Schon ein Vogeldreck kann die Leistung eines Photovoltaik-Moduls empfindlich reduzieren. Viele Ursachen von Störungen sind aber von Auge nicht sichtbar. Zur Lokalisierung braucht es in diesen Fällen spezielle Geräte wie beispielsweise eine Wärmebildkamera.
Was tun, wenn die Photovoltaikanlage nicht mehr den gewünschten Ertrag bringt? Mögliche Ursachen für Betriebsstörungen gibt es viele: Nicht richtig angeschlossene Module, beschädigte Zellen oder Verschattungen um nur ein paar Beispiele zu nennen. Die Überwachungssysteme bemerken die Fehler nicht in jedem Fall. Und auch von Auge ist vieles nicht erkennbar. Deshalb braucht es ein erweitertes Sehfeld. Eine Wärmebildkamera lokalisiert fehlerhafte Stellen zuverlässig. Sie nutzt die Tatsache, dass beschädigte oder beschattete Zellen heiss werden, wenn der Strom nicht mehr durchfliessen kann und sich an einem Widerstand staut. Das ist reine Physik. Die Überhitzung beschädigt das Modul bis zum Totalausfall. Doch Vorsicht nun vor schnellen Selbstuntersuchungen mit einer billigen Kamera von Amazon. Die Analyse einer Photovoltaikanlage unterscheidet sich wesentlich von der bekannteren Bau- und Industriethermografie und gehört in geübte Hände. Und von denen gibt es in der Schweiz nur wenige. Heinz Simmler von der Energie Netzwerk GmbH in Bachenbülach hat sich auf die Thermografie von Photovoltaikanlagen spezialisiert. «Die Analyse des Wärmebildes ist sehr anspruchsvoll, weil viele äussere Faktoren mitspielen», sagt der selbständige Solarexperte. Zudem seien die Zell- und Anlagentypen sehr unterschiedlich.
Beschattungen und Vogeldreck
Wir sind unterwegs auf einem flachen Dach eines Gemüsebaubetriebs im Aargau mit einer 233 Kilowatt starken Photovoltaikanlage. Die Sonne scheint mit voller Kraft auf die 2300 m2 grosse Modullandschaft. Ideale Bedingungen für die Analyse mit der Wärmebildkamera. «Erst ab einer Leistung von 700 Watt pro Quadratmeter sind zuverlässige Aussagen möglich», sagt Simmler. Er schaut durch die Kamera und erkennt auf dem Bildschirm einen hellen Fleck: ein Vogeldreck. «An diesem Ort fliesst der Strom nicht mehr durch, deshalb wird es heiss», sagt der Solarteur. Dazu kommt ein anderer Effekt: Die Leistung des Solarmoduls hängt immer vom schwächsten Glied ab, weshalb das gesamte Modul bei defekten Teilen deutlich weniger Solarstrom produziert. Zwar verfügen die heutigen Module als Schutzvorrichtung über sogenannte Bypassdioden, die dafür sorgen, dass defekte Zellen ausgeschaltet werden und der restliche Teil des Moduls eine normale Leistung erbringen kann. Die Bypassdioden seien aber für Notfälle gedacht, sagt Simmler. «Wenn sie dauerhaft beansprucht werden, wird das Modul beschädigt!» Neben Verschmutzungen
gehört die Beschattung der Module zu den häufigsten Störquellen. Beispielsweise Satellitenschüsseln, Kamine oder wie im Fall des Flachdachs auf dem Gemüsebaubetrieb Unkraut, das zwischen den Modulen in die Höhe wächst. «Solche dauerhaften Verschattungen wirken sich nicht nur negativ auf den Ertrag aus, sondern beschädigen die Zellen langfristig», sagt Simmler. Er überprüft in seinem beruflichen Alltag nicht nur die Photovoltaikzellen. Die Wärmekamera erkennt auch überhitzte Kabel und Wechselrichter, welche den Betrieb der Anlage ebenfalls spürbar stören können.
Empfindliche Kamera ist nötig
Simmler hat in diesem Jahr seine Ausbildung zum zertifizierten Thermografen nach ISO EN 9712 abgeschlossen. Dabei musste er viel Physik büffeln: Diffuse Strahlung, Einstrahlwinkel, Thermodynamik, Wärmeleitung oder Spiegelungen beispielsweise. Diese theoretischen Grundlagen sind wichtig für die Arbeit eines Thermografen für Photovoltaik. Denn thermische Messungen auf Glasoberflächen sind schwierig, weil diese im Freien unterschiedlichste Objekte reflektieren oder wegen Abstrahlung vom Gebäude verfälschte Temperaturen liefern. Deshalb muss der Betrachtungswinkel der Module immer der 
Situation angepasst werden und darf auf keinen Fall rechtwinklig oder zu flach sein. Das Potential für Fehlschlüsse ist relativ gross. Jedes Bild müsse deshalb grundsätzlich hinterfragt werden. «Oft erscheint eine Stelle in der Kamera als kalt oder heiss nur wegen Spiegelungen», sagt Simmler. Dann müsse der Betrachtungswinkel der Kamera entsprechend korrigiert werden. Das sei je nach Anlage und den vorhandenen Zugängen manchmal schwierig. In bestimmten Fällen setzt Simmler deshalb auch eine Drohne ein. Können in der Bauthermografie durchaus günstigere Kameras eingesetzt werden, sind bei der Photovoltaik empfindlichere Geräte nötig. Sie messen Temperaturdifferenzen zwischen minus 20 und plus 650 °C auf 0,08 Grad genau.Die hochauflösenden Kameras kosten zwischen 20’000 und 30’000 Franken. Der hohe Anschaffungsbetrag ist ein Grund, weshalb es in der Schweiz nur wenige für Photovoltaikanlagen zertifizierten Thermografen gibt. Sein Vorteil sei, dass er seit vielen Jahren in der Branche arbeite, sagt Simmler: «Es hilft definitiv, wenn man weiss, wie ein Modul und eine Photovoltaikanlage aufgebaut ist und funktioniert.»
