Schwäbisches Informationszentrum für regenerative Energien. Einsatzmöglichkeiten der Thermographie zur Prüfung von Photovoltaikanlagen

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1 Schwäbisches Informationszentrum für regenerative Energien Einsatzmöglichkeiten der Thermographie zur Prüfung von Photovoltaikanlagen Vortrag in der Berufsschule Lauingen am 28. Oktober 2015 Referent: Josef Wolf Technologie Centrum Westbayern Emil-Eigner Str Nördlingen info@tcw-donau-ries.de Folien-Nr.: 1

2 Das Technologie Centrum Westbayern Die Aufgaben und Ziele Ziele/Aufgaben Wirtschaftsförderung Stärkung der regionalen Wirtschaft Personalentwicklung Geschäftsbereich Gründerzentrum Gründerberatung Thermographie Bildverarbeitung Hochschule Augsburg Seminare, Forschungsund Entwicklungsprojekte Stiftungsprofessur, Vorlesungsbetrieb Raum- Vermietung, Robotik Mitarbeiter GL Gesellschafter Prof. Dr. Ing. M. Glück Stadt Nördlingen / Landkreis Donau-Ries Folien-Nr.: 2

3 Photovoltaik (PV) PV-Anlagen Aufbau/Funktion und Prüfung Agenda Aufbau und Funktion einer PV-Anlage Mögliche Fehler in einer PV-Anlage Möglichkeiten zur Überprüfung einer PV-Anlage Vorstellung der Thermografie (Wärmebildmessung) Fehlersuche mit der Thermografiekamera Weitere Einsatzbereiche der Thermografie Abschlussdiskussion Folien-Nr.: 3

4 Photovoltaik Aufbau und Funktion Details zu den Einzelkomponenten Aufbau und Funktion einer Solarzelle Einstrahlung negative Elektrode n- dotiertes Silizium Anlagentyp: Inselanlagen Für Schrebergarten, unversorgte Gebiete Kleinanwendungen (Solarzaun, Boot) Netzgekoppelte Anlagen Einspeisung in öffentliche Stromnetze positive Elektrode p- dotiertes Silizium Grenzschicht Spannung einer Zelle: ca. 0,5V Spannung eines Moduls: ca. 30V Von der Zelle zum PV-Generator Folien-Nr.: 4

5 Photovoltaik Aufbau und Funktion Worauf ist beim Aufbau/Betrieb zu achten? Wer kann was beeinflussen? Installateur Solarmodultyp Neigung/Aufbau Hinterlüftung Wechselrichtertyp Verschattung Verschaltung der Module Sortierung der Module(Mismatch) Nicht beeinflussbar Witterung Umgebungstemperatur Alterung der Module Anlagenbetreiber Dachfläche Dachneigung Ausrichtung Solarmodultyp Hinterlüftung Wechselrichtertyp Verschmutzung Verschattung Monitoring (Defekte) Folien-Nr.: 5

6 Photovoltaik Mögliche Fehler Wo können Fehler in/an einer PV-Anlage auftreten? Solarzelle Verdrahtung Verschattung Risse/Zellbruch Kontakt/Stecker Verschmutzung Bypass-Dioden Anschlusskasten Kabelbruch Stecker Marderbiss Kurzschluss Zeitpunkt Ein-Abschaltung Umgebungstemperatur Entfernung zu Generator Folien-Nr.: 6

7 Photovoltaik Aufbau und Funktion Prinzipieller Aufbau eines Strings Anlage i. O. Aufbau eines Solarmoduls Aufbau eines Solarmoduls Wechselrichter Module Folien-Nr.: 7

8 Photovoltaik Aufbau und Funktion PV-Anlage defekt (Bypassdiode) Aufbau eines Solarmoduls X Aufbau eines Solarmoduls Wechselrichter X: Bypassdiode defekt Modul nicht i. O. keine Auswirkung auf die Leistung Folien-Nr.: 8

9 Photovoltaik Aufbau und Funktion Anlage defekt Solarzelle n. i. O. Aufbau eines Solarmoduls Aufbau eines Solarmoduls Wechselrichter X X: Solarzelle verschattet/verschmutzt Modul liefert weniger Energie Leistungsverlust bis ca. 33% dieses Moduls Folien-Nr.: 9

10 Photovoltaik Aufbau und Funktion Prinzipieller Aufbau eines Strings Anlage defekt Aufbau eines Solarmoduls X Aufbau eines Solarmoduls Wechselrichter X X: Bypassdiode defekt und Solarzelle verschattet/beschädigt Leistungsreduzierung je nach Defekt der Solarzelle bis zu 100% Gefahr der Überhitzung Folien-Nr.: 10

11 Photovoltaik Überprüfung der Anlage Möglichkeiten zur Kontrolle Sichtprüfung Anzeige Wechselrichter Langzeitbeobachtung Kennzahlen Strom-/Spannungsmessung Thermografie Folien-Nr.: 11

12 Photovoltaik Prüfung der Anlage Wer kann was tun/prüfen Preventiv: Anlagenabnahme Installateur Sichtprüfung (Dach) Besitzer Anzeige Wechselrichter (Strang-Vergleich) Besitzer Langzeitbeobachtung Kennzahlen Besitzer Thermografieaufnahmen Thermografieexperte Fehlerfall: Kennzahlen Wechselrichter Strom-/Spannungsmessung Thermografieaufnahmen Besitzer Installateur Thermografieexperte Folien-Nr.: 12

