Inspektion von Photovoltaikmodulen mit einer Wärmebildkamera

Die Thermografie, ist eine nicht-invasive Inspektionstechnik, mit der sich große Flächen aus der Ferne untersuchen lassen und die sofortiges Feedback liefert, dient aufgrund dieser Eigenschaften seit langem zur Erkennung von Anomalien in Photovoltaikmodulen.

Inspektionen mit einer Wärmebildkamera können unter normalen Anlagenbetriebsbedingungen, während der Prüfung in festgelegten Intervallen oder während regelmäßiger Aktivitäten, z. B. der Reinigung von Schalttafeln, durchgeführt werden.

Ein erster wichtiger Schritt, um gute Ergebnisse zu erzielen, besteht darin, je nach den durchzuführenden Aktivitäten das am besten geeignete Instrument auszuwählen. Die Wahl der am besten geeigneten Wärmebildkamera für PV-Anwendungen ist hauptsächlich durch die Entfernung eingeschränkt, von der aus man sicher arbeiten und gleichzeitig ausreichend detaillierte Bilder erhalten kann. Mit zunehmender Entfernung von den zu untersuchenden Oberflächen muss die Auflösung der Wärmebildkamera hinsichtlich der Pixelanzahl und des niedrigen IFOV höher sein.

Was ist IFOV? IFOV (Augenblickliches Sichtfeld, Instantaneous Field Of View) bezeichnet die Größe eines einzelnen Pixels des Wärmebildes in einem bestimmten Abstand; je kleiner der Wert, desto detaillierter das Bild. IFOV wird im Allgemeinen in mrad (Milliradian) ausgedrückt; so deckt beispielsweise die Projektion eines Pixels einer Wärmebildkamera mit einem IFOV von 1 mrad bei einem Abstand von einem Meter einen Bereich von 1 mm auf jeder Seite ab.

Um die Berechnung der Leistung jeder Wärmebildkamera zu vereinfachen, kann die kostenloseSpot Size Calculator' Software auf der Hikmicro-Website abgerufen werden, mit der der Benutzer die Größe des einzelnen Pixels in einer bestimmten Entfernung berechnen oder herausfinden kann, bei welcher maximalen Entfernung vom Panel die Mindestanforderungen an die Auflösung erfüllt sind. Für Photovoltaikmodule sind mindestens 5 x 5 Pixel auf jeder einzelnen Photovoltaikzelle erforderlich, wie in der technischen Spezifikation IEC TS 62446-3 festgelegt.

Zum Beispiel möchte ich wissen, aus welcher maximalen Entfernung ich eine Hikmicro-Modell- M20 Wärmelbildkamera bedienen kann, um ein Photovoltaik-Panel mit 15 cm großen Zellen auf jeder Seite zu untersuchen. Mit der Spot Size Calculator Software muss ich lediglich das Wärmebildkameramodell (und eventuell die Optik, wenn das Modell über mehr als ein Objektiv verfügt) und die Größe des Messpunkts (in unserem Fall 5 x 5 Pixel auf einer 15 cm x 15 cm großen Zelle ) auswählen; die Software berechnet dann den maximalen Abstand, von dem aus ich arbeiten kann (17,25 m), und das Sichtfeld (FOV 7,81 m x 5,81 m) des gesamten Wärmebildes bei dieser Entfernung.

Aus diesem Grund muss immer innerhalb der maximalen Entfernung gearbeitet werden, die sicherstellt, dass die Wärmebildkamera jede Zelle mit mindestens 5 x 5 Pixeln erfassen kann.

IEC 62446 legt die Verfahren zur Inspektion von PV-Modulen mit einer Wärmebildkamera fest und gibt neben den technischen Eigenschaften der Wärmebildkameras auch die Wetterbedingungen an, innerhalb derer Inspektionen durchgeführt werden sollten (alle Hikmicro-Wärmebildkameras verfügen über die erforderlichen Mindestmerkmale).

Wenn Sie Inspektionen an Photovoltaikmodulen durchführen, sollten Sie immer Folgendes berücksichtigen:

• Meiden Sie immer Spiegelungen der Sonne im Rahmen
• Während der Inspektion muss eine Mindestbestrahlungsstärke von 600 W/m² vorliegen
• Meiden Sie Windgeschwindigkeiten über 28 km/h
• Achten Sie stets darauf, dass die Oberflächen sauber sind (vermeiden Sie Fremdkörper, z. B. Guano), da diese später als falsch positive Ergebnisse interpretiert werden könnten.
• Nehmen Sie Inspektionen immer mit einem Kamerawinkel von mehr als 30 Grad vor° (idealerweise zwischen 45° und 85°)
• Stellen Sie den Emissionsgrad des (sauberen) Glases generell zwischen 0,85 und 0,90 ein.

Einige Mängel, die an den Schalttafeln festgestellt werden können, sind:

• Module mit offenem Stromkreis
• Kurzgeschlossene Module (kristallines Silizium)
• Kristalline Siliziummodule mit zerbrochener Frontscheibe
• Kurzgeschlossene Strings (kristallines Silizium und Dünnschicht)
• Strings mit defekten Verbindungen (kristallines Silizium und Dünnschicht)
• Einzelne defekte Zelle (kristallines Silizium)
• Hochohmige Verbindungspunkte.

Weitere Einzelheiten und Informationen finden Sie immer unter IEC TS 62446-3.