Solarmodule per Thermografie prüfen

Die Thermografie erlaubt eine recht einfache Inspektion von Solarmodulen. Das Verfahren beruht darauf, dass Defekte in Solarmodulen lokal den elektrischen Widerstand erhöhen und somit zu einer Wärmeentwicklung führen. Daher sind defekte Stellen auf Wärmebildern im Allgemeinen gut zu erkennen.

Eine Untersuchung sollte in jedem Fall durchgeführt werden, wenn die Photovoltaikanlageunerklärliche Leistungsverluste aufweist. In diesem Fall kann die Thermografie helfen, defekte Module zu identifizieren. Auch Defekte der elektrischen Verkabelung lassen sich auf diese Weise gewissermaßen als Nebeneffekt identifizieren.

Denn auch defekte Stecker, Kabel oder Dioden entwickeln Wärme und sind auf thermografischen Aufnahme zu erkennen. Nicht ganz eindeutig ist hingegen zu beantworten, ob eine Wärmebildanalyse gelegentlich auch prophylaktisch durchgeführt werden sollte, wenn keine direkten Hinweise auf Probleme vorliegen.

Für große Freiflächenanlagen ist dies aus zwei Gründen empfehlenswert: Erstens sinken die Kosten der Thermografie pro Modul mit der Anzahl der Module und zweitens bleiben einzelne defekte Module hier eher unentdeckt, weil sie die Gesamtleistung weniger stark beeinflussen.

Für kleine private Dachanlagen erscheint eine regelmäßige vorsorgliche Untersuchung eher überdimensioniert. Anlagenbetreiber sollten aber erwägen, eine solche Untersuchung kurz vor dem Ablauf der Herstellergarantie durchführen zu lassen. Darüber hinaus kann die Thermografie auch dazu dienen, Defekte gegenüber der Versicherung nachzuweisen. Allerdings übernehmen Versicherungen die Kosten dafür meist nur, wenn sie einen solchen Nachweis gefordert haben.

Für eine typische Dachanlage im Einfamilienhaus mit einer Leistung von weniger als zehn Kilowatt fallen in der Regel Kosten in der Größenordnung von 300 bis 400 Euro an. Es gibt noch billigere Angebote, die oft aber nicht empfehlenswert sind.

Die Thermografie ist zwar tatsächlich ein relativ einfaches Messverfahren. Aber mit einer Drohne samt Billigkamera aus dem Elektronikmarkt ein paar Mal über das Dach zu fliegen, reicht dann eben doch nicht aus.

Ohne beides funktioniert Thermografie bei Solarzellen nicht. Sich irgendwo eine Wärmebildkamera zu leihen und damit einige Bilder der Photovoltaikanlage zu machen, führt zu wenig Erkenntnisgewinn. Das Grundproblem besteht darin, dass genügend Strom fließen muss, damit die Defekte sichtbar sind.

Das bedeutet, dass bei Sonnenschein fotografiert werden muss. Damit tauchen im Bild nicht nur Reflexionen des Sonnenlichts auf, sondern auch Reflexionen aus der Umgebung. Ein zweites Problem besteht darin, dass die Glasabdeckung der Photovoltaik Module im Infrarotbereich nicht durchlässig ist.

Ein heiße Stelle im kristallinen Modul selbst ist also nicht direkt sichtbar, sondern nur die dadurch verursachte Erhitzung des darüber liegenden Glases. Dabei ist der Temperaturunterschied zum Rest des Glases bisweilen nicht allzu groß. Wind verschärft dieses Problem noch, da er zu einem zusätzlichen Wärmeaustausch entlang der Glasfläche führt.

Um sinnvoll interpretierbare Muster zu erzeugen, muss die Kamera Temperaturdifferenzen von weniger als einem Zehntel Grad auflösen können. Insgesamt sind die fachlichen und technischen Anforderungen einer thermografische Analyse einer Solaranlage deutlich höher als beispielsweise bei der Suche nach Lücken in der Wärmedämmung eines Gebäudes. Darauf sollte bei der Auswahl des Dienstleisters geachtet werden.

Es gibt allerdings eine Möglichkeit, die störenden Effekte der intensiven Sonneneinstrahlung zu eliminieren und die Untersuchung bei Bedarf sogar nachts durchzuführen. Bei der so genannten Rückstromthermografie wird die ansonsten stromlose Photovoltaikanlage an ein externes Netzteil angeschlossen, das einen Strom in Gegenrichtung zur normalen Fließrichtung erzeugt.

Fehler in den Solarmodulen können auf diese Weise sicher aufgespürt werden, aber natürlich keine punktuellen Verschmutzungen oder Beschädigungen der Glasabdeckung.

Die Thermografie kann sowohl Risse in den Zellen als auch Verunreinigungen oder Schäden der Glasabdeckung sichtbar machen. In beiden Fällen beruht der Effekt auf einer lokalen Erhöhung des elektrischen Widerstands.

Im Fall einer Beschädigung oder eines Produktionsfehlers des Moduls ist der Zusammenhang relativ offensichtlich. Aber auch eine eng lokalisierte Verschattung hat diesen Effekt, weil der Widerstand in verdunkelten Bereichen der Zelle deutlich höher ist.

Es ist nicht in jedem Fall möglich, aus der Wärmebildaufnahme auf die genaue Art des Defekts zu schließen. Oft gibt die Form der heißen Stelle zwar Hinweise auf die Art des Defekts.

Aber der primäre Zweck der Thermografie besteht darin, zunächst nur die Stellen zu lokalisieren, an denen irgendein Defekt vorliegt, der anschließend mit anderen Verfahren untersucht werden muss.

Die Thermografie erlaubt es, mit relativ wenig Aufwand Fehler in Solarmodulen zu lokalisieren. Die Untersuchung erfordert aber große Sorgfalt, weil Wärmemessungen auch von Einflussfaktoren aus der Umgebung beeinflusst werden können. Eine thermografische Analyse ist immer dann empfehlenswert, wenn ohne erkennbare Ursachen der Stromertrag der Photovoltaikanlage sinkt.