Wärmebildkameras
Wärmebildkameras - ein schnelles und zuverlässiges Werkzeug für die Überprüfung von Solarmodulen. Qualitätssicherung ist bei Solarmodulen von größter Wichtigkeit.
Der störungsfreie Betrieb der Module ist Grundvoraussetzung für effiziente Stromerzeugung, lange Betriebsdauer und schnelle Amortisierung der Investition. Um diesen einwandfreien Betrieb sicherzustellen, bedarf es einer schnellen, einfachen und zuverlässigen Methode zur Überprüfung der Leistungsfähigkeit eines Solarmoduls, sowohl während der Fertigung als auch nach seiner Montage.
Zu diesen Zwecken mit einer Wärmebildkamera zu arbeiten bringt gleich mehrere Vorteile. Anomalien lassen sich auf einem Wärmebild klar erkennen und - im Gegensatz zu anderen Verfahren - können Wärmebildkameras zur Untersuchung montierter Solarmodule verwendet werden, auch während diese in Betrieb sind. Außerdem genügt bei Infrarotkameras eine kurze Zeitspanne, um große Bereiche zu erfassen.
In Forschung und Entwicklung (F&E) sind Wärmebildkameras bereits ein gängiges Werkzeug zur Überprüfung von Solarzellen und -modulen. Für diese technisch anspruchsvollen Messungen kommen zumeist hochleistungsfähige Kameras mit gekühlten Detektoren unter kontrollierten Laborbedingungen zum Einsatz.
Trotzdem beschränkt sich die Verwendung von Wärmebildkameras für die Untersuchung von Solarmodulen 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 deren Montage. Da diese preiswerten Kameras nicht viel wiegen und sich einfach handhaben lassen, sind sie vor Ort sehr flexibel einsetzbar.
Thermogramm mit Level und Span im Automatikmodus (links) und im manuellen Modus (rechts)
Mit einer Wärmebildkamera können potentielle Probleme entdeckt und behoben werden, bevor es zu Störungen oder gar Ausfällen kommt. Aber nicht jede Wärmebildkamera eignet sich für die Kontrolle von Solarzellen; im übrigen müssen einige Regeln und Richtlinien beachtet werden, damit die Untersuchung erfolgreich ist und keine falschen Schlüsse gezogen werden. Die Beispiele in diesem Artikel beruhen auf PV-Modulen mit kristallinen Solarzellen; aber die Regeln und Richtlinien gelten genauso für die thermografische Untersuchung von Dünnschichtzellen, da beiden dieselben Prinzipien zugrunde liegen.
Verfahren zur Untersuchung von Solarmodulen mit Wärmebildkameras
Während des Entwicklungs- und Fertigungsprozesses werden die Solarzellen entweder elektrisch oder mithilfe von gepulstem Licht (Flasher) getriggert. Dies sorgt für einen ausreichenden thermischen Kontrast, um genaue thermografische Messungen zu erhalten. Dieses Verfahren kann nicht angewendet werden, wenn sich die zu untersuchenden PV-Module bereits vor Ort befinden, oder aber der Bediener muss dafür sorgen, dass die Strahlungsintensität der Sonne groß genug ist.
Um bei einer Inspektion von Solarzellen vor Ort über einen ausreichenden thermischen Kontrast zu verfügen, ist eine Sonneneinstrahlung von 500 W/m2 und mehr erforderlich. Ein optimales Ergebnis lässt sich bei einer Strahlungsintensität von 700 W/m2 erzielen. 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. Niedrige Außentemperaturen können ebenfalls den thermischen Kontrast erhöhen.