Fehlersuche an Photovoltaikanlagen mithilfe von Wärmebildkameras 1

Mit der steigenden Zahl installierter Systeme, die schon ein paar Jahre hinter sich haben, wird die Überprüfung von Altanlagen ein immer wichtigeres Aufgabenfeld. Thermografiekameras, mit denen Solarteure die für ihre Arbeit wichtigen Ergebnisse erzielen können, gibt es immer günstiger am Markt zu kaufen.

Installateure, die in die Zukunft schauen, müssen zur Kenntnis nehmen, dass ihr Aufgabengebiet nicht nur auf die reine Errichtung von Photovoltaikanlagen beschränkt bleiben wird. Bei der Überprüfung von Altanlagen lässt sich mit Wärmebildkameras viel Zeit und Geld sparen, und auch bei der Errichtung von neuen Anlagen leisten diese Messkameras im Hinblick auf Qualitäts- und Produktivitätssicherungen ihren Beitrag.

Die Thermografie ist ein Bild gebendes Messverfahren, das Wärmestrahlung sichtbar macht. Den Installateur von Photovoltaikanlagen unterstützt diese Technik beim Aufspüren von Herstellungsfehlern, Transportschäden, Montagefehlern sowie von Schäden, die erst im Betriebszustand entstehen. Diese Fehler werden einfach lokalisiert, höhere Temperaturunterschiede weisen auf den Fehler hin. Sich anbahnende Defekte, wie heiße Lötstellen, Degradationen am Einkapselmaterial, Haftungsfehler oder Einfluss von Feuchtigkeit werden erkannt, bevor sich ernsthafte Probleme ergeben.

Studien durch das bayerische Zentrum für angewandte Energieforschung (ZAE) haben gezeigt, dass die Thermografie sehr gut geeignet ist zur zerstörungsfreien Prüfung von bestehenden und neuinstallierten Photovoltaikanlagen. Im Test wurden vielfältige Defekte an sämtlichen elektrischen Komponenten gefunden, wie Bypass-Dioden, Fehler an Verbindern, mechanische Schäden wie Delamination oder Zellbruch, Verschmutzungen des Generators, der Steckverbindungen und der Wechselrichter. Das „smarte“ an diesem Verfahren ist die Einfachheit: Mit einem Kamera-Schwenk ist der Fehler lokalisiert, wo sonst langwierige Kennlinien-Messungen jedes Moduls die Zeit und das Geld rauben!

Für aussagefähige Messungen an Solaranlagen sollten gewisse Faktoren erfüllt sein: Eine Messung sollte bei höheren Einstrahlungswerten durchgeführt werden. Der Orientierungswert ist 500 W/qm, es werden hierdurch ausreichend starke elektrische Ströme und somit hinreichend aussagekräftige Temperaturunterschiede in den Modulen erreicht.

Die Module müssen sich unter Last befinden, es können auch Schlussfolgerungen bei Modulen unter Kurzschluss gezogen werden. Es ist für die Inspektion ein wolkenloser Himmel von Vorteil, um keine Reflektionen von Wolken im Modul zu entdecken.

Bei der Messung selbst spielt die Ausrichtung der Wärmebildkamera eine wichtige Rolle. Das Objektiv sollte möglichst senkrecht zum Modul ausgerichtet werden. Es gelten die optische Gesetze der Umlenkung: Einfallwinkel zu Ausfallwinkel. Die Sonne sollte nicht als Reflektion im Bild sein. Um eine Verschattung durch den Aufnehmers zu vermeiden, ist die Messung um die Mittagszeit ideal.

Aufgeständerte Module können auch von der Rückseite aufgenommen werden, prinzipiell sind hier dieselben Schäden wie auf der Vorderseite zu finden. Bei der rückseitigen Betrachtung werden auch die Bypass-Dioden in der Anschlussdose sichtbar, sie sind bei entsprechender Wärmeleitung aber auch an der Vorderseite erkennbar.

Die richtige Kamera

Es lassen sich ohne weiteres Wärmebildkameras ab 20000 Pixel mit qualitativ hochwertigen Optiken für die Inspektion der Module verwenden. Kameras mit höherer Detektor-Auflösung (ab 80000 Pixel) lassen größere Messabstände zu, und es kann der digitale Zoom eingesetzt werden.

Ein wichtiger Punkt ist die Orientierungshilfe mittels visuellem Bild. Ein Laserpointer leistet auf Grund der Helligkeit und Verspiegelung der Moduloberfläche keine wirklichen Dienste. Gegen die hohe Umgebungshelligkeit ist eine Verschattung des Displays oder ein separates Okular für die deutliche Ablesbarkeit von Vorteil.

Der zielgerichtete Einsatz von Infrarotkameras in der Photovoltaik ist eine gute Möglichkeit der schnellen, großflächigen, berührungslosen und zerstörungsfreien Fehlerortung. Damit bieten sich Wärmebildkameras zur Charakterisierung und Fehleranalyse von PV-Modulen und Komponenten im Labor und im Feld an. Gute Kameras gibt es zum Beispiel von Fluke, Flir und Testo.

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