Kurz gesagt
Die Wärmebildkamera-Prüfung einer Solaranlage liest an der laufenden Anlage die Oberflächentemperatur von Modulen und Verbindungen und findet so Hotspots, Zellrisse, defekte Steckverbinder und PID-Verdacht, ohne die Anlage abzuschalten. Dafür müssen die Anlage unter Last stehen, die Einstrahlung ausreichen und der Wind schwach sein. In Antalya ist die Sommereinstrahlung geeignet; Befunde bestätigen Tests wie die I-V-Messung, Eingriffe gehören autorisierten Teams.
Das Wichtigste
- Die Wärmebildkamera zeigt bei laufender Anlage Hotspots, Verbindungserwärmung und ausgefallene Zellstränge.
- Nicht jeder Mikroriss erzeugt einen Temperaturunterschied; Tests wie I-V-Kennlinie oder EL-Bildgebung können nötig sein.
- Die Messung sollte unter Last, bei ausreichender Einstrahlung und wenig Wind erfolgen; Glasspiegelungen können irreführen.
- Bei Halbzellen kann die Verschaltung, die das Modul wie zwei parallele Teilstränge arbeiten lässt, die Wirkung bei Teilverschattung begrenzen.
- Die DC-Leitung steht bei Tageslicht unter Spannung; auch bei einem gefundenen Hotspot gehört der Eingriff einem autorisierten Team.
Die Prüfung einer Solaranlage mit Wärmebildkamera ist ein Verfahren, bei dem die Oberflächentemperatur einer laufenden Anlage per Infrarotbild gelesen wird, um Hotspots, defekte Verbindungen, ausgefallene Zellstränge und ähnliche Mängel zu finden, ohne die Anlage abzuschalten. Das erste Anzeichen vieler mit bloßem Auge unsichtbarer Fehler ist, dass Modul oder Steckverbinder wärmer erscheinen als ihre Umgebung. In diesem Beitrag erklären wir auf allgemeinem Informationsniveau, wie das Verfahren funktioniert, was sich finden lässt, unter welchen Bedingungen es durchgeführt werden sollte und wo seine Grenzen liegen.
Wozu dient die Wärmebildkamera an der Solaranlage?
Ein Solarmodul wandelt einen Teil des Lichts in Strom und einen Teil in Wärme um. In einem gesunden Modul arbeiten die Zellen bei ähnlicher Temperatur. Ist eine Zelle oder Verbindung fehlerhaft, wird an dieser Stelle elektrische Energie in Wärme umgewandelt, und der Bereich erscheint deutlich wärmer als seine Umgebung. Die Wärmebildkamera stellt diesen Temperaturunterschied als Farbskala dar; so lässt sich die Problemstelle unter Tausenden von Zellen in Minuten finden.
Der größte Vorteil des Verfahrens ist, dass es berührungslos und ohne Abschalten der Anlage erfolgt. Da die Messung bei laufendem Modul, also unter Last, erfolgt, werden auch lokale Mängel sichtbar, die allein durch elektrische Messungen nicht auffallen würden. Deshalb ist die Thermografie eines der ersten Diagnosewerkzeuge bei Anlagen, deren Ertrag niedriger ausfällt als erwartet. Zu den allgemeinen Ursachen eines niedrigen Ertrags lesen Sie auch den Beitrag zu den Ursachen für den Leistungsabfall von Solarmodulen.
Welche Mängel zeigt die Wärmebildkamera?
Hotspot
Ein Hotspot ist die deutliche Erwärmung einer Zelle oder Zellgruppe gegenüber ihrer Umgebung. Zu den Ursachen zählen Zellrisse, schlechte Lötverbindungen, Teilverschattung, lokale Verschmutzung wie Vogelkot und der Defekt einer Bypass-Diode. Wird eine teilverschattete Zelle gezwungen, den von den anderen Zellen erzeugten Strom durchzulassen, erwärmt sie sich; hält das lange an, können Zelle und Rückseitenmaterial Schaden nehmen.
Zellriss
Transport, Betreten bei der Montage, Hagel oder Temperaturwechsel können in der Zelle Mikrorisse verursachen. Ein Riss trennt einen Teil der Zelle elektrisch ab, und in diesem Bereich ändert sich der Strompfad. Die Wärmebildkamera zeigt manche Risse als warme Zone; nicht jeder Mikroriss erzeugt jedoch einen Temperaturunterschied, deshalb können ergänzende Tests zur Bildgebung nötig sein.
