Begriff
Elektrolumineszenz bei Solarmodulen
Die Elektrolumineszenz bringt ein Solarmodul im Infrarotbereich zum Leuchten, um Mikrorisse und inaktive Zellen zu fotografieren, die mit bloßem Auge nicht zu sehen sind.
Begriff
Thermografie von Solarmodulen
Die Photovoltaik-Thermografie ist die Inspektion einer Solaranlage mit einer Infrarotkamera, während die Anlage Strom erzeugt. Da sich eine fehlerhafte Zelle oder Verbindung stärker erwärmt als ihre Nachbarn, zeigt das Bild, wo die Fehler liegen: Hotspots, aktive Bypass-Dioden, abgetrennte Strings und lose Verbindungen. Die technische Spezifikation IEC TS 62446-3 legt fest, wie sie durchzuführen ist.
Kurz gefasst
- Sie erfolgt bei laufender Anlage und guter Einstrahlung: Die Anlage muss nicht abgeschaltet werden.
- Sie findet, was das Monitoring nicht sieht: eine Zelle, eine Diode oder einen Steckverbinder.
- Maßgeblich ist die IEC TS 62446-3:2017.
- Sie zeigt, wo eine Anomalie vorliegt; die Ursache wird mit I-U-Kennlinien oder Elektrolumineszenz bestätigt.
So funktioniert sie
Eine intakte Solarzelle wandelt einen Teil des Lichts in Strom und den Rest in Wärme um, und zwar gleichmäßig. Ist eine Zelle gerissen, verschattet oder schlecht angeschlossen, erzeugt sie keinen Strom mehr und beginnt, den Strom ihrer Nachbarn in Wärme umzusetzen: Sie erwärmt sich. Dasselbe geschieht bei einem Steckverbinder mit schlechtem Kontaktdruck oder einer überlasteten Sicherung.
Eine Infrarotkamera zeigt diese Temperaturunterschiede als hellere Flecken. Die Inspektion erfolgt von Hand, indem die Reihen abgegangen werden, oder bei großen Anlagen per Drohne.
Was eine Thermografie zeigt
| Was das Bild zeigt | Wahrscheinliche Ursache |
|---|---|
| Eine Zelle, die deutlich wärmer ist als die übrigen | Hotspot durch gerissene Zelle, anhaftenden Schmutz oder Teilverschattung |
| Ein Drittel des Moduls ist wärmer | Bypass-Diode aktiv oder defekt |
| Ein ganzes Modul, das etwas wärmer ist als seine Nachbarn | Modul im Leerlauf: Es liefert keine Energie |
| Eine ganze Reihe ist wärmer | String abgetrennt oder Sicherung ausgelöst |
| Anschlussdose oder Steckverbinder heiß | Schlechte Verbindung, Lichtbogengefahr |
| Ränder des Modulfelds mit heißen Zellen in einem Muster | Mögliche potenzialinduzierte Degradation (PID) |
Was die Norm sagt
Die IEC TS 62446-3:2017 behandelt die Freiluft-Thermografie von Modulen und der übrigen Anlage (Kabel, Kontakte, Sicherungen, Schalter, Wechselrichter und Batterien) im Betrieb und bei natürlichem Sonnenlicht. Sie legt Anforderungen fest an:
- Die Messausrüstung.
- Die Umgebungsbedingungen während der Inspektion.
- Das Verfahren und den Inhalt des Berichts.
- Die Qualifikation des Personals.
- Eine Matrix zur Klassifizierung der thermischen Anomalien.
Sie unterscheidet zwei Stufen. Die vereinfachte Inspektion prüft, ob Module und Komponenten funktionieren, und verlangt eine geringere Qualifikation. Die detaillierte Inspektion erlaubt Rückschlüsse auf die Qualität der Module.
Wann sie sinnvoll ist
- Bei der Abnahme einer neuen Anlage, um einen Ausgangszustand festzuhalten.
- Einmal im Jahr, als Wartungspraxis.
- Wenn der Ertrag ohne Erklärung sinkt.
- Bevor eine Garantie abläuft.
- Vor dem Kauf oder Verkauf einer Anlage.
Was sie nicht leistet
Die Thermografie sagt, wo ein Problem liegt, aber nicht immer, welches es ist und wie viel Energie es kostet. Ein Mikroriss, der noch keine Wärme erzeugt, ist nicht zu sehen. Deshalb kombiniert ein Audit sie mit I-U-Kennlinien, die die tatsächliche Leistung eines Strings messen, und in Garantiefällen mit Elektrolumineszenz.
Häufige Fragen
Was häufig gefragt wird
Muss die Anlage für eine Thermografie abgeschaltet werden?
Nein. Sie erfolgt bei laufender Anlage und guter Einstrahlung, denn Fehlerstellen erwärmen sich nur, wenn Strom fließt.
Ist eine Thermografie per Drohne sinnvoll?
Ja, vor allem bei großen Anlagen oder schwer zugänglichen Dächern. Eine Abschlussarbeit der Universidad Técnica Federico Santa María untersuchte, welche Anforderungen die Luftthermografie bei Freiflächen- und Dachanlagen erfüllen muss. Die Inspektion von Hand bleibt für Anschlussdosen und Schaltschränke nützlich.
Wie oft wird sie durchgeführt?
Als allgemeine Praxis einmal im Jahr und immer dann, wenn der Ertrag ohne klare Ursache sinkt oder bevor eine Garantie endet.
Quellen
Woher die Daten stammen
- IEC TS 62446-3:2017, Photovoltaic (PV) systems – Requirements for testing, documentation and maintenance – Part 3: Photovoltaic modules and plants – Outdoor infrared thermography.
- Inspektion auf Basis von Luftthermografie für Photovoltaikanlagen auf Dächern, Abschlussarbeit der Universidad Técnica Federico Santa María.
- Prüfungen von Photovoltaikanlagen, TÜV SÜD: empfiehlt die Thermografie mindestens einmal im Jahr.
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