Anwendungsbericht

Solartechnik Stiens ist ein relativ jungesUnternehmen. Die Mitarbeiterzahl ist vonzwei Angestellten bei der Firmengründungim Jahr 2004 auf derzeit 55 angestiegen.Auf dem Dach des Haupt-Bürogebäudesdes Unternehmens in Kaufungen, das2008 eingeweiht wurde, befindet sich eineSolaranlage mit 46 kWp Leistung. Die obereHälfte des Gebäudes folgt ständig dem

Lauf der Sonne. Alle zehn Minuten bewegtsich die obere Etage des Bürogebäudesfast unmerklich. Von Sonnenaufgang bisSonnenuntergang dreht es sich um 180°und richtet die Solarmodule während derSonnenstunden auf die Sonne aus. DieSonnenenergie wird auf diese Weise optimalgenutzt.

Solartechnik Stiens setzt FLIRWärmebildkameras für die Qualitäts-kontrolle seiner Solarmodule ein'Wir haben mehrere Lieferanten verglichen, und FLIR warder Gewinner'

Die Vorkommen fossiler Brennstoffe schwinden, die Preise für Kohle und Gas setzen zu neuenHöhenflügen an, und viele Menschen haben die Sonne als erneuerbare Energiequelle im Blick.Um sicher zu sein, dass die ausgelieferten Solarmodule optimale Leistungen erbringen, setztSolartechnik Stiens eine Wärmebildkamera von FLIR für die Suche nach Fehlerstellen ein.

"Da Solarzellen Sonnenlicht in Strom umwandeln, erzeugen sie auch Wärme", erläutertBenjamin Kimpel, Servicetechniker bei Solartechnik Stiens. "Ineffiziente Zellen erzeugenjedoch viel mehr Wärme als die ordnungsgemäß arbeitenden Zellen und sind daher aufeinem Wärmebild deutlich als heiße Stelle zu erkennen. Und genau danach suchen wir."

Die FLIR T335 Wärmebildkamera:leicht, kompakt und einfach einsetzbar.

Alle zehn Minuten bewegt sich die obere Etage desBürogebäudes von Solartechnik Stiens in Kaufungenfast unmerklich, um die Solarmodule auf dem Dachnach der Sonne auszurichten.

Benjamin Stiens, Servicetechniker bei SolartechnikStiens.

Anwendungsbericht

FLIR T335 Wärmebildkamera: DieBenutzerfreundlichkeit ist entscheidend.Damit keine defekten Solarmodule an dieKunden geliefert werden, hat SolartechnikStiens eine FLIR T335 Wärmebildkameraerworben, mit der die PV-Module vor derAuslieferung überprüft werden. Wie alleWärmebildkameras der T-Serie von FLIR istdie T335 sehr praxisorientiert aufgebaut. Diemobilen Wärmebildkameras der T-Serie vonFLIR setzen neue Maßstäbe bei Ergonomie,Benutzerfreundlichkeit und Gewicht.Benutzerfreundlichkeit ist entscheidend:Die Ingenieure von FLIR Systems habendie Rückmeldungen der Anwender imHinblick auf Komfort und Deutlichkeit ineine Reihe umfassender und innovativerLeistungsmerkmale einfließen lassen.

Die FLIR T335 Wärmebildkamera besitzteinen ungekühlten Mikrobolometer-Detektor, der klare Wärmebilder mit einer

Auflösung von 320 x 240 Pixeln liefert. Erkann Temperaturen exakt in einem Bereichvon -20 °C bis +650 °C bei einer thermischenGenauigkeit von unter 50 mK messen."Die Qualität der Bilder, die die FLIR T335Wärmebildkamera liefert, ist erstaunlich,noch wichtiger für unsere Anwendungist jedoch das praktische Design", betontBenjamin Kimpel. "Vor allem die Tatsache,dass sie extrem leicht ist und eine neigbareObjektiveinheit besitzt, macht sie zumidealen Werkzeug für Inspektionen vor Ort,wenn es darum geht, bereits installierteSolarmodule auf Fehler zu untersuchen."

Ineffiziente Solarzellen"Wärmebildkameras eignen sich optimalfür die Überprüfung von PV-Modulen aufdefekte Zellen", erläutert ServicetechnikerKimpel. "Wenn eine Solarzelle weniger Stromerzeugt, erwärmt sie sich normalerweisestärker als die anderen Zellen. Daher lassensich solche ineffizienten Zellen problemlosmit einer Wärmebildkamera lokalisieren."

