Prüfung von Solaranlagen

Solaranlagen gehören inzwischen schon fast zum guten Ton. Sie bestehen normalerweise aus vielen in Serie geschalteter Module, die selbst wiederum aus vielen in Serie geschalteter Zellen bestehen. Der Grund für die Serienschaltung: man möchte teures Kupfer und teure Elektronik sparen, was am Einfachsten mit hohen Spannungen zu machen ist. Man nutzt dafür rund 400 Volt Gleichspannung.

So lange alles einwandfrei funktioniert, ist das überhaupt kein Problem. Wenn jetzt allerdings nur eine Zelle schlecht kontaktiert und trotzdem irgendwie durch die Qualitätskontrolle gerutscht ist, hat das massive Auswirkungen. Der höchste Widerstand in der Serienschaltung dominiert nämlich den Gesamtwiderstand. Damit kann eine einzige Zelle das gesamte Solarfeld gewaltig ausbremsen und die Gewinne zunichte machen. Diese Zelle mit konventionellen Methoden zu finden, ist sehr aufwändig und wg. Dachmontage in luftigen Höhen oft auch gefährlich.

Typische Ursachen für Defekte:

    •    Fehler in der Produktion (werden üblicherweise schon im Werk aussortiert)
    •    Schlechter Kontakt in der Anschlussbox z.B. durch vergammelnde Kontakte infolge 
         eindringender
         Feuchtigkeit, verbogene Kontaktfedern, zu wenig Kontaktdruck (Schrauben nicht richtig
         angezogen),
         Fremdkörper, ...
    •    Mechanische Einwirkung z.B. durch
          ◦    Hagelschlag
          ◦    aufgewirbelte Steine/Split von der Straße durch dort fahrende Fahrzeuge
          ◦    Gegenstände, die z.B. Raben für Nüsse halten und diese per Wurf aus großer Höhe auf 
               harte Flächen knacken wollen.
          ◦    Schwingungen, die z.B. durch Wind verursacht werden und damit Dauerstress bis zum
               Bruch der Paneele führen.
          ◦    "Marderverbiss" der Leitungen. Auch manche Tiere wollen einfach nur ihren Spaß haben...
          ◦    lockere Befestigung kann ebenfalls zu mechanischem Dauerstress bis hin zum Bruch
               führen.
          ◦    wehende Kabel im Wind können zum Litzenbruch und damit zu lokal erhöhten 
               Widerständen führen.
               Genausogut kann auch die Isolierung und der Leiter allmählich durchgescheuert werden.
    •    Delamination (die Schichten des Solanpaneels lösen sich. Meistens vom Rand her) führt zu 
         eindringender Feuchtigkeit und damit auch Korrosion mit erhöhten Kontaktwiderständen

Zellen/Paneele mit erhöhtem Widerstand verraten sich dadurch, dass sie den von  anderen Zellen produzierten Strom aufgrund des höheren elektrischen Übergangswiderstandes in Wärme umsetzen. Das lässt sich mit einer Wärmebildkamera sehr gut nachweisen, so dass das defekte Paneel schnell gefunden und ausgetauscht werden kann.

Allerdings ist dafür nicht jede Wärmebildkamera geeignet. Die Zellen in den Paneelen sind nämlich so klein, dass sie von den meisten Kameras ganz einfach übersehen werden, weil ihre Pixel viel zu groß und die Defektstellen viel zu klein sind.

Hier wird mit einer langwelligen Infrarotkamera mit bis zu 1280 x 960 Pixeln gearbeitet, so dass man auch ganze Felder auf einmal untersuchen kann. Eine Auflösung von nur 0,03 Kelvin sorgt außerdem dafür, dass Schadstellen selbst dann noch erkannt werden können, wenn die Pixel deutlich größer als eine Schadstelle sein sollte. Mit den üblichen einfachen Kameras müsste man Paneel für Paneel einzeln aus relativ kurzer Distanz ablichten. Doch dann stellt sich bereits die Frage, ob man nicht gleich an den Steckern nachmisst. Denn dann ist man ja ohnehin schon dran.