Bessere Schadenaufnahme mit Elektrolumineszenz - Die mobile Elektrolumineszenz (EL)-Messung ist schnell, verlässlich und preiswert
Ein Sturm wirft ganze Modulreihen auf einem Solardach um, große Hagelkörner prasseln auf ein Hausdach nieder, große Schneemassen liegen wochenlang auf Modulen, eine Palette Module fällt im Lager um. Die sichtbar defekten Module können ausgetauscht werden. Betreiber, Versicherungen und Hersteller fragen sich jedoch, wie sieht das Solarmodul von „innen“ aus? Um zu überprüfen, ob diese Module „innere“ Verletzungen haben, ist die EL ein optimales Messverfahren. Mögliche Beschädigungen im Solarmodul werden schnell identifiziert.
Durch die Umkehrung des photovoltaischen Effektes werden die Solarmodule, die üblicherweise Licht in elektrische Energie umwandeln, zum Lumineszieren (Leuchten) gebracht.
EL-Aufnahmen können als beweisführendes Mittel eingesetzt werden, z.B. von Versicherungen, Sachverständigen oder Gutachtern.
Zeigen die EL-Bilder größere schwarze Bereiche in den Zellen, geben diese einen deutlichen Hinweis auf eine verringerte Modulleistung.
Von Defekten wie Mikrorissen hat zwar fast jeder schon einmal gehört, aber nichts gesehen, da diese für das menschliche Auge faktisch unsichtbar sind. Dank der EL können diese Defekte jedoch sichtbar gemacht werden.
Eine Überprüfung der Module ist denkbar einfach. Durch die Umkehrung des photovoltaischen Effektes werden die Solarmodule, die üblicherweise Licht in elektrische Energie umwandeln, zum Lumineszieren (Leuchten) gebracht. Dazu sind lediglich eine Stromquelle, ein Netzteil und ein Fachmann, der die richtigen Parameter kennt, notwendig.
Durch den umgekehrten Vorgang verbrauchen die Module nun elektrische Energie und geben neben Wärme eine schwache Strahlung im nahen Infrarotbereich (NIR) ab. Mithilfe spezieller Kameras können diese Strahlungen eingefangen werden. Die so aufgenommenen Bilder zeigen das EL-Modul in einer Art Röntgenaufnahme. Das Verfahren wird bereits seit Jahren in der Modulproduktion eingesetzt, um die Qualität der Module stetig zu verbessern.
In der Vergangenheit benötigte man Dunkelkammern, um EL-Aufnahmen zu erzeugen. Denn schon geringe Mengen an Rest- oder Streulicht reichten aus, um die schwache Strahlung der Solarmodule zu überlagern. Neuartige Systeme, wie das der Firma Envaris aus Berlin, ein Serviceunternehmen rund um die PV-Anlage, unterscheiden sich deutlich von den bisher marktüblichen EL-Testsystemen. Jetzt können bereits bei fortgeschrittener Abenddämmerung EL-Aufnahmen vollkommen ohne Dunkelkammer durchgeführt werden. Das ist dank spezieller Kameratechnik und ausgeklügelter Filter möglich. Eine eigens dafür entwickelte Software ermittelt das auch bei Nacht noch vorhandene Streulicht und blendet es aus. Solarmodule können so in der bestehenden PV-Anlage überprüft werden, ohne Module demontieren zu müssen. Die Envaris GmbH ist eines der ersten Unternehmen, das ein solches mobiles EL-System europaweit einsetzt. „Ein enorm großer Vorteil des neuen Systems besteht darin, dass keine hohen Kosten für die Demontage und den Transport der Module anfallen. Auch weitere zusätzliche Schäden, die durch ein Modulhandling entstehen können, werden so vermieden“, so Stefan Wippich von Envaris.
Zwei Varianten
Vor Ort gibt es zwei Möglichkeiten, um die Module ohne Demontage aufzunehmen. Einerseits ist es möglich, einzelne Module unabhängig von einem Stromanschluss zu „röntgen“. Ein mitgeführtes Batteriesystem sorgt dabei für die ausreichende Bestromung der Module. Obwohl die Module nur für Sekundenbruchteile bestromt wurden, ermöglicht die Software viele Aufnahmen mit nur einer einzigen Batterieladung. Die zweite Möglichkeit besteht darin, ganze Strings zum Lumineszieren zu bringen. Dafür ist jedoch an der Anlage ein separater Stromanschluss notwendig.
Neben der Aufnahme einzelner Solarmodule, sind mit dieser zweiten Variante z.B. elektrisch inaktive Module im String auf den ersten Blick erkennbar. Mit den aufgenommen Bildern ist es dem Fachmann möglich, mehrere Arten von Defekten im Modul auf Zellebene zu erkennen. Zu diesen Fehlern zählen u.a. Mikro-Risse, Fingerdefekte, Zellkantendefekte, Hot Spots, Inhomogenitäten oder schlechte Lötverbindungen. Aber auch eine schlechte Zellsortierung des Modulherstellers kann somit sichtbar gemacht werden. All diese Fehler sind mit bloßem Auge nicht zu erkennen, stellen aber auch nicht immer zwangsläufig einen Mangel dar. Zeigen die EL-Bilderjedoch größere schwarze Bereiche in den Zellen, geben diese einen deutlichen Hinweis auf eine verringerte Modulleistung. Die schwarzen Bereiche sind elektrisch abgetrennte Zellteile, die nicht bestromt werden und im Umkehrschluss auch nicht zur Stromproduktion beitragen.
EL-Aufnahmen können demzufolge optimal als beweisführendes Mittel eingesetzt werden. „Meist sind es Versicherungen oder Sachverständige und Gutachter, die unsere Dienstleistung zur Klärung des Sachverhaltes buchen“ sagt Wippich. „Aber auch zur Abnahme von Solaranlagen oder vor deren Montage werden zunehmend EL-Aufnahmen angefertigt.“
Meist ist EL nur der zweite Schritt, dem die visuelle Inspektion, Kennlinienmessung oder Thermografie-Aufnahmen vorausgehen, bzw. wird begleitend dazu vorgenommen. Auch Envaris bietet diese Dienstleistungen als Komplettpaket an und geht sogar noch einen Schritt weiter. Mit einem mobilen Testcenter können kritische Module vor Ort via Flasher einer genaueren Leistungsmessung unterzogen und somit noch besser bewertet werden. Zusätzlich sind mit diesem Messwagen EL- und Thermografie-Aufnahmen in einem höheren Durchsatz möglich. Einen Nachteil hat das Ganze jedoch, die Module müssen dafür demontiert werden.
Fazit: Mithilfe der mobilen EL können auf eine verlässliche und preiswerte Art Messungen durchgeführt werden, die sonst für das menschliche Auge nicht sichtbare Modulbeschädigungen darstellen.
Autor: Meike Stephan
KONTAKT: Envaris GmbH, 10179 Berlin, Tel. 030 2888493110, Fax 030 2888493129, kontakt@envaris.de, www.envaris.de