PID (potenzialinduzierte Degradation)
PID ist ein Phänomen, bei dem hohe Spannungsdifferenz zwischen Modul und Erde in Kombination mit Feuchtigkeit zu Leistungsverlust in den Zellen führt. Zeigen im Wärmebild die Module am Ende eines bestimmten Strings oder Feldes in Folge unterschiedliche Erwärmung, kann das auf PID hindeuten. Die Diagnose ist nicht eindeutig; sie muss durch elektrische Messung bestätigt werden. Bei heutigen Systemen mit einer maximalen Systemspannung von 1500 V DC (Datenblatt des TommaTech TT605-144TN10) ist die korrekte Auslegung der Spannungsgrenzen wichtig.
Erwärmung von Steckverbindern, Kabeln und Sicherungen
Ein lockerer Steckverbinder oder eine schlecht festgezogene Klemme erwärmt sich durch den Widerstand. Die Wärmebildkamera erfasst diese Stellen, bevor ein sichtbarer Schaden entsteht. Diese Eigenschaft ist sowohl für den Ertrag als auch für den Brandschutz entscheidend; Näheres finden Sie in unserem Beitrag zum Brandschutz bei Solaranlagen.
Ausgefallenes Modul oder ausgefallener String
Ein Modul oder String, der nichts zum Ertrag beiträgt, kann unter Last wärmer oder kühler als seine Umgebung erscheinen, weil er keinen Strom erzeugt. Dieses Bild stützt den Verdacht auf eine Verbindungsunterbrechung oder ein Problem am Wechselrichtereingang.
| Befund | Im Wärmebild | Mögliche Ursache | Nächster Schritt |
|---|---|---|---|
| Hotspot an einer einzelnen Zelle | Kleine, deutliche warme Zone | Zellriss, Lötstelle, lokaler Schatten | Strom-Spannungs-Messung, Oberflächenkontrolle |
| Warmer Streifen entlang der Zellreihe | Etwa ein Drittel des Moduls erwärmt | Defekt der Bypass-Diode | Prüfung eines Modultauschs |
| Erwärmung am Steckverbinder | Kleiner, sehr heißer Punkt | Lockere oder oxidierte Verbindung | Anlage abschalten, Verbindung erneuern |
| Ähnliche Abweichung bei mehreren Modulen | Regelmäßiger Unterschied an den Feldenden | PID-Verdacht | Elektrische Messung, Auslegungsprüfung |
| Modul/String erscheint kühl | Kälter als die Umgebung | Trägt nichts zum Ertrag bei | Verbindung und Wechselrichtereingang prüfen |
Richtige Messbedingungen
Das Bild der Wärmebildkamera ist nur unter den richtigen Bedingungen aussagekräftig. Die Anlage muss unter Last stehen, das heißt, die Module arbeiten in der Sonne und der Wechselrichter erzeugt Ertrag; bei bedecktem oder regnerischem Wetter treten Temperaturunterschiede nicht hervor. Ausreichende Einstrahlung, wenig Wind und eine saubere Oberfläche verbessern die Bildqualität. Sehr starker Wind kühlt das Modul und maskiert den Hotspot.
Auch der Aufnahmewinkel ist wichtig. Spiegelungen der Glasfläche, des Himmels oder nahegelegener heißer Objekte können irreführende heiße Flecken erzeugen. Ein erfahrener Bediener nimmt dieselbe Stelle aus verschiedenen Winkeln auf und trennt so die Spiegelung vom echten Hotspot. Temperaturwerte werden relativ interpretiert; entscheidend ist die Abweichung einer Stelle gegenüber benachbarten Zellen und anderen Modulen unter denselben Bedingungen. In Antalya sind die Sommermonate günstig für hohe Einstrahlung, doch da auch die Umgebungstemperatur hoch ist, erfordert das Ablesen des Unterschieds Erfahrung (durchschnittliche Höchsttemperatur im Juli 34,2 °C, MGM, türkischer Wetterdienst).
Handkamera, Drohne und ergänzende Tests
Bei kleinen Dachanlagen genügt eine Handwärmebildkamera. Bei großen Freiflächen- und Dachkraftwerken wird drohnengestützte Thermografie eingesetzt, um in kurzer Zeit viele Module abzuscannen. Die Drohne bietet Vorteile bei sicherem Zugang und Geschwindigkeit; es gibt aber Einschränkungen wie Flugerlaubnisse, Wetterbedingungen und Bildauflösung.
Ein Wärmebild allein stellt keine eindeutige Diagnose; es wird durch ergänzende Tests gestützt. Dazu zählen die Messung der Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V), der Vergleich der String-Ströme und die Elektrolumineszenz-Bildgebung (EL). Die EL-Bildgebung kann Mikrorisse deutlicher zeigen als das Wärmebild, wird aber meist am ausgebauten Modul oder unter besonderen Bedingungen durchgeführt. Welcher Test nötig ist, entscheiden Art des Mangels und Kosten-Nutzen-Abwägung.
