Προστασία φωτοβολταϊκού πάρκου με θερμικές κάμερες Flir

Ένα σύνολο ολοκληρωμένων λύσεων της Flir χρησιμοποιήθηκε για την προστασία του τεράστιου φωτοβολταϊκού πάρκου Abertura στην Ισπανία.
Η προσπάθεια για απεξάρτηση από τις συμβατικές μορφές ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος γίνεται εμφανής σε παγκόσμιο επίπεδο και με όλο πιο έντονους ρυθμούς.

Η χρήση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) αποτελεί ίσως το σημαντικότερο θέμα στην ατζέντα διεθνών φόρα, διακρατικών συνεργασιών και ερευνητικών προσπαθειών. Ο ήλιος, ο άνεμος, η γεωθερμία βρίσκονται στο επίκεντρο αυτών των εγχειρημάτων με τελικό σκοπό την αποδοτικότερη λειτουργία αυτών των συστημάτων, αλλά και την όσο το δυνατό μικρότερη περιβαλλοντολογική επιβάρυνση.

Ειδικότερα, ένας από τους πλέον αναπτυσσόμενους τομείς σε αυτόν τον κλάδο είναι ο τομέας των φωτοβολταϊκών συστημάτων. Μέχρι τώρα οι χώρες που είχαν την πρωτοκαθεδρία σε αυτόν τον τομέα ήταν η Γερμανία και η Ιαπωνία. Τα τελευταία χρόνια όμως και η Ισπανία κάνει μια δυναμική είσοδο στον κλάδο, με στόχο να αποσπάσει ένα σημαντικό μερίδιο της παγκόσμιας αγοράς. Στο πλαίσιο αυτής της προσπάθειας, στην περιοχή Καθέρες της Ισπανίας κατασκευάστηκε το μεγαλύτερο φωτοβολταϊκό πάρκο με ηλιακό ιχνηλάτη παρακολούθησης διπλού άξονα (solar tracker dual axis). Το φωτοβολταϊκο πάρκο Abertura είναι υπολογισμένο να δίνει 23,1 Mega Watt peak (MWp). Το έργο ολοκληρώθηκε τον Ιούλιο του 2008 και καλύπτει μια έκταση περίπου 2.000.000 τετραγωνικών μέτρων. Η εταιρεία που ανέλαβε τη διαχείριση του έργου είναι η Vector Cuatrο ενώ η ενέργεια που παράγεται στο πάρκο της Abertura εκμεταλλεύεται από τον Όμιλο Iberdrola. Οπως χαρακτηριστικά αναφέρει ο Borja Escalada, διευθύνων σύμβουλος της Vector Cuatro, ο σχεδιασμός και η κατασκευή του φωτοβολταϊκού πάρκου της Abertura ήταν ένα έργο τεραστίων διαστάσεων. Όλο το φωτοβολταικό πάρκο αντιπροσωπεύει μία επένδυση της τάξης των 225 εκ. Ευρώ. Οπότε, μία επένδυση αυτής της τάξης πρέπει να διασφαλιστεί απέναντι σε πιθανούς κινδύνους.

Απειλές
Προφανώς οι απειλές για μια εγκατάσταση αυτού του μεγέθους είναι πολλές και ποικίλες. Τα φωτοβολταικά πάνελ είναι ακριβά και άρα ελκυστικά για κλοπή. Η ύπαρξη ενός τεράστιου δικτύου καλωδίων από χαλκό αποτελεί επίσης περιζήτη λεία. Η προστασία όμως, όσο και αν ακούγεται περίεργο, έχει διττό χαρακτήρα καθώς πρέπει να προστατευτούν και εκείνοι που θα επιχειρήσουν να εισχωρήσουν μέσα στην εγκατάσταση. Πρόκειται άλλωστε για ένα βιομηχανικό χώρο στον οποίο υπάρχουν μηχανήματα και διατάξεις ηλεκτρικής τάσης, που εγκυμονούν κινδύνους για κάποιον που δεν είναι εξοικειωμένος με αυτά.

