Die Funktionssicherheit von Photovoltaikanlagen muss über einen langen Zeitraum gewährleistet werden. Eine Wärmebildkamera kann Problemstellen wie schadhafte Zellen schon während oder auch nach der Installation aufzeigen.
Der wachsende Energiebedarf führte zur Verwendung anderer Energiequellen als Alternative zu Öl und anderen fossilen Energien. Im Laufe der letzten 5 Jahre ist der Einsatz von Photovoltaikanlagen zur Stromerzeugung sprunghaft angestiegen. Dieser Anstieg wurde durch unterschiedliche Faktoren wie den Fortschritt der Technologie und die finanziellen und steuerlichen Anreize von Seiten mancher Regierungen ermöglicht. Das führte zur Gründung vieler Unternehmen, die sich mit der Entwicklung, Installation und Verwaltung von Solarparks beschäftigen. Natürlich müssen solche Installationen profitabel arbeiten, was unter anderem von der optimalen Leistung der gesamten Anlage abhängt.
Wärme- und Sichtbild in einem
Eine Photovoltaikanlage besteht aus zu Feldern zusammen geschalteten Solarmodulen, die auf geeigneten Strukturen befestigt werden, Wechselrichtern, die den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln, Solarmodulnachführungen (je nach Anlagentyp) sowie Mittelspannungswechselrichtern, wenn die Anlage an ein öffentliches Netz angeschlossen ist. Die zu Feldern zusammen geschalteten Solarmodule bestehen aus lichtempfindlichen Halbleiterzellen. Diese Zellen erzeugen den Gleichstrom. Bei ihrer Herstellung kommen verschiedene Technologien und Materialien zum Einsatz, zum Beispiel polykristallines Silizium, Dünnschichtmaterial, Cadmiumtellurid (CdTe) und Galliumarsenid (GaAs). Diese Zellen werden im Modul in einer oder mehreren parallelen Reihen zusammengeschaltet, um die gewünschte Spannung und die gewünschte Leistung zu erzeugen.
Je nachdem wie das Solarmodul aufgebaut ist und ob die Zellen in Reihe geschaltet sind, um die vom Wechselrichter benötigte Spannung zu erreichen, kann ein Fehler in einer der Zellen zu einem vollständigen oder teilweisen Leistungsausfall eines Solarmoduls führen. Außerdem können die mit der Überhitzung in Zusammenhang stehenden Probleme die Ursache dafür sein, dass benachbarte Zellen weniger effizient arbeiten oder ganz ausfallen und sich das Problem über das gesamte Modul ausbreitet.
Dioden zum Schutz der Zellen
Mithilfe einer Wärmebildkamera können Solarmodule sowohl von ihrer Vorder- als auch von ihrer Rückseite untersucht werden. Letzteres hat den Vorteil, dass Probleme durch Sonnenreflexionen oder Reflexionen aufgrund des niedrigen Emissionsgrads durch die kristalline Oberfläche des Moduls vermieden werden. Durch Scannen mit der Wärmebildkamera können Module mit heißen Stellen schnell aus der Entfernung identifiziert werden. Um die Probleme zu vermeiden, die durch die umgekehrte Polarität von Zellen entstehen, können Solarmodule Dioden zum Schutz enthalten, die umso mehr Leistung abführen, je größer die Anzahl der defekten Zellen ist. Diese Erwärmung kann ebenfalls mit der Wärmebildkamera erkannt werden, indem das Modul auf der Seite der Anschlüsse untersucht wird.
Andreas König
Den ausführlichen Artikel lesen Sie in Ausgabe DDH 23.2011.