13 Photovoltaik Prüfung der Anlage Details zur Messung Die Thermografie mit Wärmebildkameras ermöglicht die berührungslose zerstörungsfreie großflächige/vergleichende im Betrieb befindliche Untersuchung von Photovoltaikmodulen und kompletten Anlagen. Fehlerhafte oder beschädigte Solarzellen zeichnen sich durch ihre über- oder unterdurchschnittliche Wärme aus. Meteorologische Voraussetzungen Die Prüfung sollte an möglichst wolkenfreien, trockenen Tagen, mit intensiver Sonneneinstrahlung erfolgen. Einstrahlung > 600W/m². Die PV-Anlage muss ca. 1 Stunde vorher in Betrieb sein. Folien-Nr.: 13

14 Photovoltaik Mit Thermografie prüfen Betrieb einer Photovoltaikanlage Betrachtungswinkel hat Einfluss auf Messergebnis Folien-Nr.: 14

15 Photovoltaik Mit Thermografie prüfen Normalbetrieb einer Photovoltaikanlage Anschlußdosen der Bypass-Dioden sichtbar Folien-Nr.: 15

16 Photovoltaik Mit Thermografie prüfen Ursachen/Fehler für Leistungsverluste Verschattung durch elektrische Freileitungen Verminderter Ertrag, Gefahr der Überhitzung der Solarzellen (Hotspot) Folien-Nr.: 16

17 Photovoltaik Mit Thermografie prüfen Verschattung Ertragseinbußen / Defekte Zellen Verschattung der PV-Module, Energiegewinn reduziert, Gefahr von Hotspots (Überhitzung) Bypassdioden i. O. Keine Verschattung der PV-Module Energiegewinn maximal. Geänderte Sonneneinstrahlung. Folien-Nr.: 17

18 Photovoltaik Mit Thermografie prüfen Überprüfung von Photovoltaikanlagen Verschattung durch elektrische Freileitungen Folien-Nr.: 18

19 Photovoltaik Mit Thermografie prüfen Überprüfung von Photovoltaikanlagen Aufnahmewinkel nicht optimal Verschmutzte Module, wirkt wie Verschattung Verminderte Leistung Defekte Solarzelle (Hotspot) Folien-Nr.: 19

20 Photovoltaik Mit Thermografie prüfen Überprüfung von Photovoltaikanlagen Verschattung durch Sträucher und Bäume Solarmodul im Leerlauf Kein Fehler, Reflexion durch Kamineinfassung Folien-Nr.: 20

21 Photovoltaik Mit Thermografie prüfen Überprüfung von Photovoltaikanlagen Normale Betriebstemperatur Stark erhöhte Temperatur Brandgefahr Typisches Fehlerbild für einen Hotspot Folien-Nr.: 21

22 Photovoltaik Mit Thermografie prüfen Überprüfung von Photovoltaikanlagen Solarmodul im Leerlauf Stringfehler, evtl. Bypass Diode defekt Verschmutzung auf Solarzelle Folien-Nr.: 22

23 Photovoltaik Mit Thermografie prüfen Überprüfung von Photovoltaikanlagen Stringfehler, evtl. Leerlauf Folien-Nr.: 23

24 Photovoltaik Mit Thermografie prüfen Überprüfung von Photovoltaikanlagen Betrieb einer PV- Anlage in der Nähe einer Biogasanlage Starke Verschmutzung und reduzierte Leistung der PV-Anlage Folien-Nr.: 24

25 Photovoltaik Mit Thermografie prüfen Überprüfung von Photovoltaikanlagen Randbereiche der Module stark verschmutzt Gefahr von Überhitzung wenn Bypass Dioden nicht i.o. Randbereiche der Module verschmutzt Reduzierte Leistung Folien-Nr.: 25

26 Photovoltaik Mit Thermografie prüfen Überprüfung von Photovoltaikanlagen Verschmutzung im Randbereich des Moduls Folien-Nr.: 26

27 Photovoltaik Wartung und Pflege Leistungssicherung - Reinigung der PV-Anlage Sauberkeit und Pflege bringen Ertrag! Folien-Nr.: 27

28 Photovoltaik Wartung und Pflege Reinigung der PV-Anlage Kosten Folien-Nr.: 28

29 Haben Sie noch Fragen? Weitere Anwendungsmöglichkeiten der Thermografie Folien-Nr.: 29

30 Gebäudethermografie Detektion von energetischen Schwachstellen Folien-Nr.: 30

31 Thermografie weitere Einsatzmöglichkeiten Thermografie in der Medizintechnik und Personenrettung Überprüfung elektrischer Anlagen Schaltschrank/Kabelanschlüsse Wärmebildkamera am TCW Wärmestrahlung einer Computerplatine Überprüfung von Photovoltaikanlagen Spektralbereich: 8-13 µm Auflösung: +/- 0,1 C Bildformat: 320 x 240 Pixel Messbereich: C Dampfbügeleisen Meachnisches Getriebe Folien-Nr.: 31

32 Schwäbisches Informationszentrum für regenerative Energien Einsatzmöglichkeiten der Thermographie zur Prüfung von Photovoltaikanlagen Vielen Dank für Ihre Referent: Josef Wolf Aufmerksamkeit Technologie Centrum Westbayern Emil-Eigner Str Nördlingen info@tcw-donau-ries.de Folien-Nr.: 32