Prüfung von Photovoltaik-Anlagen mit Wärmebild: Schnell und zuverlässig aus der Luft mit Hilfe der Drohnen-Thermographie

Die Prüfung von Photovoltaikanlagen durch elektrische Messungen ist eine aufwändige und zudem sehr zeitintensive Angelegenheit. Bei Dachanlagen, egal welcher Größe ist dazu auch häufig die Errichtung eines Gerüsts, mindestens aber einer vorschriftsmäßigen Absturzsicherung notwendig.  Die dadurch entstehenden Kosten schrecken die meisten, wenn nicht alle Anlagenbetreiber von regelmäßigen Prüfungen ab.

In vielen Fällen ist die Überprüfung einer PV-Anlage sogar einmal pro Jahr vorgeschrieben: Nicht nur dann, wenn der Betreiber der Anlage nicht gleichzeitig der Besitzer des Dachs ist, auf dem sich die Anlagen befindet. Gemäß VDE 0100 Teil 712 gilt nämlich eine PV Anlage als eine Anlage „besonderer Art“… Unabhängig von Vorschriften möchte aber doch sicher niemand, dass defekte Einzelzellen oder auch ganze Module oder gar Strings anstatt elektrische Energie zu erzeugen, diese sogar verbrauchen. Denn nur knapp ein Viertel aller Anlagen in Deutschland sind frei von Fehlern, d.h. durch regelmäßige Prüfung und dem Austausch defekter Module könnten über 75% aller Anlagen in Deutschland zum Teil deutlich mehr Energie liefern

Was passiert, wenn eine Zelle „defekt“ ist? Defekte Zellen kehren ihr „Verhalten“ quasi um und verbrauchen elektrische Energie aufgrund einer Erhöhung ihres elektrischen Widerstands, was dazu führt, dass sich diese im Vergleich zu den intakten Zellen erwärmen. Der Temperaturunterschied zwischen defekten und intakten Zellen kann im Hochsommer, bei maximaler Sonneneinstrahlung schnell 30°C und mehr betragen. Dabei kann es dann auch im Extremfall „brandgefährlich“ werden und die Module fangen Feuer. Was das bei einer Dachanlage bedeutet, muss hier nicht weiter erklärt werden.

Geradezu als revolutionär erscheint die Möglichkeit, diese Temperaturunterschiede mit Hilfe einer Wärmebildkamera zu erfassen. Die Wärmebildkamera, wir setzen dabei einen Kameratyp mit einer Auflösung von 640 x 512 Pixel ein, erfasst mit jedem einzelnen Pixel die entsprechende Infrarot-Wärmestrahlung der zu messenden Oberfläche. Das System errechnet aus der erfassten Wärmestrahlung in Echtzeit Temperaturwerte, die als Wärmebild farbig dargestellt, gespeichert und später präzise ausgewertet werden können.

Die Thermographie, so der Fachbegriff für die auf Wärmestrahlung basierende Temperaturmessung, ist somit bestens geeignet, Photovoltaikanlagen hinsichtlich Ihrer Oberflächentemperatur von Modul zu Modul und von Zelle zu Zelle zu überprüfen und etwaige thermische Auffälligkeiten, also Schäden, sofort zu erkennen.

Mit einer handgehaltenen Wärmebildkamera bräuchte man noch immer eine Hebebühne, ein Gerüst oder eine Leiter sowie eine Absturzsicherung um überhaupt auf ein Dach zu gelangen. Zudem ist aber auch der Aufnahmewinkel des Wärmbilds für dessen Aussagekraft von entscheidender Bedeutung. Um das richtig, und auch entsprechend der einschlägigen Richtlinien zu machen, muss man die Wärmebildkamera schon einige Meter und im richtigen Winkel über den Modulen positionieren…

Jetzt kommt die UAV-Anwendung ins Spiel! Mit Hilfe einer Profidrohne, einem Octocopter, fliegen wir mit der Wärmbildkamera langsam und in einer Höhe von zehn bis 15 Metern über die Module. Die Oberflächentemperatur der Module sehen wir neben vielen anderen Parametern in Echtzeit als Wärmebild auf dem Bildschirm, während wir bis zu neun mal pro Sekunde knapp 330.000 Einzelmesswerte speichern. Jeder Hotspot, aber auch jede Anschlussdose ist schon während des Flugs auf dem Monitor zu sehen. Damit wir bei der Analyse der Daten, gerade bei großen Anlagen den Überblick behalten, machen wir parallel zur Thermografie auch noch „normale“ Bilder. Diese helfen im Übrigen auch, Verschmutzungen oder mechanische Beschädigungen von Modulen oder einzelnen Zellen zu sehen. Außerdem kann damit schnell zwischen einem Hotspot und der Reflektion der Sonne unterschieden werden.

All das passiert, während die PV-Anlage weiter Strom produziert, ohne Gerüstbau, Hubsteiger usw. Die Befliegungsdauer richtet sich natürlich nach der Anlagengröße. In der Regel erfassen wir bei langsamer Fluggeschwindigkeit, bei manuellem Flug und idealen Bedingungen etwa 10 Module pro Sekunde, bei Großanlagen werden die Flugrouten über die Wegpunktnavigation programmiert, sodass das Abfliegen der Module vollautomatisch und hoch effizient möglich ist.

Die Auswertung der Wärmebilddaten und die Zusammenfassung der Erkenntnisse und Folgerungen in einem qualifizierten Thermographie-Bericht erfolgt im Anschluss und stellt erfahrungsgemäß den zeitlich größten Aufwand dar. Aufgrund der Aufnahme von radiometrischen Wärmebildern können bei der Auswertung nachträglich sowohl Parameter korrigiert werden, wie auch z.B. die Temperaturskala oder Farbpalette der Wärmebilder optimiert werden. Neben der Erfahrung in der Befliegung einer Vielzahl von PV-Anlagen ( von der Dachanlage eines Einfamilienhauses bis hin zur großen Industrieanlage) ist vor allem die Qualifikation als zertifizierter Thermograph ein „Muss“, denn beides ist maßgeblich für ein richtiges Ergebnis entscheidend!

Für die qualifizierte Thermographie einer Photovoltaikanlage ist gemäß VATh-Richtlinie eine Einstrahlungsleistung der Sonne von mindestens 600 W/m² auf der zu untersuchenden Anlage erforderlich. Diese Leistung ist selbst im Winter an klaren, wolkenfreien Tagen um die Mittagszeit, an nach Süden ausgerichteten Anlagen mit einer Neigung ab etwa  30°vorhanden. Bei nach Osten und/oder Westen gerichteten Modulen, sowie Anlagen, die eine geringere Neigung aufweisen, führen wir die PV-Anlagen Thermographie in der Regel im Zeitraum März bis Oktober durch.

Während wir noch die schönen, sonnigen Herbsttage für Befliegungen von PV-Analgen nutzen, planen wir gemeinsam mit unseren Partnern bereits Aufträge für 2018. Verschenken Sie keine Sonnenenergie und Nutzen auch Sie unseren technologischen Vorsprung!  Für weitere Informationen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung und beraten Sie sehr gerne!

Email: info@videographics.de  Tel: 08104 8889810

2017-11-12T12:39:31+00:00 23/10/2017|