Photovoltaikanlagen haben oft eine geplante Lebensdauer von mehreren Jahrzehnten. Dabei sind sie diversen Alterungsprozessen ausgesetzt, die zu lokalen Defekten oder sogar Teilausfällen führen können.

Diese Defekte sind mit dem bloßen Auge nicht immer erkennbar oder elektrisch effizient messbar. Wärmebildkameras können jedoch zeitsparend kleinste Temperaturunterschiede bei Solarmodulen aufspüren.

Sehen Sie im Folgenden den Praxis-Einsatz einer Wärmebildkamera auf einer Freilandanlage.

Wärmebildkameras zum Erkennen von Hot-Spots und lokalen Defekten

Ausfall einer Solarzelle im IR-Bild sichtbar.

Ausfall einer Solarzelle im IR-Bild sichtbar.

Freilandanlagen können gibt es in verschiedensten Skalen, was die regelmäßige Kontrolle und Fehlersuche aufwendig machen kann. Die Thermografie kann eine Routinekontrolle oder eine gezielte Analyse wesentlich beschleunigen, da mit Wärmebildkameras optisch schnell Unregelmäßigkeiten sichtbar gemacht werden können.

Voraussetzung dafür ist, dass man eine Wärmebildkamera mit einem relativ großen Sichtfeld hat, damit man aus der Nähe große Module betrachten kann. Man geht dann mit der Wärmebildkamera Reihe für Reihe auf der Freilandanlage mit ständigem Blick auf das Infrarotbild durch.
Damit man etwaige Problemstellen überhaupt entdecken kann, müssen die einzelnen Module und Zellen Sonnenenergie umwandeln. Sonst kommt es zu keiner belastungsabhängigen Erwärmung und damit auch zu keiner Abhängigkeit des IR-Bildes von der Funktionstüchtigkeit der Solarzellen. Ein guter Richtwert ist mindestens 50 % der Nennleistung.

PV-Anlage

Besonders im Winter sollte man den Modulen Zeit geben sich ausreichend zu Erwärmen. Natürlich beeinflussen selbst kleine Schnee- und Eisreste sowie Dreck und Schatten das Messbild.

Normalbefund

PV-Anlage KabelNormalerweise sollten im IR-Bild keine Unregelmäßigkeiten erkennbar sein. Ausnahmen bilden zum Beispiel Punkte, an denen die Solarmodule an Träger befestig sind und auch Anschlussboxen, die oftmals auf der Rückseite der Module angebracht werden.

Diese haben einen isolierenden oder wärmeleitenden Effekt und verändern damit das IR-Bild. Auf dem Wärmebild sollten diese Stellen aber regelmäßig auftauchen und können ignoriert werden.

Normalbefund mit der Wärmebildkamera

Solaranlage Normalbefund.

Hier sehen Sie eine Videoaufnahme, wo ein kompletter Träger mittels einer Wärmebildkamera abgesucht wird. Es wurden keine Defektstellen gefunden.

 
 

Ausfälle und Hot Spots

Solarzellen Module

Solarzelle.

Entscheidend für die Fähigkeit Temperaturunterschiede zu erkennen, ist die sogenannte thermische Empfindlichkeit der Wärmebildkamera. Ein Wert kleiner 100 mK ist für diese Einsatzzwecke ausreichend.

Kleine Temperaturunterschiede deuten entweder auf kleine Fertigungsabweichungen oder leider möglicherweise auf sich anbahnende Ausfälle hin. Größere thermische Abweichungen von 2 K und mehr sollten immer genauer untersucht werden.

Solarzelle mit erhöhter Temperatur.

Solarzelle mit erhöhter Temperatur.

Treten lokale Defekte auf, führt dies in manchen Fällen dazu, dass der Gesamtwiderstand einer Zelle ansteigt. Da aber die Zellen meist in Reihenschaltung betrieben werden um eine hohe Spannung abzugeben, fließt durch alle derselbe Strom. Bei der Zelle mit Defekten führt der erhöhte Widerstand zu einer erhöhten thermischen Emission. Dies ist dann auch auf dem IR-Bild erkennbar.

Hot Spots sind lokal sehr begrenzte Erwärmungen und sind im Infrarotbild als Punkte erkennbar. Dabei ist nicht notwendigerweise die gesamte Zelle in einem Strang betroffen. Vielmehr gibt es punktartige heiße Stellen im Siliziumhalbleiter. Mehrere Hot Spots häufen sich nicht selten in einer Zelle und führen zu einem “Masern”-Muster.

Um kleinste Hot Spots zu entdecken sind Wärmebildkameras mit hoher Sensor-Auflösung klar im Vorteil. Mindestens 300 x 200 Pixel (besser 640 x 480 Pixel) sind hier empfehlenswert.

Fazit – Einsatz von Wärmebildkameras bei Photovoltaikanlagen

Photovoltaik WärmebildkameraWärmebildkameras können diagnostisch unterstützend auf Solar-Freilandanlagen eingesetzt werden. Mit genügend hoher Sensor-Auflösung und kleiner thermischen Empfindlichkeit können kleinste Defekte zeitsparend entdeckt werden.

Verdachtsfälle können sofort genauer untersucht und dokumentiert werden. Auch Kabel und Schaltkästen, sowie Wechselrichter und Trafos können natürlich bei der Untersuchung ebenfalls thermisch überprüft werden. Der Einsatz von Wärmebildkameras ist für Betreiber älterer Anlagen in jedem Fall eine Überlegung wert!