank. "Ainsi, pour garantir que nos modules solaires sont à la hauteur des normes exigeantes que nous nous sommes fixées, nous devons commencer par soumettre toutes les cellules et tout l'équipement à des essais sévères de qualité. Nous effectuons des essais de résistance à la pression, à la température, à l'humidité, etc. Mais pour la détection de court-circuit et les essais généraux de qualité des cellules, notre caméra thermique FLIR joue un rôle crucial."

"Pour détecter les courts-circuits dans les cellules avant la lamination, nous inversons la polarisation pour chacune d'elle et observons le motif thermique révélé par la caméra thermique FLIR Systems", continue M. Frank. "Les points chauds indiquent des courts-circuits locaux, dus à des erreurs de fabrication du matériau semi-conducteur de la cellule. Pour simplifier, cet essai nous permet de vérifier que la qualité de la cellule est supérieure à un certain niveau."

Oliver Frank, chef de l'équipe R&D chez SOLON, recherche les courts-circuits au moyen d'une caméra thermique FLIR. Dans le laboratoire de SOLON, la cellule est placée en polarisation inverse et examinée au moyen d'une caméra thermique FLIR à la recherche de courts-circuits.

La caméra thermique joue un rôle crucial

La caméra thermique actuellement utilisée dans ce but par le service de R&D de SOLON est la FLIR P65. M. Frank en est très satisfait. "Nous avons acheté cette caméra thermique en 2006, et elle fonctionne encore parfaitement aujourd'hui. La recherche de court-circuit par imagerie thermique est un essai de qualité crucial pour les nouvelles cellules solaires."

La caméra thermique actuellement proposée sur le marché pour ce type d'application est la FLIR SC660. Son détecteur microbolomètre non refroidi produit des images de 640 × 480 pixels, avec une sensibilité thermique meilleure que 30 mK. Elle comporte des algorithmes d'optimisation automatique du contraste, qui font ressortir les détails des objets et en facilitent l'analyse. Tout cela, son objectif interchangeable et ses fonctions perfectionnées font de la FLIR SC660 un outil idéal pour les essais de détection des courts-circuits dans les cellules solaires.

Cette image thermique d'une cellule en polarisation inverse montre un point chaud, qui s'explique par un court-circuit local dû à des défauts du substrat en silicium.		Cette image thermique montre que l'isolation des bords de cette cellule est défectueuse, ce qui provoque des courts-circuits locaux.

Imagerie thermique sur le terrain

"Le succès de la caméra dans le service de R&D a conduit à l'achat de deux autres caméras thermiques FLIR série T pour les inspections sur le terrain", poursuit M. Frank. "Grâce à leur forme compacte, leur légèreté et leur ergonomie, ces caméras sont parfaitement adaptées aux inspections."

Les inspections sur le terrain sont effectuées par le service maintenance, explique Volker Denzler, expert thermographe au service après-vente de SOLON. "Nous utilisons ces caméras pour vérifier les centrales solaires avant livraison au client, pour nous assurer que tout est en ordre. Mais nous effectuons aussi des services de surveillance, d'exploitation et de maintenance pour nos clients propriétaires de centrales solaires SOLON."

"Les caméras thermiques sont réellement un atout supplémentaire formidable lors des inspections sur le terrain", ajoute M. Denzler. "Avant d'avoir ces caméras thermiques FLIR, nous devions mesurer chaque série de modules à la main. Comme vous pouvez l'imaginer, c'était très long, surtout pour les grandes installations. Et même lorsque nous avions trouvé une série défectueuse, il fallait encore déterminer la ou les cellules responsables du problème."

Voir immédiatement le problème

"Avec les caméras thermiques de FLIR Systems, nous détectons immédiatement l'emplacement du problème dans le module, et généralement l'image thermique montre aussi la nature de ce problème. En effet, les causes possibles sont très variées et chacune nécessite une approche différente pour la résolution."

Les points chauds de l'image thermique indiquent la cause du problème. Habituellement, les anomalies thermiques indiquent une baisse de la production du module examiné. De plus, dans certains cas, les points chauds atteignent des températures tellement élevées que cela représente un risque. Ces problèmes peuvent généralement être résolus. "Nous trouvons souvent la cause du problème dans les connexions. Parfois, elles se dégradent au cours du temps, mais il est souvent assez facile de les rétablir."

L'ombre d'une ligne à haute tension provoque une inversion du courant. La zone du problème est clairement mise en évidence par un point chaud sur l'image thermique.		Deux séries de cellules apparaissent chaudes sur l'image thermique, ce qui indique une défaillance des diodes bypass.

L'imagerie thermique aide à trouver la cause

D'autres causes possibles sont par exemple la fracture d'une cellule, la rupture du verre protecteur, la défaillance des diodes bypass, l'ombrage. "Les caméras thermiques FLIR sont les meilleurs outils actuellement sur le marché pour trouver ce qui ne va pas et pourquoi un module voit sa production baisser", affirme M. Denzler. "En particulier dans le cas d'un défaut des diodes bypass, causé par un orage par exemple, il était auparavant très difficile de détecter le problème. Aujourd'hui, les diodes défectueuses apparaissent très clairement sur l'image thermique. Et la liste des avantages est longue. Quelle que soit la cause du dysfonctionnement du module solaire, l'observation de son motif thermique est une étape très importante dans l'identification de l'anomalie."