Wann macht eine Thermografie Sinn?
Gründe für beschädigte Photovoltaikmodule gibt es viele. Schäden passieren bei der Herstellung, beim Transport, der Montage oder während dem Betrieb beispielsweise durch einen Hagelschlag. Verschmutzungen und Verschattungen als Ursache für Störungen wurden bereits genannt, hier kann der Anlagenbesitzer mit der regelmässigen Reinigung und Pflege selbst viel zum guten Funktionieren beitragen. Simmler empfiehlt, bei der Inbetriebnahme der Anlage eine Thermografie durchzuführen. «Das nachträgliche Austauschen eines defekten Moduls ist meistens viel teurer.» Zudem seien die Hersteller am Anfang noch eher bereit, defekte Module gleich wieder auszuwechseln. Es gibt einige Installateure, die von sich aus Thermografien standardmässig zur Qualitätssicherung einsetzen. Simmler rät zudem zu einer weiteren Thermografie vor Ablauf der Gewährleistungsfristen in der Regel nach zwei Jahren, vor dem Ende der Produktegarantie nach zehn Jahren, und vor dem Auslaufen der Ertragsgarantie nach 25 Jahren. Bei externen Analysen verlangen die Hersteller einen Prüfbericht eines für Photovoltaik zertifizierten Thermografen, eben weil die Analyse mittels Wärmekamera anspruchsvoll ist.
Die Grösse der Anlage spielt ebenfalls eine Rolle, ob sich eine Thermografie lohnt: Bei einer 200 Kilowattanlage rechnen sich die Kosten für die Thermografie besser als bei einer Kleinanlage. Je nach Aufwand und Anlagengrösse verlangt Simmler zwischen 500 Franken und 1200 Franken inklusive Bericht. Besonders lohne sich eine Analyse bei älteren Anlagen, die noch zu den höheren Beiträgen aus der kostendeckenden Einspeisevergütung (KEV) abgerechnet werden. «Unentdeckte Fehler bedeuten hier höhere finanzielle Einbussen.»
Folgende mögliche Störungen erkennt die Wärmebildkamera
|
Mehr Informationen über Thermografie von PV-Modulen: www.enetz.ch
Ein interessanter und gut recherchierter Artikel. Ich meine auch, das der Ertrag von Photovoltaikanlagen oft schöngerechnet und idealisiert wird. Wenn ich als Endkunde eine so grosse Investition unternehme, bin ich von neutraler Beratung über den tatsächlichen Ertrag meiner Anlage angewiesen.
An anderer Stelle (http://www.ee-news.ch/de/solar/article/28874/photovoltaik-neue-hoffnung-fuer-die-duennschicht) habe ich den Hinweis gefunden, dass Dünnschicht-Module hier weitaus fehlerresistenter seien.
Gruss aus Zürich!
Wir haben schon seit langem die Photovoltaik in Erwägung gezogen. Meinen Dank für die Tipps zu deren Wartung! Vor Vogeldreck soll vielleicht der richtige Winkel retten oder…? Habe noch die Wandplatten noch gesehen. Ihre Installation im Außenbereich nimmt gar nicht so viel Platz, wie es auf dem Bild war. Wie viele Platten bedienen so einen Gemüsebaubetrieb?
Danke für die gute Inspiration, Defekte, in der Photovoltaik-Anlage per Wärmebildgerät aufzudecken! Ich nutze die Pulsar Helion XQ50F für die Jagt. Die könnte ich dann ja auch bei einem Freund einsetzen, der eine Photovoltaikanlage hat.
Wenn von 12 Modulen nur eines schneebedeckte bleibt, ist dieses dann defekt??
H.Stegemann
Ein wirklich sehr interessanter Artikel. Ich bin in Deutschland in Bayern selber in der gleichen Branche tätig.
Herzlichen Dank dafür!
Ich wusste nicht, dass man ein defektes Solarmodul mit Hilfe von Wärmebildtechnik erkennen kann. Meine Eltern haben Sonnenkollektoren auf ihrem Schuppen. Der Ertrag ist geringer als im letzten Jahr, so dass sie glauben, dass ein Panel defekt ist. Ich werde sehen, ob ich einen Shop für Wärmebildtechnik finden kann. Vielleicht kann ich herausfinden, ob ein Panel defekt ist.
