Ispezioni termografiche di pannelli fotovoltaici con droni

Mappatura Hot-Spot Difettosi

Le celle solari non funzionanti possono diventare polarizzate inversamente, causando dissipazione di calore. La cella si comporterà quindi come se stesse effettuando una carica anziché come un generatore, il che può comportare un’elevata dissipazione di calore. Le cause includono microfratture, pannelli sporchi, componenti danneggiati e connessioni interrotte. Il risultato è un punto caldo, il cosiddetto hot spot, in cui la temperatura superficiale del vetro può superare di 20 o 30 gradi centigradi quella delle celle adiacenti sane, con un rischio reale di ingiallimento dell’EVA, delaminazione del modulo e, nei casi più gravi, innesco di incendio.

La telecamera a infrarossi montata sul drone lavora tipicamente in banda lunga (7–14 μm) con sensori microbolometrici non raffreddati, risoluzioni fra 320×240 e 640×512 pixel e sensibilità termica (NETD) inferiore a 50 mK. Questi valori sono sufficienti per distinguere anomalie di pochi decimi di grado e, incrociati con le immagini RGB ad alta risoluzione scattate dallo stesso drone, permettono di geolocalizzare con precisione la stringa, il modulo e perfino la singola cella interessata dal difetto.

Monitoraggio Pannelli Fotovoltaico

I droni consentono ispezioni video e fotografiche rapide dei campi fotovoltaici. La tecnologia permette la raccolta di dati rilevanti significativi. Applicazioni sperimentali dei droni includono l’eco-sostenibilità in agricoltura e il monitoraggio ambientale, ma è nel comparto dell’energia solare e delle fonti rinnovabili che il loro impiego ha raggiunto la maturità industriale: un operatore esperto è in grado di ispezionare fino a 1 MW di potenza installata in circa un’ora di volo effettivo, contro le giornate intere necessarie a un tecnico che operi a terra con termocamera manuale.

I difetti tipici individuati dalla termografia

Non tutte le anomalie hanno la stessa firma termica: la classificazione dei difetti è uno dei passaggi più delicati dell’analisi. Fra quelli più frequentemente rilevati troviamo:

• stringhe completamente fredde, sintomo di un fusibile bruciato, di un diodo di bypass aperto o di un MPPT dell’inverter non attivo;
• moduli interamente più caldi della media, indice di un diodo di bypass in corto o di un disconnesso di stringa;
• pattern a scacchiera detto patchwork, tipico del PID (Potential Induced Degradation) nelle celle più vicine alla cornice;
• hot spot puntiformi, spesso associati a microfratture, sbavature di saldatura o ombreggiamenti cronici da antenne, camini e foglie;
• linee calde verticali, che tradiscono una rottura del busbar interno alla cella.

Analisi delle Performance e Post-Produzione

I droni con telecamere termiche ispezionano installazioni di tutte le dimensioni. Anche una singola cella difettosa compromette la produttività del sistema: studi condotti da ENEA e dalle università politecniche italiane stimano che una sola cella in forte disaccoppiamento termico possa ridurre la produzione dell’intera stringa fra il 2 % e l’8 %, a seconda della configurazione elettrica e dell’irraggiamento. L’analisi preliminare consente una manutenzione tempestiva e prestazioni ottimali per tutta la durata di vita del sistema, che oggi si aggira sui 25–30 anni con una garanzia lineare di producibilità intorno all’85 % al venticinquesimo anno.

Il flusso di lavoro operativo

Un’ispezione termografica professionale non si improvvisa. La procedura tipica prevede un sopralluogo preliminare, la pianificazione automatica delle rotte di volo in modalità grid su software come DJI Pilot o UgCS, l’esecuzione del rilievo con irraggiamento superiore a 600 W/m², temperatura ambiente stabile e vento inferiore a 7 m/s, e infine la post-produzione delle immagini con programmi dedicati come FLIR Thermal Studio o IRSoft di Testo. I difetti vengono classificati secondo lo standard IEC TS 62446-3, che stabilisce le soglie di delta T per distinguere anomalie da segnalare, da monitorare o da riparare in urgenza.

