Überprüfung von Solarmodulen von der Fertigung bis zur Instandhaltung
Wärmebildkameras: Allrounder in der PV
Mit Wärmebildkameras lässt sich die Leistungsfähigkeit von Solarmodulen während der Fertigung oder nach der Montage prüfen. Sie erfassen rasch große Bereiche und zeigen Auffälligkeiten deutlich an; zudem lassen sich montierte Module im laufenden Betrieb untersuchen. Doch worauf kommt es bei den Messungen konkret an?
In Forschung und Entwicklung sind Wärmebildkameras bereits ein gängiges Werkzeug zur Überprüfung von Solarzellen und -modulen. Für diese technisch anspruchsvollen Messungen kommen meist Hochleistungskameras mit gekühlten Detektoren unter kontrollierten Laborbedingungen zum Einsatz. Aber der Einsatz von Wärmebildkameras für die Untersuchung von Solarmodulen beschränkt sich nicht allein auf die Forschung. »Ungekühlte Wärmebildkameras unterstützen immer öfter die Qualitätskontrolle von Solarmodulen vor der Montage und die regelmäßigen Kontrollen im Rahmen der vorbeugenden Wartung nach der Montage«, erklärt Thomas Jung, Sales Manager Distribution Central Europe von FLIR Systems in Frankfurt. »Weil diese preiswerten Kameras nicht viel wiegen und sich einfach bedienen lassen, sind sie vor Ort flexibel einsetzbar. Mit ihnen lassen sich potentielle Probleme aufspüren und beheben, bevor es zu Störungen oder gar Ausfällen kommt.«
Und doch eignet sich nicht jede Wärmebildkamera für die Kontrolle von Solarzellen. Außerdem müssen einige Regeln und Richtlinien beachtet werden, damit die Untersuchung erfolgreich ist und keine falschen Schlüsse gezogen werden. Die folgenden Beispiele beruhen auf PV-Modulen mit kristallinen Solarzellen, aber die Regeln und Richtlinien gelten genauso für die thermografische Untersuchung von Dünnschichtzellen, weil beiden dieselben Prinzipien zugrunde liegen.
Die Voraussetzungen
Für die Aufnahme korrekter und aussagekräftiger Wärmebilder an installierten Modulen sollten bestimmte Bedingungen und Messverfahren eingehalten werden:
- Es sollte eine ausreichende Sonneneinstrahlung vorliegen (mindestens 500 W/m2 – nach Möglichkeit eine Strahlungsintensität von mehr als 700 W/m2 )
- Der Betrachtungswinkel muss innerhalb der sicheren Grenzwerte liegen (zwischen 5 und 60°)
- Abschattung und Reflexionen müssen vermieden werden (z.B. durch wechselnde Bewölkung, höhere Gebäude in der Umgebung, etc.)
- Eine geeignete Wärmebildkamera mit dem richtigen Zubehör sollte verwendet werden.
Betrachten wir die einzelnen Faktoren etwas genauer. Während des Entwicklungs- und Fertigungsprozesses werden die Solarzellen entweder elektrisch oder mithilfe von gepulstem Licht getriggert. Dies sorgt für einen ausreichenden thermischen Kontrast, um genaue thermografische Messungen zu gewährleisten. Dieses Verfahren kann jedoch vor Ort nicht angewendet werden, und die Energiezufuhr geschieht einzig durch die Sonneneinstrahlung. »Um bei einer Inspektion von Solarzellen vor Ort einen ausreichenden thermischen Kontrast zu erzielen, ist eine Sonneneinstrahlung von 500 W/m2 und mehr erforderlich«, verdeutlicht Jung. »Ein optimales Ergebnis ergibt sich bei einer Strahlungsintensität von 700 W/m2.« Die Sonneneinstrahlung beschreibt die momentane Energieeinwirkung auf eine Fläche in der Einheit kW/m2 und lässt sich entweder mit einem Pyranometer (für globale Sonneneinstrahlung) oder einem Pyrheliometer (für direkte Sonneneinstrahlung) messen. Dabei üben Standort und lokale Wetterbedingungen einen großen Einfluss aus. Auch niedrige Außentemperaturen können den thermischen Kontrast erhöhen.
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