Einsatz von Wärmebildkameras bei Photovoltaikanlagen

Photovoltaikanlagen sollen Jahrzehnte lang ihre Aufgabe erfüllen. Leider kommt es im Alterungsprozess zu diversen Defekten und sogar Teilausfällen. Viele dieser Defekte sind zurückzuführen auf die Boom-Zeit der Solaranlagen. Weniger qualifiziertes Personal im Einsatz führte zu Konsequenzen die heute noch wahrzunehmen sind – von unzureichenden Solarerträgen und Verarbeitungsfehlern hin zu Sicherheits- und Brandrisiken. Aber auch ein Blitzeinschlag kann Defekte sorgen. Um optisch schnell und unkompliziert Unregelmäßigkeiten zu erkennen setzt man Wärmebildkameras ein. Durch Wärmebildkameras werden thermische Auffälligkeiten schnell lokalisiert, sodass sie behoben werden können.

Prüfung einer Photovoltaikanlage

Einfach, schnell und effizient werden Photovoltaikanlagen mit Wärmebildkameras geprüft. Dabei werden im laufenden Betrieb thermische Unregelmäßigkeiten ausfindig gemacht, die auf Defekte hindeuten.

Es ist wichtig, dass die Solaranlage dabei in Betrieb ist und Sonnenenergie umwandelt, sonst kommt es zu keiner Erhitzung der einzelnen Module. Der Richtwert liegt bei 50 % der Nennleistung.

Normalbefund

Als Normalbefunde werden gutartige Unregelmäßigkeiten bezeichnet. Auf dem Display der Wärmebildkamera sind weiße Stellen zu erkennen. Es handelt sich dabei um Verschraubungen, Grundgerüste der Anlage und auch Anschlussboxen (meist auf der Rückseite der Anlage angeschlossen). Normalbefunde sollen ignoriert werden in der Analyse.

Hot-Spots und Defekte

Hot-Spots und Defekte werden erkannt, durch die Fähigkeit der Wärmebildkamera Temperaturunterschiede wahrzunehmen. Dafür ist eine thermische Empfindlichkeit von 100 mK ausreichend. Die thermische Empfindlichkeit beschreibt die kleinste Temperaturdifferenz, die man mit der Kamera wahrnehmen kann.

Es wird immer einige kleinere thermische Unterschiede geben. Sobald allerdings größere Unterschiede sichtbar sind, Abweichungen von 2 K, sollte die besagte Stelle genauer untersucht werden.

Bei Defekten steigt manchmal der Gesamtwiderstand der Zelle an. Die Zellen sind in Reihenschaltung gesetzt um eine hohe Spannung abzugeben. Dadurch fließt durch alle Zellen der gleiche Strom. Bei der defekten Zelle führt der erhöhte Widerstand zur Erwärmung, wodurch der Defekt auf der Wärmebildkamera deutlich sichtbar wird.

Defekte können auch durch einen Blitzschlag entstehen. Dabei werden die Bypassioden zerstört. Sie sind durch starke Erhitzung sichtbar auf den IR-Bildern.

Hot-Spots zeigen heiße Stellen im Siliziumhalbleiter. Sie werden punktartig, im „Masern“-Muster, sichtbar auf der Wärmebildkamera.  

Handhabung des Gerätes

Für die einfache thermische Anforderung einer Prüfung von Photovoltaik- bzw. Solarmodulen kann man vom, teilweise, hohen Funktionsumfang der Wärmebildkameras absehen.

Wichtig ist, dass der Emissionskoeffizient bei der Wärmebildkamera eingestellt ist und auf das zu untersuchende Objekt angepasst. Dieser beschreibt wieviel Wärme ein Objekt, verglichen mit einem schwarzen Körper (idealisiertes Material, das Wärme perfekt absorbiert und reflektiert) abgibt.

Das FOV (field of view) spielt eine ebenso wichtige Rolle. Es bezeichnet den Ausschnitt den eine Kamera von dessen Umgebung aufzeichnen kann. Geräte die einen kleinen FOV haben sind eher für kleine Objekte mit großen Abständen geeignet und vice versa.

Kauf einer Wärmebildkamera

Beim Kauf einer Wärmebildkamera ist darauf zu achten, dass man ein großes Sichtfeld hat. Damit kann man aus der Nähe große Module kontrollieren. Auch muss die Kamera einen hohen Temperaturbereich abdecken. Zudem ist eine hohe Sensor-Auflösung essenziell für die Prüfung von Photovoltaik- und Solaranlagen. Im Vergleich zu schadenhaften Dämmungen am Haus, ist bei der Elektronik Detail gefragt – eine Mindestauflösung von 300 x 200 Pixel sollte es sein.