Halbzellen und Schatteneffekt
Module der 605-W-Klasse mit Halbzellen (Half-Cut) halbieren den Strom pro Zelle; da die Widerstandsverluste proportional zu I²R sind, sinken die Verluste auf Zellebene deutlich. Die Halbzellenstruktur lässt das Modul außerdem als zwei parallele Teilstränge arbeiten und kann dadurch einen Teil des Effekts bei Teilverschattung begrenzen. Wie viel Prozent Gewinn dieser Vorteil auf Modulebene bringt, hängt jedoch von den Quellen ab; er sollte nicht wie eine offizielle Zahl dargestellt werden. Dass sich im Wärmebild bei Halbzellenmodulen die warme Zone auf die Hälfte des Moduls beschränkt, ist normal. Einzelheiten dazu finden Sie im Beitrag zur Half-Cut-Zelltechnologie.
Wie oft sollte eine Thermografie durchgeführt werden?
Einen festen Zyklus gibt es nicht; er richtet sich nach Größe, Alter und Risiko der Anlage. Die allgemeine Empfehlung lautet: eine erste Aufnahme bei der Inbetriebnahme nach der Installation, danach eine Kontrolle, wenn der Ertrag niedriger ausfällt als erwartet, nach einem Ereignis wie Hagel oder Blitz oder vor Ablauf der Garantiezeit. Bei großen Kraftwerken wird regelmäßiges periodisches Thermografie-Scannen in den Betriebsplan aufgenommen. Bei kleinen Dachanlagen ist eine Aufnahme sinnvoll, wenn die Monitoring-Daten Verdacht erregen.
Bei der Erstellung des Berichts sollten die Befunde mit Modul- und String-Nummer zugeordnet und Bild, Messbedingungen (Einstrahlung, Temperatur, Wind), Temperaturunterschied und empfohlene Maßnahme klar angegeben werden. Wird der Bericht für künftige Vergleiche aufbewahrt, lässt sich die Degradation im Zeitverlauf verfolgen. Zum gesamten Wartungsprozess sehen Sie sich unseren Beitrag zur Wartung der Solaranlage an.
Die praktische Seite der Thermografie in Antalya
Da die Einstrahlung in Antalya mittags im Sommer hoch und der Himmel meist klar ist, ist das Zeitfenster für Thermografie breit. Allerdings können die hohe Umgebungstemperatur und die Hitze der Dachfläche die Interpretation der Unterschiede erschweren. An der Küste beschleunigen feuchte Luft und Salz die Oxidation, die eine Ursache für die Erwärmung von Steckverbindern sein kann; deshalb werden bei Küstenanlagen die Verbindungsstellen bei der Aufnahme besonders gescannt. In landwirtschaftlichen und Gewächshausgebieten können Staub und Spiegelungen in der Umgebung die Messung beeinflussen.
Den günstigsten Zeitpunkt der Messung zu bestimmen, verlangt, dass das Team Wetter und Einstrahlung vorab beobachtet. Fällt eine geplante Kontrolle auf einen bedeckten Tag, sollte sie verschoben werden; eine Messung unter unzureichenden Bedingungen birgt sowohl das Risiko eines Fehlalarms als auch übersehener Mängel.
Sicherheit und Kompetenz
Die Thermografie ist ein Vorgang, der bei laufender Anlage erfolgt; bei Tageslicht steht die DC-Leitung unter Spannung. Auf das Dach zu steigen, Kabel zu berühren oder Verbindungen zu öffnen ist ausschließlich Aufgabe geschulter und autorisierter Teams. Wenn Sie einen mit der Wärmebildkamera gefundenen Hotspot sehen, denken Sie daran, dass Modul oder Steckverbinder kein Teil sind, an dem Sie selbst eingreifen sollten. Solar Nexo gibt in Antalya im Rahmen von Wartung und technischem Support Hinweise zu solchen Kontrollen; für eine Anfrage können Sie unsere Kontaktseite nutzen.
Fazit
Die Wärmebildkamera ist ein wertvolles Werkzeug, um verborgene Mängel wie Hotspots, Zellrisse, PID-Verdacht und Verbindungserwärmung ohne Abschalten der Anlage zu finden. Sie liefert das beste Ergebnis bei richtigen Messbedingungen, erfahrener Auswertung und bei Bedarf ergänzenden Tests wie der I-V-Messung. Liegt Ihr Ertrag unter der Erwartung oder hat die Anlage ein Ereignis wie Hagel oder Blitz erlebt, ist eine Thermografie einer der sinnvollen ersten Schritte.