De plus, M. Denzler ne se contente pas d'observer le module. "Nous inspectons l'installation dans son ensemble, y compris les câbles, les connecteurs, les boîtiers de fusibles et les onduleurs. Les caméras thermiques FLIR sont aussi un outil formidable pour la maintenance des systèmes électriques en général."

Conception ergonomique

Les caméras thermiques FLIR série T actuellement utilisées pour les inspections sur le terrain comportent toutes un détecteur microbolomètre non refroidi de 320 × 240 pixels, qui produit d'excellentes images thermiques d'une résolution inférieure à 50 mK. Spécialement mises au point pour les inspections de maintenance, ces caméras ont été conçues pour maximiser l'utilisabilité. Elles sont compactes, légères et ergonomiques.

"L'objectif inclinable est particulièrement pratique", précise M. Denzler. "Lorsque nous examinons un module sur le terrain, nous essayons généralement de le faire par l'arrière si l'installation le permet. L'objectif inclinable nous permet d'observer facilement l'arrière d'un module solaire, sans avoir besoin de nous allonger sur le sol. Grâce à cette fonction ergonomique, nous n'avons aucun effort à faire pour diriger la caméra thermique selon tous les angles possibles."

Création instantanée de rapports

La FLIR série T utilisée chez SOLON pour les inspections sur le terrain comporte également quelques fonctions très utiles, comme celles nommées Fusion et Instant Report. "Nous avons utilisé la fonction Fusion à plusieurs reprises, pour combiner l'image visible et l'image thermique en une seule image. Mais la fonction de création instantanée de rapports nous est particulièrement utile. Lorsque nous effectuons un contrôle d'une installation solaire, nous pouvons immédiatement montrer les premiers résultats au propriétaire ou au gérant."

Bien sûr, le rapport initial est suivi par un rapport officiel. "Nous utilisons le logiciel FLIR Reporter pour produire nos rapports. Il nous permet d'ajuster le niveau et la plage des images pour mieux faire apparaître les différences de température. Étant compatible avec Microsoft Word, il nous permet de créer facilement des rapports avec ce traitement de texte."

Erreurs fréquentes

Les caméras thermiques sont faciles d'emploi. Mais cela ne dispense pas l'opérateur d'avoir quelques connaissances. "C'est une erreur fréquente d'observer un module solaire lorsqu'il est insuffisamment ensoleillé. Ici, chez SOLON, nous avons établi que les inspections thermiques demandent un éclairement solaire d'au moins 700 W/m². Dans ces conditions, le fonctionnement des modules solaires se situe dans une plage favorable à la détection des défauts", complète M. Denzler.

Cette image dans l'image montre l'échauffement d'une cellule dû à l'ombre du système d'alarme voisin.		Cette image thermique fait apparaître une unique cellule défectueuse.

Une autre erreur fréquemment rencontrée par M. Denzler tient à l'interprétation des différences de température. "Les effets thermiques n'indiquent pas toujours un défaut. La différence de température doit être supérieure à une valeur critique pour signifier qu'une réparation est nécessaire."

Contrat de maintenance

D'après M. Denzler, ces erreurs sont parfois commises par les utilisateurs novices. "Lorsque nous vendons une installation solaire, nous proposons aussi de nous occuper de la maintenance, ce qui inclut des inspections avec les caméras thermiques. Mais certains de nos clients déclinent cette proposition de SOLON et font appel à un thermographe externe pour les inspections."

"Plus d'une fois, nous avons reçu une réclamation d'un client, basée sur un rapport thermographique produit par un tiers, indiquant des prétendus points chauds et affirmant qu'une action immédiate était nécessaire", raconte M. Denzler. "Puis nous constatons que les différences de température sont tellement faibles qu'elles n'indiquent pas un défaut, mais une variation normale d'une cellule à l'autre, qui n'affecte pas du tout la production du module."

Les caméras thermiques FLIR série T peuvent aussi être utilisées en dehors de l'inspection des modules solaires. Chez SOLON, elles servent à inspecter l'ensemble de l'installation solaire, y compris les câbles, les connecteurs, les boîtiers de fusibles et les onduleurs.

L’importance d'une bonne formation

"Heureusement, FLIR Systems propose une bonne formation qui aide les employés SOLON à ne pas commettre ces erreurs", continue M. Denzler. FLIR Systems coopère avec l'ITC (Infrared Training Center, centre de formation à la thermographie) pour organiser régulièrement des formations axées sur ces applications. "Nous connaissons une croissance continue, et les nouveaux embauchés utilisent eux aussi les caméras thermiques. Mais nous nous assurons que tous les opérateurs de caméra thermique ont reçu au moins la formation thermographique de base de l'ITC et la formation spécialisée réalisée en interne sur les installations solaires SOLON."

FLIR Systems : un partenaire à long terme

Qu'il s'agisse de contrôler la qualité pendant le processus de production ou d'effectuer des inspections de maintenance des modules et de l'infrastructure, les caméras thermiques FLIR sont un outil formidable pour obtenir des informations cruciales, d'après M. Denzler. Mais ce n'est pas tout : FLIR est aussi un bon partenaire à long terme.

"Le service de qualité, l'excellente formation et bien sûr les caméras thermiques sans égales font de FLIR Systems un partenaire idéal pour nous", conclut M. Denzler. "Lorsque nous aurons besoin d'une nouvelle caméra thermique, ce sera à nouveau un modèle FLIR, sans aucun doute."

Savoir plus sur les exemples d’applications.