Διασφαλίζοντας την περίμετρο
Ο στόχος αυτός δεν είναι τόσο εύκολος καθώς για να υλοποιηθεί θα πρέπει να προστατευθεί επαρκώς μία περίμετρος 9 χιλιομέτρων. Κατά τη διάρκεια της ημέρας και καθώς συνεχώς κινείται περιμετρικά μία ομάδα συντήρησης αποτελούμενη από 4 ή και 5 άτομα, αυτό επιτυγχάνεται ευκολότερα. Το μεγάλο θέμα όμως προκύπτει όταν εξετάσουμε τις νυχτερινές ώρες. Αν και οι υπεύθυνοι είχαν εμπειρία από παρόμοιες εγκαταστάσεις στο παρελθόν, το φωτοβολταικό πάρκο της Abertura είναι το πρώτο που είχαν τη δυνατότητα να αποφασίσουν εξ ολοκλήρου και από την αρχή του έργου, ποια θα ήταν η καλύτερη επιλογή για τις συγκεκριμένες συνθήκες.

Οι εναλλακτικές επιλογές
Εξετάστηκαν διάφορα σενάρια. Συμβατικές κάμερες CCTV με απλό ή υπέρυθρο φωτισμό, επανδρωμένες περιπολίες, παθητικοί υπέρυθροι ανιχνευτές τοποθετημένοι σε φράχτες και κάμερες θερμικής απεικόνισης. Αν επιλέγονταν οι συμβατικές κάμερες, θα χρειάζονταν ισχυρές πηγές φωτισμου προκειμένου αυτές να μπορούν να λειτουργήσουν. Η εγκατάσταση, η συντήρηση αλλά και η λειτουργία αυτών των φωτιστικών συστημάτων είναι ιδιαίτερα κοστοβόρα. Εξίσου ακριβά είναι τα υπέρυθρα φωτιστικά συστήματα, ενώ δεν προσφέρουν την ίδια απόδοση με τις θερμικές κάμερες. Αυτό στην πράξη συνεπάγεται ότι θα έπρεπε να τοποθετηθεί μεγαλύτερος αριθμός καμερών. Ακόμα και το ενδεχόμενο της προστασίας του χώρου με έναν περιμετρικό φράκτη δεν μπορεί να εξεταστεί σοβαρά. Αυτό διότι ενώ υπάρχει τοποθετημένος ένας φράκτης ούτως ή άλλως στην εγκατάσταση, δεν διασφαλίζει την περιμετρική προστασία καθώς υπάρχουν μεγάλες τρύπες κατά μήκος του φράκτη προκειμένου να εξασφαλίζεται η απρόσκοπτη διέλευση των ζώων. Αλλά ακόμα και ο φράκτης να παρείχε μεγαλύτερο βαθμό προστασίας, πάλι θα χρειαζόταν να τοποθετηθούν ανιχνευτές. Ομως δεν θα επαρκούσαν μόνο οι ανιχνευτές, γιατί για να διαπιστωθεί αν ένας συναγερμός είναι λανθασμένος χρειάζεται και ένα σύστημα CCTV με ό,τι αυτό συνεπάγεται, το οποίο έχει αναλυθεί στην προηγούμενη ενότητα.
Ενα τελευταίο σενάριο που εξετάστηκε είναι η χρήση επανδρωμένων περιπολιών. Εκτός όμως ότι αυτό συνεπάγεται αυξημένο κόστος το οποίο θα προέκυπτε από τη μισθοδοσία των ανθρώπων που θα επάνδρωναν τις περιπολίες, έχει και άλλα μειονεκτήματα. Η Abertura είναι μια αμμώδης περιοχή, με αποτέλεσμα στον αέρα να υπάρχουν μεγάλες ποσότητες άμμου. Η εποχούμενη περιπολία στην περιοχή είναι φυσικό να παράγει ακόμα περισσότερες ποσότητες άμμου, αυξάνοντας τη σκόνη. Το φαινόμενο αυτό επιβαρύνει πολύ τη λειτουργία των φωτοβολταϊκών σταθμών και μειώνει την απόδοση των πλαισίων. Χωρίς να υπάρχουν οι εποχούμενες περιπολίες, καθαρισμός των πλαισίων γίνεται δύο φορές το χρόνο. Κάθε καθαρισμός κοστίζει 100.000 Ευρώ, ενώ υπολογίστηκε ότι σε περίπτωση που θα γίνονταν εποχούμενες περιπολίες θα απαιτείτο ένα επιπρόσθετο κόστος ανά χρόνο.
Εκτιμώντας όλες αυτές τις παραμέτρους, η επιλογή των θερμικών καμερών μάλλον κατέληξε ως μονόδρομος. Υστερα από εξέταση του κόστους εγκατάστασης – αλλά ακόμα περισσότερο του Συνολικού Κόστους Κτήσης (ΤCO- Total Cost of Ownership) αποφασίστηκε η επιλογη της Flir και ειδικότερα η προμήθεια 27 Flir θερμικών καμερών: 2 μοντέλα FSR-6, 6 μοντέλα SR-19, 5 SR-35 και 12 SR-50 συνθέτουν ένα θερμικό φράχτη περιμετρικά της εγκατάστασης. Επιπλέον 2 θερμικές κάμερες SR-100 εγκαταστημένες σε βάση τύπου pan/ tilt προσθέτουν έναν επιπρόσθετο βαθμό ασφάλειας στο θερμικό φράχτη. Η Vector Cuatro παρήγγειλε άλλα δύο μοντέλα τα οποία θα λειτουργήσουν σε περίπτωση βλάβης κάποιων από τις προηγούμενες κάμερες. Μέχρι στιγμής βεβαίως δεν έχει χρειαστεί να χρησιμοποιηθούν κάποιες από αυτές.