Häufig gestellte Fragen
Was zeigt die Wärmebildkamera am Solarmodul?
Die Wärmebildkamera zeigt die Verteilung der Oberflächentemperatur von Modul und Verbindungsstellen. Mängel wie Hotspots, schlechte Lötstellen, Bypass-Dioden-Defekte, sich erwärmende Steckverbinder und nicht zum Ertrag beitragende Zellstränge erscheinen mit anderer Temperatur als die Umgebung. Das Ergebnis hängt von den Messbedingungen ab, die Auswertung erfordert Erfahrung und wird bei Bedarf durch andere Tests bestätigt. Ein Bericht sollte mit Nummer angeben, welches Modul welchen Temperaturunterschied zeigt.
Was ist ein Hotspot, und ist er gefährlich?
Ein Hotspot ist eine deutliche Erwärmung einer Zelle oder Zellgruppe gegenüber ihrer Umgebung. Er kann durch Riss, schlechte Lötung, Teilverschattung oder Diodendefekt entstehen. Hält er lange an, können Zelle und Rückseitenmaterial Schaden nehmen; in ernsten Fällen entsteht ein Sicherheitsrisiko. Deshalb muss die Ursache eines festgestellten Hotspots unbedingt untersucht werden. Der Befund sollte zusammen mit Modulalter und Garantiestatus bewertet werden.
Findet die Wärmebildkamera gerissene Zellen immer?
Nein. Manche Risse trennen einen Teil der Zelle elektrisch ab, erzeugen dadurch einen Temperaturunterschied und sind im Wärmebild sichtbar; nicht jeder Mikroriss zeigt jedoch denselben Effekt. Deshalb werden in Verdachtsfällen auch ergänzende Tests wie die Messung der Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V) oder Elektrolumineszenz-Bildgebung (EL) eingesetzt. Die Entscheidung richtet sich nach Art des Mangels und Kosten-Nutzen-Abwägung.
Bei welchem Wetter sollte die thermografische Messung erfolgen?
Die Anlage muss in der Sonne laufen, also unter Last stehen. Nötig sind ausreichende Einstrahlung und wenig Wind; bei bedecktem oder regnerischem Wetter treten Temperaturunterschiede nicht deutlich hervor. Starker Wind kühlt das Modul und maskiert den Hotspot. Da Spiegelungen am Glas irreführen können, ist auch der Aufnahmewinkel wichtig; ein erfahrener Bediener bewertet dieselbe Stelle aus mehreren Winkeln. Eine geplante Aufnahme wetterbedingt zu verschieben vermeidet Fehlalarme.
Was ist PID, und lässt es sich mit der Wärmebildkamera erkennen?
PID ist der Leistungsverlust durch hohe Spannungsdifferenz zwischen Modul und Erde und durch Feuchtigkeit. Zeigen im Wärmebild die Module am Ende eines Strings regelmäßig unterschiedliche Erwärmung, kann das den Verdacht auf PID wecken. Für eine sichere Diagnose ist jedoch eine elektrische Messung nötig; allein anhand des Wärmebilds sollte keine PID-Entscheidung getroffen werden, der Befund muss durch Messung bestätigt werden. Deshalb werden auch Unterschiede zwischen Strings in den Ertragsdaten mit untersucht.
Ist eine thermografische Untersuchung mit Drohne nötig?
Bei kleinen Dachanlagen genügt meist eine Handkamera. Bei großen Freiflächen- und Dachkraftwerken hilft die Drohne, in kurzer Zeit viele Module zu scannen. Es gibt Einschränkungen wie Flugerlaubnisse, Wetterbedingungen und Bildauflösung. Welche Methode gewählt wird, richtet sich nach Anlagengröße und Sicherheit des Zugangs. Bei Küstenanlagen können die Verbindungsstellen zusätzlich gesondert gescannt werden.
Kann ich die thermische Kontrolle selbst durchführen?
Vom Boden aus durch eine einfache Wärmebildkamera zu schauen kann möglich sein, doch für die richtige Auswertung ist Erfahrung nötig. Auf das Dach zu steigen, Kabel zu berühren oder Verbindungen zu öffnen ist dagegen gefährlich; die DC-Leitung steht bei Tageslicht unter Spannung. Für Sicherheit und richtige Diagnose empfehlen wir, die Kontrolle einem geschulten, autorisierten Team zu überlassen. Greifen Sie auch dann nicht ein, wenn Sie einen Hotspot sehen, sondern melden Sie den Befund.
Quellen
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