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Vor einigen Jahren gab es kaum Photovoltaik-
Anlagen. Besonders durch die staatlichen Förderungen haben die PV-
Anlagen enorm zugenommen. Gerade bei Inbetriebnahmen von Solaranlagen
oder zur turnusmäßigen Kontrolle ist die Thermografie ein wichtiges und
aussagekräftiges Hilfsmittel. Kein anderes Messverfahren
ist in der Lage, Leistungsverluste von wenigen W [Watt] in einem PV-
Modul zu erkennen. Anlagenüberwachungssysteme wie z.B. Datenlogger können
momentan keine Verluste (Fehler) von unter 1.000 W finden, was für die
Infrarotmessungen kein Problem darstellt. Es ist keine Seltenheit, dass
Fehler (Verluste) erst bei der Abrechnung bemerkt werden. Auch kleine
Fehler in den PV- Modulen führen in der Summe zu nicht unerheblichen
Ertragsverlusten in der gesamten Anlage. Ebenfalls können bei den
Montagen von Solaranlagen oder dem Transport der einzelnen Module schon
feine Haarrisse in den Gläsern der Module entstehen, in welche mit der
Zeit Feuchtigkeit eindringt. Diese Feuchtigkeit kann dann zur Oxidation
und Zerstörung der Gridfinger (Verbindungen
zwischen den einzelnen Zellen) innerhalb der Solarmodule führen. Frost
führt dann meist zu weiteren Schäden.
Ein Solarmodul besitzt meist 3 Substrings (Stränge in Reihe geschalteter
Zellen). Fällt jetzt nur eine Zelle aus, so arbeitet die gesamte
Aneinanderreihung der einzelnen Zellen nicht mehr. In diesem Fehlerfall
überbrücken Bypassdioden den fehlerhaften
Substring, da ansonsten das gesamte Solarmodul ausfallen würde. Somit
geht nur 1/3 der Gesamtleistung des Solarmodules verloren. Auch diese
Fehler können mittels Infrarotmessungen schnell und sicher geortet
werden.
Im unteren 3 Infrarotbilder von defekten
Solarmodulen, integriert in einer großen PV- Anlage. Neben falsch oder
gar nicht angeschlossenen Solarmodulen, können die Fehler im Solarmodul
selbst oder auch in den Wechselrichtern liegen. Nicht selten gehen
Solarmodule auch durch Vandalismus oder Hagelkörner zu Bruch, wie es die
unteren beiden Fotos zeigen.
Zur Untersuchung von Solaranlagen sollte eine
Globalstrahlung von mindestens 600 W/m² (idealerweise 800 - 1000W/m²)
vorhanden sein, damit Fehlerstellen im Infrarotbild auch gut sichtbar werden.
Zwischen 50° und 80° sollte der Messwinkel zu
den einzelnen PV- Modulen betragen. Messwinkel
unter 30° sind wenig sinnvoll, da die bei der Messung von Glas stark
gerichtete Strahlung sonst unnötig Probleme bereitet. Daher sind meist
Hebebühnen oder Teleskopmaste notwendig, um die Anlagen in einem
optimalen Messwinkel untersuchen zu können.
Solaranlagen, welche auf Flachdächern montiert sind, können nur mit
solchen Techniken untersucht werden. Bei großen Solaranlagen werden die
Messungen über einen Helikopter wirtschaftlich.
Meist sind verschiedene Objektive von Weitwinkel- bis zum Teleobjektiv
notwendig und die Infrarotkamera sollte eine Auflösung von 640x480
Bildpunkten = 307.200 Messpunkte aufweisen, um
auch in großen Entfernungen kleine Fehlerstellen sicher lokalisieren zu
können. Die Fehlerstellen im unteren Infrarotbild mit dem starken
Grauanteil konnten durch die hohe Messpunktanzahl
so z.B. 4- fach vergrößert werden, ohne dass ein nennenswerter
Qualitätsverlust und somit Informationsverlust sichtbar wird.
Sichtprüfungen, Strom-, Spannungs- und Kennlinienmessungen geben bei
komplizierten thermografisch lokalisierten Fehlerstellen weitere Hinweise
zu den Ursachen von Ertragsverlusten von Photovoltaik- Anlagen.
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