Solarparks werden üblicherweise mit Infrarotaufnahmen von Drohnen auf Fehler im Solarfeld überprüft. Diese Überwachungsmethode ist besonders einfach und zeiteffizient. Leider sind mit dieser Methode nicht alle Fehler in den Solarmodulen zu erkennen und die Messung kann nur am Tag bei intensiver stabiler Sonneneinstrahlung durchgeführt werden.
Im Projekt „LIEL“ hat das ISFH gemeinsam mit der Firma Aerial PV Inspection eine weltweit einzigartige Messtechnologie entwickelt, um den Zustand von Halbzellensolarmodulen in großen Solarparks zu inspizieren [1]. Die zu prüfenden Module werden dabei zur Hälfte mit einem kurzen Lichtblitz angeregt. Dabei entsteht ein Strom, der durch die zweite Modulhälfte fließt und diese wie bei einer Leuchtdiode zum Elektrolumineszieren anregt, vgl. Abb. 1.
In dem Projekt wurde eine leichte Prüfhaube entwickelt, die variabel an die Modulgröße angepasst werden kann. Die Messmethode hat viele besondere Eigenschaften, die keine andere Messmethode in dieser Kombinationsmöglichkeit aufweist: Die Messung kann bei Sonnenlicht oder bei Nacht durchgeführt werden. Ein Auftrennen der elektrischen Verbindungen der Module ist nicht erforderlich. Auch die Wechselrichter müssen für die Messung nicht abgeschaltet werden. Wie in Abb. 2 gezeigt, kann man einfach direkt mit der Messung beginnen sobald man am Solarpark angekommen ist. Es gibt keine Wartezeiten auf geeignete Lichtverhältnisse. Für eine Messung wird je nach Modul eine Messzeit von 50 ms bis max. 200 ms benötigt.
Die Messung liefert ein hochaufgelöstes Elektrolumineszenzbild des Solarmoduls, wie es z.B. in Abb.3 dargestellt ist. Mit Hilfe des Elektrolumineszenzbildes kann ein Experte den Zustand eines Solarmoduls beurteilen und mögliche Fehlerquellen erkennen. Mit der hier vorgestellten Methode kann sogar erkannt werden, ob die Module aktiv durch den Wechselrichter angesteuert werden oder Module nicht kontaktiert sind. Zudem ist die Methode sehr schnell. Mit dem aktuellen Prototypensystem ist eine Aufnahme eines Moduls inkl. Bewegung zum nächsten Modul und Auslösen der nächsten Messung in 12 s erledigt. Folgeversionen können diese Prüfdauer wahrscheinlich drastisch reduzieren, weil die tatsächliche Messzeit nur max. 200 ms beträgt. Das Messgerät wird über eine leichte, mitgeführte Batterie versorgt, die Energie für mindestens 200 Modulmessungen bereithält.
Die neue Messmethode wird in Zukunft das Finden von Fehlern in Solarmodulen in Solarparks wesentlich vereinfachen.
Das Projekt LIEL wird vom Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) unter der Fördernummer KK5291101BS1 gefördert.
[1] M. Köntges, J. Wagner, M. Siebert, S. Bordihn, and C. Schinke, “Applicability of Light Induced Luminescence for Characterization of Internal Series-Parallel Connected Photovoltaic Modules,” IEEE J. Photovoltaics, vol. 12, no. 3, pp. 805–814, May 2022.
Funktionsschema der Messmethode.
Anwendung der LIEL Messhaube im Solarpark. Foto: Aerial PV Inspection
LIEL-Bild von einem defekten Solarmodul.