Die Ursache für die Leistungsschwäche vonSolarzellen liegt in der Gleichförmigkeit desverwendeten Halbleitermaterials. Bei denmeisten PV-Modulen ist dieser HalbleiterSilizium. Die multikristallinen Silizium-Wafer,die in den meisten Solarzellen eingesetztwerden, können bereits während desProduktionsprozesses oder auch spätersehr anfällig für die Ausbildung dieserUngleichförmigkeiten sein. Wenn in einerSolarzelle eine höhere Konzentration dieserUngleichförmigkeiten auftritt, produziert sieweniger Strom und mehr Wärme als andereZellen und schraubt damit die Leistung desgesamten PV-Moduls nach unten.

Defekte können ein ganzes Modulwertlos machenFür die Umwandlung in Wechselstrom isteine bestimmte Menge von elektrischemStrom erforderlich. Wenn ineffiziente Zellennun die Stromerzeugung des gesamtenModuls unter diesen kritischen Schwellwertdrücken, kann das ganze Modul dadurchvöllig wertlos werden.

Es gibt jedoch noch viele andere Ursachenfür schwache Leistungen von Solarmodulenwie gerissene Zellen, Glasbruch, Eindringenvon Wasser, unterbrochene Lötkontakte,defekte Zellstränge, defekte Bypass-Dioden, Ablösung des Halbleitermaterials,defekte Steckverbinder, um nur einige zunennen. Welches Problem auch vorliegenmag, Wärmebildkameras unterstützen denBediener dabei, den Defekt zu lokalisierenund geben oft auch Hinweise auf dieUrsache. In allen möglichen Fällen kann eineWärmebildkamera eine wichtige Rolle beimDetektieren des Fehlers spielen.

Erkennen von Defekten"Wir wollen verhindern, dass bei unserenKunden defekte Solarmodule ankommen",erläutert Benjamin Kimpel. "Außerdemmöchten wir auch nach der Installationihre Leistung überwachen können." Für dieErkennung dieser Defekte sind effiziente,kostengünstige Test- und Messverfahrenerforderlich, die aussagekräftige Werte zurLeistung und zur elektronischen Struktureiner Zelle liefern. "Wir haben mehrereunterschiedliche Lieferanten zu einerVorführung ihrer Wärmebildkameraseingeladen. Dabei stellte sich heraus, dassFLIR das am besten für unsere Anwendunggeeignete Produkt hat. Wir haben einenTestaufbau mit einem in Betrieb befindlichenSolarmodul eingerichtet und wollten wissen,welche Wärmebildkamera die heiße Stelleals erste detektiert."

Bei diesem Test erklärten der FLIRVertriebsmanager Michael Mende undBenjamin Bördner vom FLIR Vetriebspartner

Diese auf Masten montierten Solarmodule lassensich von hinten untersuchen, um Reflexionen zuminimieren.

Mit der FLIR MeterLink-Technologie lassen sich die vomZangenmessgerät erfassten Messdaten via Bluetoothübertragen und mit dem Wärmebild verknüpfen.

Diese Wechselrichter wandeln den Gleichstrom derSolarmodule in Wechselstrom um.

Ein Test mit einem Solarmodul auf dem Parkplatz vonSolartechnik Stiens zeigt, dass die heißen Stellen sogarvon vorne mühelos auf dem Wärmebild zu erkennen sind.

Die FLIR T335 Wärmebildkamera ist mit mehrerenunterschiedlichen Wechselobjektiven erhältlich.

viZaar AG in Albstadt die neue FLIR T335Wärmebildkamera dem ServicetechnikerBenjamin Kimpel. "Die FLIR T335 verbindetnicht nur ergonomisches Design mithervorragender Bildqualität, sie erzielte auchdas beste Ergebnis in unserem Vergleichstest,da sie die heiße Stelle lange vor den anderenWärmebildkameras lokalisierte. Daherentschieden wir uns klar für die FLIR T335."

Der richtige BetrachtungswinkelBenjamin Kimpel überzeugt die FLIR T335aber nicht nur wegen der Kameraqualität,des ergonomischen Designs und ihrerpraxisorientierten Funktionen: "DieSchulung, die wir von FLIR Systems erhalten,ist ebenso wichtig", betont ServicetechnikerKimpel. Obwohl alle FLIR Wärmebildkamerasso konzipiert sind, dass ihre Bedienungkinderleicht ist, beinhaltet Wärmebildtechnikweitaus mehr als nur das Wissen, wie

die Kamera gehandhabt wird. "WennSolarmodule mit der Wärmebildkameravon vorne untersucht werden, muss mansehr darauf achten, nicht aufgrund vonReflexionen falsche Schlussfolgerungen zuziehen."