Tempi e costi di un’ispezione

Dal punto di vista economico il confronto con l’ispezione manuale è impietoso. Per un impianto fotovoltaico industriale da 1 MWp su tetto, due operatori con drone chiudono il rilievo in mezza giornata, fornendo un report georeferenziato con ortomosaico termico e lista puntuale delle anomalie. Il costo di mercato in Italia oscilla fra i 250 e i 450 € al MWp per le centrali a terra di grande taglia, e fra i 600 e i 1 200 € per gli impianti su tetto di piccola-media dimensione, in cui le operazioni di accesso in quota incidono maggiormente. Si tratta di cifre marginali a fronte del valore dell’energia recuperabile: un modulo da 400 Wp che rientra in produzione dopo la sostituzione di un diodo paga l’ispezione molto prima del successivo controllo annuale.

Normativa ENAC e requisiti per i piloti di drone

In Italia l’impiego dei droni è regolato dal Regolamento UE 2019/947 e dalle circolari ENAC, che hanno sostituito il vecchio regolamento nazionale SAPR. Le ispezioni fotovoltaiche ricadono quasi sempre nella categoria Open A2 o, più spesso, nella Specific, con operazioni condotte in scenari standard STS-01 (VLOS in area urbana controllata) oppure STS-02 (BVLOS su area rurale). Il pilota deve possedere un attestato A1/A3 e A2 rilasciato da ENAC dopo esame online, mentre per la categoria Specific è obbligatoria la qualifica come operatore dichiarato e la stipula di un’assicurazione RC a copertura dei rischi legati al peso del velivolo.

Gli obblighi pratici comprendono:

• registrazione del drone sul portale D-Flight con applicazione del QR code identificativo;
• verifica delle zone aeree e richiesta di autorizzazione quando il volo ricade in aree critiche o in prossimità di aeroporti ed eliporti;
• rispetto delle distanze di sicurezza dalle persone non coinvolte, tipicamente 30 metri orizzontali ridotti a 5 metri in modalità a bassa velocità;
• tenuta di un logbook digitale dei voli, richiesto sia dai committenti sia in caso di audit ENAC;
• utilizzo di velivoli dotati di remote ID elettronico, obbligatorio dal 1º gennaio 2024.

Manutenzione programmata e diagnostica preventiva

La termografia aerea non è un controllo una tantum: si inserisce in un piano di manutenzione predittiva più ampio che include l’analisi delle curve I-V di stringa, il monitoraggio remoto degli inverter, la pulizia periodica dei moduli e la verifica delle strutture di fissaggio. Le best practice internazionali, confermate da linee guida IEA-PVPS, suggeriscono un’ispezione termografica completa almeno ogni due anni per gli impianti residenziali e commerciali, e annuale per quelli utility-scale, con approfondimenti elettroluminescenti quando il drone rileva pattern sospetti ma non conclusivi.

Integrare la termografia con i dati di monitoraggio consente di passare da una logica puramente reattiva — si interviene solo quando la produzione crolla — a una logica preventiva in cui le anomalie vengono risolte prima che si traducano in perdite di rendimento. Diversi studi ENEA sugli impianti italiani in esercizio da oltre dieci anni mostrano che un programma di manutenzione strutturato permette di contenere il derating produttivo annuo sotto lo 0,7 %, contro valori vicini all’1,2 % registrati sugli impianti privi di controllo sistematico.

Il mercato italiano del fotovoltaico e la domanda di ispezioni

L’Italia ha superato a fine 2023 i 30 GW di potenza fotovoltaica cumulata, secondo i dati GSE, e il PNIEC punta a raggiungere circa 80 GW entro il 2030. Questa espansione, trainata dagli incentivi per l’autoconsumo — spesso abbinato all’installazione di accumulatori per il fotovoltaico — dal Superbonus, dalle Comunità Energetiche Rinnovabili e dal ritorno delle aste FER, genera una platea enorme di impianti che, una volta uscita dalla fase di installazione, deve essere mantenuta efficiente per decenni. In questo contesto la termografia con drone è destinata a passare da servizio premium a voce ordinaria dei contratti di O&M, così come è già successo in mercati più maturi come quello tedesco e spagnolo.

Per l’utente domestico la raccomandazione è semplice: richiedere al proprio installatore un’ispezione termografica al momento del collaudo — per certificare che tutti i moduli lavorino entro i tolleranze di targa — e ripeterla quando la produzione misurata dall’inverter scende oltre il 10 % rispetto all’anno precedente a parità di stagione. Per chi gestisce parchi fotovoltaici industriali conviene invece inserire la termografia aerea direttamente nel contratto di manutenzione, legandola a KPI di performance ratio e di tempo massimo di intervento.