Eine Drohnen-Thermografie an der PV-Anlage zählt nur, wenn die Messbedingungen stimmen

Wann eine Messung überhaupt gültig ist

Die technische Spezifikation IEC TS 62446-3 regelt die Infrarot-Thermografie an PV-Modulen und Anlagen im Betrieb. Sie legt Anforderungen an das Messgerät, die Umgebungsbedingungen, den Ablauf, den Prüfbericht, die Qualifikation des Personals und eine Matrix thermischer Auffälligkeiten fest. Ausreichenden thermischen Kontrast liefert nach der zugänglichen Fachliteratur eine Sonneneinstrahlung von mindestens 600 W/m²; Dünnschichtmodule mit geringem Wirkungsgrad können Strahlungsintensitäten ab 800 W/m² erfordern.

Dazu kommen drei weitere Bedingungen. Der Himmel soll möglichst wolkenlos sein, höchstens zwei Achtel Cumulus, weil Wolken die Einstrahlung verringern und zusätzlich störende Reflexionen auf der Modulfläche erzeugen. Der Wind ist begrenzt, die Fachliteratur nennt Beaufort 4 als Obergrenze; im eigenen Betrieb wird unter 4 m/s gemessen, weil Wind die Moduloberfläche kühlt und schwache Auffälligkeiten verwischt. Und die Anlage muss unter Last laufen, hier mit mindestens 20 Prozent der Nennleistung, denn ein Fehler, durch den kein Strom fließt, erzeugt auch keine Wärme.

Praktisch heißt das: Das Wetter bestimmt den Termin. Eine Messung an einem bedeckten Vormittag im November liefert Bilder, aber keinen belastbaren Befund, und ein Bericht, der die Bedingungen nicht nennt, ist nicht überprüfbar. Wird deshalb nicht geflogen, wird der Termin neu angesetzt; wie ein abgebrochener Termin abgerechnet wird, regelt das Angebot.

Was der Flug aufzeichnet

Aufgezeichnet wird radiometrisch. In jedem Bildpunkt bleibt der Temperaturwert in der Datei erhalten, auch nach dem Flug. Damit lassen sich später Messpunkte setzen und Temperaturdifferenzen zwischen zwei Modulen beziffern. Ein Wärmebild ohne diese Daten ist ein Bild, kein Messergebnis.

Die Sichtebene entsteht in einem zweiten Flug mit der Fotodrohne. Die Hauptkamera nimmt mit 12.288 x 8.192 Bildpunkten auf, was bei 300 dpi rund 104 x 69 cm Druckgröße ergibt; Glasbruch, gelöste Klemmen oder Verschmutzung sind darin direkt zu erkennen und ordnen jeden thermischen Befund einem Modul im Feld zu. Geflogen wird in Arbeitshöhen zwischen wenigen Metern und rund 40 Metern, weit unterhalb der zulässigen 120 Meter. Die Geo-Zonen-Prüfung und die nötigen Freigaben übernimmt der Dienstleister.

Die Befundarten und was sie bedeuten

Einzelne oder zufällig über die Fläche verteilte Zellen mit Übertemperatur sind der klassische Hotspot, meist durch eine defekte Zelle oder eine dauerhafte Teilverschattung. Erwärmt sich ein Modul insgesamt, kostet das unmittelbar Ertrag: Der Wirkungsgrad fällt je Kelvin um 0,5 Prozent, zehn Kelvin über der mittleren Normaltemperatur bedeuten also rund fünf Prozent weniger Stromausbeute. Für eine einzelne überhitzte Zelle gilt diese Rechnung nicht, sie ist zuerst ein Hinweis auf den Defekt.

Ein zusammenhängend erwärmter Zellenstrang innerhalb eines Moduls deutet auf den zugehörigen Substring und damit auf die Bypassdiode. Schließt eine Diode dauerhaft kurz, fällt der von ihr überbrückte Zellenstrang aus; bei den üblichen Modulen mit drei Zellsträngen bricht die Modulleistung dadurch um ein Drittel ein. Erwärmte Anschlussdosen haben dieselbe Ursachengruppe und sind der Befund, der am ehesten zum Sicherheitsrisiko wird.