Παράλληλα έγινε προμήθεια και άλλων υλικών από τη Flir προκειμένου να υλοποιηθεί ένα ολοκληρωμένο σύστημα ασφαλείας: Mονάδες επεξεργασίας βίντεο, συσκευές εισόδου – εξόδου σήματος και φυσικά καταγραφικά (Network Digital Video Recorders). Το λογισμικό που χρησιμοποιήθηκε για τη διαχείριση όλου αυτού του συστήματος είναι το Flir Sensors Manager.

Ο θερμικός φράχτης
Η αρχή λειτουργίας του θερμικού φράχτη είναι ιδιαίτερα απλή. Ολες οι κάμερες εγκαθίστανται κατά μήκος της περιμέτρου. Με τη χρήση του λογισμικού της Flir το οποίο εμπεριέχει και έναν αλγόριθμο video analytics, είναι δυνατό να ανιχνευτεί κάποιος που προσπαθεί να παραβιάσει την περίμετρο. Εαν κάποιος διασχίσει μια προκαθορισμένη γραμμή, τότε θα ενεργοποιηθεί ένα σήμα συναγερμού. Οπότε αυτόματα θα ανάψει ένας φωτεινός προβολέας και θα ηχήσει μία σειρήνα. Ο χειριστής του συστήματος θα μπορεί να δει την εικόνα στην οθόνη του και να αποφασίσει εάν πρόκειται για λανθασμένο συναγερμό ή πραγματικό. Εάν το σήμα αφορά σε πραγματικό συναγερμό ειδοποιείται η αστυνομία που έχει τη δυνατότητα προσέγγισης του σημείου μέσα σε ορισμένα λεπτά.
Κατά μήκος της περιμέτρου είναι εγκατεστημένα 25 σημεία παρατήρησης. Κάθε σημείο αποτελείται από μία σταθερή, αναρτημένη θερμική κάμερα Flir που καλύπτει ένα συγκεκριμένο σημείο της περιμέτρου, μία ηχητική και οπτική ένδειξη συναγερμού και σε ορισμένες περιπτώσεις μία κάμερα CCTV που μπορεί να χρησιμοποιηθεί κατά τη διάρκεια της ημέρας. Σε κάθε σημείο είναι εγκαταστημένος ένας ηλεκτρικός πίνακας για την τροφοδοσία όλων των συστημάτων. Τα δεδομένα από τις θερμικές κάμερες αλλά και τις CCTV κάμερες μεταδίδονται στο Mini Server της Flir. Επίσης η οπτική και ηχητική ένδειξη είναι συνδεδεμένη στο Mini Server μέσω μιας συσκευής εισόδου- εξόδου. Όλα τα σήματα που φτάνουν στο Mini Server μετατρέπονται σε σήματα κατάλληλα για δίκτυα TCP/ IP. Μέσω ενός δικτύου κατασκευασμένου από οπτικές ίνες, όλα τα σήματα μεταφέρονται μέσα από μεγάλες αποστάσεις στο κεντρικό control room. Στο ίδιο δίκτυο LAN είναι συνδεδεμένος ένας υπολογιστής, μέσω του οποίου εκτελείται το πρόγραμμα FLIR