Thermographie photovoltaïque par drone : repérer les points chauds et les défauts des panneaux solaires

Sur une grande toiture aux modules orientés différemment et aux chaînes de longueurs inégales, un module défectueux ne se remarque pas toujours dans les chiffres de production. Une caméra thermique au-dessus des panneaux rend souvent ces défauts visibles, à condition que l'installation fonctionne et que la météo s'y prête. Voici ce que montre une thermographie photovoltaïque par drone, quand la mesure est fiable et où elle s'arrête.

Que montre une inspection de panneaux solaires par drone ?

Une caméra thermique montre les cellules, modules ou chaînes (strings) plus chauds que leurs voisins. Dans un module en service, une partie du rayonnement devient du courant ; sans courant, cette énergie reste sous forme de chaleur.

Le rapport de l'IEA PVPS sur l'imagerie infrarouge et d'électroluminescence (IEA-PVPS T13-10:2018) décrit les motifs typiques. Les points chauds (hot spots) viennent de la cellule elle-même, comme un défaut de fabrication, d'un verre brisé par la grêle, ou de l'ombre d'une fiente d'oiseau, d'une plante, d'un mât ou de la rangée de modules précédente. Une diode bypass active fait contourner le courant autour d'une série de cellules, qui ne produit alors plus rien ; l'image montre une boîte de jonction plus chaude. En cas de PID (dégradation induite par le potentiel), ce sont surtout les modules proches du pôle négatif de la chaîne qui chauffent (IEA PVPS).

Selon le même rapport, une cellule plus chaude de moins de 10 °C n'est normalement pas signalée à part. Entre 10 et 20 °C, elle est à suivre lors des inspections suivantes. Au-delà de 20 °C, le rapport recommande de remplacer le module, comme pour une diode bypass active en permanence.

Quand une thermographie photovoltaïque est-elle fiable ?

Par fort ensoleillement, ciel dégagé et peu de vent, avec une installation qui produit normalement. Sous faible éclairement, les plus petits écarts de température disparaissent.

Le rapport de l'IEA PVPS recommande un éclairement de plus de 600 W/m², sans nuages, avec peu de vent et une température ambiante stable. Selon le rapport, un module met 5 à 15 minutes à s'adapter thermiquement à un changement d'ensoleillement, de température ou de vent, si bien que les nuages qui passent perturbent l'image. Les chaînes déconnectées, le PID et les diodes bypass en court-circuit ne provoquent qu'un faible écart de température, qui augmente avec l'éclairement : par temps peu ensoleillé, ils sont difficiles, voire impossibles à voir (IEA PVPS).

L'installation doit être en charge. Dans un essai repris par le rapport, le motif de PID était visible près de la puissance maximale et disparaissait en circuit ouvert. Le vent crée lui-même des écarts de température sur le champ et rend l'image plus difficile à lire. Le verre reflète en outre les nuages, les bâtiments et les arbres ; la solution habituelle consiste à attendre ou à déplacer la caméra. Selon le rapport, l'émissivité du verre est d'environ 0,85 si la caméra le vise sous un angle compris entre 60 et 90 degrés.

Ces inspections ont leur propre spécification technique, l'IEC TS 62446-3. Elle fixe des exigences pour l'appareillage, les conditions ambiantes, la méthode, le rapport et la qualification de l'inspecteur (IEC). Les conditions générales de la thermographie de bâtiments sont détaillées dans ce que montre une inspection de bâtiment par drone.

Que montre la caméra ordinaire sur des panneaux solaires ?

La caméra ordinaire (RGB) montre les dégâts et l'encrassement visibles sur la face avant des modules, et aide à expliquer l'image thermique.

Selon le rapport de l'IEA PVPS sur les défaillances des modules photovoltaïques (IEA-PVPS T13-01:2014), l'inspection visuelle est le moyen le plus rapide de trouver des défauts, efficace notamment pour les traces de brûlure, le délaminage, le jaunissement de l'encapsulant et les boîtes de jonction défaillantes. La liste de contrôle des normes IEC sur les modules, reprise par le rapport, mentionne entre autres le brunissement de la face avant, les cadres tordus ou cassés et les câbles fragilisés ou détachés. Un verre brisé, note le rapport, compromet aussi l'isolation du module, surtout par temps humide, et provoque des points chauds (IEA PVPS).

L'effet de l'encrassement sur la production et la fréquence de nettoyage utile sont expliqués dans à quelle fréquence nettoyer les panneaux solaires.

Que ne peut pas faire une inspection de panneaux solaires par drone ?

Un drone ne mesure rien d'électrique. Courant, tension et sécurité se mesurent avec des appareils raccordés à l'installation.

La courbe I-V, la caractéristique courant-tension d'un module ou d'une chaîne, se mesure sur l'installation elle-même. Le rapport de l'IEA note que les sociétés de maintenance proposent ces inspections par imagerie en plus des mesures de courbes I-V et du monitoring. Il en va de même pour la sécurité électrique : l'IEC 62446-1 décrit les essais, les critères d'inspection et la documentation qui permettent de vérifier qu'une installation est posée en sécurité et fonctionne correctement (IEC).

L'électroluminescence (EL) est une méthode complémentaire. On fait passer un courant dans les modules et on photographie la lumière émise par les cellules, ce qui, selon le rapport de l'IEA, révèle notamment les microfissures. Comme cette lumière est faible, l'EL se fait en extérieur au coucher du soleil, la nuit ou sous une bâche. Elle peut se faire par drone, mais c'est une mesure distincte.

Que faire des constats ?

Faites localiser chaque constat sur la toiture, nettoyez là où la salissure ou l'ombre est en cause, et confiez les défauts à votre installateur, qui décide de la réparation ou du remplacement.

Le rapport de l'IEA recommande de rattacher chaque image au bon endroit du plan des chaînes et de traiter au plus vite les anomalies critiques.

Pour la garantie, reportez-vous aux conditions du fabricant de vos modules. Le rapport de l'IEA recommande une première thermographie à la mise en service, car il peut être difficile de dire après coup si un dommage vient d'un problème de qualité ou d'un manque d'entretien, par exemple des fientes restées longtemps sur les modules (IEA PVPS).

Questions fréquentes