Ein ganzes Modul mit fleckigem Patchwork-Muster spricht für ein kurzgeschlossenes Modul, ein durchgehend abweichendes Modul für Leerlauf oder falschen Anschluss. Verschmutzung und Verschattung erzeugen ebenfalls warme Flächen, und hier liegt die häufigste Fehldeutung: Verschmutzung und Diodenausfall können ähnliche Fehlerbilder zeigen. Deshalb gehört zu jedem Befund die Zuordnung über die Fehlerbildtabelle der Norm.

Was das Wärmebild nicht zeigt

Die Thermografie ist ein Suchverfahren über die Fläche. Sie zeigt, wo ein Fehler sitzt, und grenzt ein, welcher Art er sein könnte. Die Prüfverfahren nach DIN VDE 0100-600 oder DIN VDE 0105-100 ersetzt sie nicht, sie ist ein ergänzendes Messmittel.

Jedes Wärmebild ist eine Momentaufnahme. Ein Fehler, der erst bei hoher Last oder bei bestimmter Modultemperatur auftritt, kann während des Überflugs unsichtbar bleiben. Und viele Auffälligkeiten lassen für sich genommen keinen eindeutigen Schluss auf die Ursache zu, weshalb ein brauchbarer Bericht zwischen Befund und Verdacht unterscheidet.

Die eigentliche Grenze liegt tiefer: Ein elektrischer Fehler ohne Temperaturunterschied hinterlässt kein Wärmebild. Gleichmäßige Degradation über ein ganzes Feld, ein Isolationsfehler oder eine schleichende Leistungsminderung ohne lokale Erwärmung bleiben unsichtbar. Wer die Anlagenleistung insgesamt beurteilen will, braucht die Kennlinienmessung.

Was nach dem Befund zu tun ist

Der Bericht dokumentiert nicht nur die Befunde, sondern auch die Bedingungen, unter denen sie entstanden sind: Einstrahlung, Wind, Bewölkung, Betriebszustand und Gerät. Nur damit ist ein Befund später nachvollziehbar und gegenüber Hersteller, Errichter oder Versicherer verwendbar.

Danach übernimmt die Elektrofachkraft. Der Verdacht auf eine Bypassdiode wird am Modul elektrisch geprüft, eine unklare Leistungsminderung über die Strom-Spannungs-Kennlinie, eine warme Anschlussdose oder Klemme im spannungsfreien Zustand. Erst aus dieser zweiten Messung folgt die Entscheidung: reinigen, nachziehen, Modul tauschen oder reklamieren.

Nach der Instandsetzung lohnt eine zweite Aufnahme unter vergleichbaren Bedingungen. Sie ist der einfachste Nachweis, dass der Befund verschwunden ist, und sie ist der Anfang einer Reihe, in der sich Veränderungen über die Jahre erkennen lassen.

Wie oft eine Anlage geprüft werden sollte

Eine feste Frist speziell für die Thermografie gibt es nicht. DIN VDE 0105-100 nennt keine konkreten Fristen für Wiederholungsprüfungen. Für gewerblich genutzte Anlagen verlangt Paragraf 3 Absatz 6 BetrSichV vom Arbeitgeber, Art und Umfang erforderlicher Prüfungen sowie die Fristen wiederkehrender Prüfungen nach den Paragrafen 14 und 16 selbst zu ermitteln und festzulegen, soweit die Verordnung nichts anderes vorgibt, und zwar so, dass das Arbeitsmittel bis zur nächsten Prüfung sicher verwendet werden kann.

Als Richtwert nennt die DGUV Vorschrift 3 in Tabelle 1A für ortsfeste elektrische Anlagen und Betriebsmittel vier Jahre, in Betriebsstätten, Räumen und Anlagen besonderer Art ein Jahr, jeweils geprüft durch eine Elektrofachkraft auf ordnungsgemäßen Zustand. Versicherungsbedingungen können kürzere Abstände vorsehen; maßgeblich ist der jeweilige Vertrag.

Aus der Fachpresse kommt zusätzlich die Empfehlung, unmittelbar nach der Inbetriebnahme zu messen und bei größeren Anlagen jährlich oder zweijährlich zu wiederholen. Die erste Aufnahme ist dabei die wertvollste: Sie dokumentiert den Zustand, solange Ansprüche gegenüber Errichter und Hersteller noch offen sind.