Sensors Manager και εμφανίζει τις εικόνες των θερμικών καμερών. Επίσης σε αυτόν τον υπολογιστή παραμετροποιούνται οι συνθήκες για την ενεργοποίηση των συναγερμών που στέλνονται στις μονάδες επεξεργασίας βίντεο (Flir Systems Video Processing Units) και οι οποίες αναλύουν συνεχώς τα δεδομένα που έρχονται από τις κάμερες. Εάν διακρίνουν ένα περίεργο συμβάν, τότε στέλνουν ένα σήμα στο σημείο παρατήρησης που προκαλεί και την ένδειξη συναγερμού. Ο Mini Server στέλνει ένα σήμα στη συσκευή εισόδου – εξόδου, με αποτέλεσμα να ενεργοποιείται η οπτική και ηχητική ένδειξη. Την ίδια ακριβώς στιγμή ο χειριστής θα λάβει στην οθόνη του την εικόνα από την κάμερα που προκάλεσε το συναγερμό, ώστε να προχωρήσει στις απαραίτητες ενέργειες.
Τα δικτυακά καταγραφικά της Flir που είναι εγκατεστημένα στο κεντρικό control room και συνδεδεμένα στο LAN, καταγράφουν συνεχώς τις εικόνες από όλες τις θερμικές κάμερες και έχουν τη δυνατότητα να αποθηκεύουν όλες τις εικόνες για διάρκεια 15 ημερών.

Βέλτιστη επιλογή
Η εμπειρία από το έργο που κατασκευάστηκε αποδεικνύει ότι ο συνδυασμός των θερμικών καμερών Flir με την τεχνολογία video analytics υπό τη διαχείριση του λογισμικού Flir Sensors Manager, ανταποκρίνεται πλήρως στις απαιτήσεις της εφαρμογής. Πλέον, είναι δυνατή η ανίχνευση ενός εισβολέα από αρκετά μεγάλη απόσταση. Επίσης οι θερμικές κάμερες μπορούν να παρέχουν πολύ μεγαλύτερη πληροφορία σε λογισμικά video analytics από ό,τι οι συμβατικές CCTV κάμερες,
αποτελώντας μία πρόταση οικονομικά συμφέρουσα και ταυτόχρονα πολύ αποδοτική. Αυτό εξάλλου αποδεικνύει και η εμπειρία από άλλα φωτοβολταϊκά πάρκα που διαχειρίζεται η εταιρεία, όπου η σύγκριση βαίνει σαφώς υπέρ της επιλογής των θερμικών καμερών. Οπότε για μελλοντικά φωτοβολταικά πάρκα θα ακολουθήσουν την ίδια επιλογή, ενώ ακόμα και στις υφιστάμενες εγκαταστάσεις που διαχειρίζονται – όταν απαιτηθεί η αντικατάσταση των εγκατεστημένων συστημάτων επιτήρησης – θα τοποθετήσουν συστήματα θερμικών καμερών.

FLIR APPLICATION STORY
"Abertura Photovoltaic solar plant chooses FLIR Systems thermal imaging cameras to protect the perimeter."