Vielen Dank für den Artikel! Bei uns wurde neulich eine SAT-Anlagen Reparatur durchgeführt, wobei dem Techniker auffiel, dass unsere Fotovoltaikanlage kaputt zu sein scheint. Daher ist es gut zu wissen, welche mögliche Störungen es gibt und wie man diese erkennen kann. Ich denke, wir werden wohl den Installateur der Anlage anrufen müssen.
Vielen Dank für den sehr detaillierten und übersichtlichen Artikel!
Vogeldreck ist natürlich eine Ursache für eine verminderte Leistung der Module, auch Schmutz und Beschädigungen sind häufige Gründe. In vielen Gegenden der Schweiz und einigen in Deutschland gibt es ein erhebliches Hagelrisiko.
Wichtig bei nach einem Hagelsturm: Immer sofort die Module überprüfen und gewährleisten, dass es keine Sprünge im Glas gibt. Sonst kann Wasser eindringen. Falls es eine Beschädigung gibt, sollte die Anlage sofort abgestellt werden, bis eine Reparatur vorgenommen werden kann. Mehr Infos: https://www.energie-solar-erfahrungen.de/photovoltaik/wie-gefaehrlich-ist-hagel
Wir lassen bald eine Photovoltaikanlagen Installation durchführen. Daher wollen wir uns über die Wartung derer informieren. Dementsprechend ist es gut zu wissen, dass sogar Vogeldreck zum Problem werden kann.
Vielen Dank für diesen Beitrag zum Thema Photovoltaik. Bei uns war erst vor kurzer Zeit eine der Anlagen auf dem Dach kaputt, weshalb ein Handwerker kommen musste. Dieser bemerkte dann den Schaden am Satelliten-Empfänger, weswegen wir uns dann ein Prüfgerät für SAT gekauft haben.
Ein bekannter von mir arbeitet auch in der Elektrothermografie. Ich wusste gar nicht, dass thermische Messungen auf Glasoberflächen schwierig sind, weil diese im Freien ja im freien stehen. Vielen Dank für diesen aufklärenden Blog.
Danke für den detailreichen Artikel zum Einsatz von Drohnen für Photovoltaikanlagen. Mir hilft die Information über die Temperaturdifferenzen, die die Kamera misst. Eine hohe Investition muss gut überlegt sein und sich rechnen. Danke auch für die Information zum Preis.
Danke für den hilfreichen Artikel zu Photovoltaikanlagen. Gut zu wissen, dass die Wärmebildkamera zuverlässig hilft. Ich überlege eine solche jetzt anzuschaffen.
Vielen Dank für diesen Beitrag zum Thema Photovoltaik. Gut zu wissen, dass die Bypassdioden für Notfälle gedacht sind. Ich denke, dass ich mir auch eine Photovoltaikanlage kaufen werde.
Wir wollen eine Photovoltaik-Anlage installieren. Gut zu wissen, wie man defekte Module erkennen kann. So muss man nicht immer direkt den Profi kommen lassen.
Vielen Dank für diesen Beitrag zum Thema Photovoltaik. Ich habe eine Photovoltaikreinigung vor. Interessant, dass schon ein Vogeldreck die Leistung eines Photovoltaik-Moduls empfindlich reduzieren kann.
Ich wusste nicht, dass schon ein Vogeldreck die Leistung eines Photovoltaik-Moduls empfindlich reduzieren kann. Photovoltaikanlagen installieren ist ja ein Trend. Wer gewährleistet denn die einwandfreie Funktion?
Guten Abend,
Letzhin nach mehrtägigem Regenfall ging mein 12 jähriger Refusol 17kW Wechselrichter auf Störung wegen Isolationsmängel der Solarpanels. Von fünf Strängen wiesen deren drei ungenügenden Isolationswiderstand gegen Erde auf. Mit welcher Methode ohne grosse Kosten können einzelne schadhafte Panels identifiziert / geortet werden? Versuch mit Spannungsmessung +>E /->E ist schon erfolgt. Gibt es noch andere Methoden? Falls in einem Strang gleich zwei oder mehr Panels isolationsmängel aufweisen, führt diese Messmethode logischerweise zu Falschannahmen.
Mit bestem Dank für dienliche Hinweise, Adrian Luder
Es ist wirklich interessant, dass Sie die Photovoltaik schon länger ins Auge gefasst haben. Die Wartungstipps sind wirklich hilfreich, danke dafür!
Hinsichtlich des Vogeldrecks habe ich gehört, dass bestimmte Neigungswinkel und Beschichtungen tatsächlich effektiv sein können. Haben Sie auch schon Erfahrungen mit Wandmontage gemacht mit einer Befestigung wie hier: https://haus-garten-solar.de/balkonkraftwerk-befestigung-gelaender/ ?
Mir ist aufgefallen, dass diese im Außenbereich weniger Platz einnehmen als man auf den ersten Blick denken würde. Und was den Gemüsebaubetrieb angeht: Wie groß muss das Panel-Array sein, um ein solches Gewerbe energieeffizient zu unterstützen?