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Inspektionsflieger: Der HT-8 C180 von Height-Tech Bild: Height-Tech
PV-Anlagen inspizieren

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Mit Drohnen nachts PV-Fehler finden

Text: Andreas Fladung, Fladung Solartechnik
Schäden mit Flugrobotern frühzeitig erkennen und Gegenmaßnahmen einleiten

Leise schwirrt eine Drohne in wenigen Metern Abstand über das Dach einer Industriehalle. Beleuchtete Motorarme sorgen für eine gute Erkennbarkeit – es kommt Ufo-Feeling auf. Schemenhaft sind Personen erkennbar, die wie gespannt auf einen Monitor schauen. Die heutige Mission: Suche nach Fehlern an einer 400-kW-Solarstromanlage.

Drohnen können berührungslos helfen, zahlreiche Schäden an Solarmodulen zu detektieren. Dazu werten zertifizierte Gutachter die mit dem Fluggerät erstellten Aufnahmen aus. Mit spezieller Nachbearbeitungssoftware können sie selbst kleinste Schäden an den Modulen erkennen. Helle Modulbereiche sind in der Regel technisch tadellos, wogegen dunkle Bereiche Schadstellen aufweisen. Vielmals entstehen diese Modulschäden durch Hagelschlag oder sonstige mechanische Belastung.

Potential-induzierte Degradation (PID)

Neben mechanischen Schäden durch Transport oder Hagelschlag, fehlerhaften Zellverbindern gehören auch sogenannte PID-Belastungen zu den Schäden, die sich auf diese Weise erkennen lassen – und ein immer stärkeres Problem werden.

Diese Potential-induzierte Degradation tritt vor allem bei modernen Modulen mit hohen Systemspannungen auf. Dabei können kleine Leckströme vom Modul gegen Erde abfließen. Abhängig von der Zelltechnologie sammeln sich dadurch an der Zelloberfläche freie Ladungsträger, die diesen Zellbereich quasi kurzschließen. PID-geschädigte Zellen erzeugen in der Folge weniger oder keinen Strom mehr.

Durch die Drohneninspektion der Solarstromanlagen lassen sich solche PID-Fehler frühzeitig erkennen. Abhängig vom Grad der Schädigung ist es möglich, durch sogenannte Offset- beziehungsweise PID-Boxen diesen ertragsmindernden Effekt wieder rückgängig zu machen.

Elektrolumineszenz-Aufnahmen von Drohnen aus

Technische Grundlage der Aufnahmetechnik ist die Messung der Elektrolumineszenz – eine für das bloße Auge nicht sichtbare Strahlung, die PV-Module dann abgeben, wenn man sie „rückwärts“ betreibt, also Strom einspeist.

Dazu wird ein Rückbestromungsnetzteil an die Solarmodule angeschlossen, um ganze Modulstrings rückwärts zu bestromen. Dies führt ähnlich wie bei einer LED zu einem für das menschliche Auge nicht sichtbaren „Leuchten“ der Module im Nahinfrarot-Spektrum. Zusammenspiel von Technik ermöglicht Detektion von Schäden

Die Fladung Solartechnik (Aachen) und die Height-Tech (Bielefeld) haben eine Methode für die Aufnahme von Elektrolumineszenz-Bildern von Drohnen aus entwickelt, die ohne Systemdokumentationen auskommt und diese sogar im Nachgang erstellen kann. Dreierlei ist für diese Art von Einsätzen nötig

  • Ein nachtflugtauglicher Flugroboter: Er benötigt einerseits eine spezielle Beleuchtung, um eine Flugbewilligung für Nachtflüge zu erhalten, andererseits aufgrund der Dunkelheit eine sehr gut stabilisierte Kameraaufhängung, damit keine Bildunschärfen auftreten.

  • Eine Spezialkamera für Elektrolumineszenzaufnahmen, mit der sich Einzelbilder oder auch Videos der zu inspizierenden Solarstromanlage aufzeichnen lassen. Sie wurde über viele Monate hinweg entwickelt und optimiert.

  • Ein fernsteuerbares Netzteil für die Rückbestromung, das an die Anlage angeschlossen wird. Zur Effizienzsteigerung und Kostenreduktion hat Fladung Solartechnik eine Funkfernsteuerung entwickelt, mit der sich während des Drohnenfluges bis zu 36 Solarmodulstrings und bis zu vier Netzteile für die Rückbestromung manuell oder automatisiert zu- oder abschalten lassen. (kk)

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