Lichtspektrum der Sonne. Der größte Teil des Sonnenlichts besteht aus sichtbarem Licht, dieser Teil wird auch in Solarzellen zur Stromgewinnung benutzt. UV-Strahlung im kurzwelligen Bereich ist für Sonnenstich und Hautbräunung zuständig. Die Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) befindet sich im langwelligen Bereich und trägt zu wenig Energie, um in einer Solarzelle umgewandelt zu werden. Dieses niederenergetische Licht wird allerdings in der Thermographie zur Fehlererkennung benutzt.

Beispielhafte thermographische Aufnahme eines defekten Moduls. Zu erkennen sind die optische Aufnahme zur Orientierung (Bildrand), die thermographische Aufnahme in Falschfarben (Mitte), einzeln herausgegriffene Messpunkte, Zeitstempel (unten) und Temperaturskala (rechts). Mit einer Auswertungssoftware kann die Temperatur einzelner Bildpixel bestimmt werden und damit Modulfehler genau lokalisiert werden. In diesem Beispiel sieht man deutlich einen sog. Hotspot, dessen Temperatur deutlich über dem Rest des Moduls liegt.

Thermografie

Wärme sichtbar machen

Eine Vielzahl an Modulschäden sind für das bloße Auge unsichtbar. Kleinste Risse in der Zelle, beschädigte Lötstellen oder von Madern angeknabberte Kabel: solche und weitere Fehler zeigen sich häufig erst durch einen Leistungseinbruch der Solaranlage.

Um diese Schäden frühzeitig zu erkennen, setzen wir auf Thermographie. Dieses berührungslose Verfahren macht die Temperaturverteilung auf der Zelloberflche sichtbar und ermöglicht es damit, Hotspots oder nicht verbundene Anlagenteile schnell und sicher zu erkennen.

Was ist Thermografie?

Thermographie ist ein bildgebendes Verfahren, das die Temperaturverteilung einer Oberfläche sichtbar macht. Infrarotstrahlung ist mit einer Wellenlänge von 1 µm bis 1000 µm zu langwellig, um mit dem menschlichen Auge gesehen zu werden. Alle Körper, die eine Temperatur haben, senden Wärmestrahlung bei einer bestimmten Wellenlänge aus. Bei der Thermographie wird die von der Oberfläche ausgesendete Wärmestrahlung von einem Kamerachip aufgezeichnet und digital in ein Falschfarbenbild übersetzt. Aus den Farben im Thermogramm lässt sich über eine Skala die Oberflächentemperatur ablesen.

Wie lassen sich damit Modulfehler erkennen?

Falls ein Teil einer Zelle beschädigt ist, wird die gesamte Sonneneinstrahlung nicht in elektrische, sondern in Wärmeenergie umgewandelt. Die beschädigte Zelle heizt sich damit mehr auf, als ihre Umgebung, und wird damit als andersfarbiger Fleck im Thermogramm erkennbar.
Bei beschädigten Kabeln betrifft dies ganze Modul- oder Anlagenteile. Somit erhitzen sich Teile der Anlage mehr als funktionierende Stränge/Module. Prinzipiell kann daher aus dem Wärmebild auf den Ort des Fehlers und die mögliche Fehlerursache geschlossen werden.

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