Nach Angaben von FLIR VertriebsmanagerMichaelMendesolltederBetrachtungswinkelsorgfältig gewählt werden, so dass eineFehlinterpretation der Wärmebilderausgeschlossen ist. Dazu könnte es nämlichdurch die von umliegenden Objektenabgestrahlte Wärme kommen, welche imGlas reflektiert wird. "Das beste Ergebniswürde bei rechtwinkliger Ausrichtung derWärmebildkamera zum Solarmodul erzielt,denn der Emissionsgrad ist dann amhöchsten und nimmt mit größer werdendemWinkel ab. In diesem Fall könnten jedoch dieReflexionen der Kamera und der Bedienerselbst im Wärmebild zu sehen sein. Daherstellt ein Betrachtungswinkel von 5 bis 60°(wobei 0° rechtwinklig ist) einen gutenKompromiss dar."

Eine noch bessere Lösung für dieses Problemist es nach Michael Mende natürlich,Reflexionen generell zu vermeiden ...

Aufnahmen von der anderen SeiteDer optimale Ansatz zur Lösung diesesProblems ist die generelle Vermeidung vonReflexionen. "Bei Solarmodulen, die aufeinem Dach installiert sind, ist dies nichtimmer möglich, aber bei den Modulen

auf dem Parkplatz von Solartechnik Stiens,die auf Masten montiert sind, könnenAufnahmen mit einer Wärmebildkameravon der Rückseite des PV-Moduls gemachtwerden. Die Rückseite des Moduls reflektiertdie Wärmestrahlung nicht so stark, daherlässt sich die Temperatur des PV-Modulsexakter messen."

MeterLinkZusammen mit der FLIR T335

Die mobilen Wärmebildkameras der T-Serie von FLIR set-zen neue Maßstäbe bei Ergonomie, Benutzerfreundlichkeitund Gewicht.

Die vom Modul produzierte Strommenge kann rechteinfach mit dem Zangenmessgerät ermittelt werden.Die Messdaten werden mithilfe der FLIR MeterLink-Technologie mit dem Wärmebild verknüpft.

Mittels der Bild-im-Bild-Funktion kann der Bediener das Wärmebild direkt über das entsprechende Realbild legen. Erkann per Tastendruck Wärmebilder einfach innerhalb des Realbilds bewegen sowie ihre Größe und Form verändern.

Die heißen Stellen auf diesem Wärmebild, das von der Vorderseite des Solarmoduls aufgenommen wurde,könnten ein Anzeichen dafür sein, dass eine Vielzahl von Zellen ineffizient arbeitet.

Die Untersuchung von der Rückseite zeigt keine hei-ßen Stellen; die heißen Stellen in dem vorhergehen-den Wärmebild, das von vorne aufgenommen wurde,waren durch Reflexionen bedingt.

Empfohlener (grün) bzw. ungünstiger (rot) Betrach-tungswinkel bei thermografischen Untersuchungen.

Anwendungsbericht

Weiterführende Informationen zuWärmebildkameras und zu dieser Anwendungerhalten Sie von:

FLIR Commercial Systems B.V.Charles Petitweg 214847 NW Breda - NiederlandeTelefon : +31 (0) 765 79 41 94Fax : +31 (0) 765 79 41 99eMail : flir@flir.comwww.flir.com

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Fusion und Bild-im-BildEine weitere nützliche Funktion der FLIRT335 Wärmebildkamera ist die Möglichkeit,ein Tageslichtbild mit einem Wärmebild zukombinieren. Die FLIR T335 bietet dazu zweiverschiedene Verfahren: Thermal Fusion undBild-im-Bild.

Mit diesen beiden Funktionen der FLIR T335lassen sich problemlos aussagekräftigeBerichte erstellen und Bilder von möglichenDefekten an Kollegen oder Kundenweiterleiten. Mittels der Bild-im-Bild-Funktion kann der Bediener das Wärmebilddirekt über das entsprechende Tageslichtbildlegen, das mit der in die T335 integrierten3,1 Megapixel Digitalkamera aufgenommenwurde. Diese Funktion kombiniert perKnopfdruck die Vorteile des Infrarotbildsmit denen des Realbilds. Der Bedienerkann Wärmebilder einfach innerhalb desTageslichtbilds bewegen sowie ihre Größeund Form verändern.

Bei der FLIR Fusion-Technologie gehtdie Integration von Tageslichtbild undWärmebild noch einen Schritt weiter. Mit ihrlassen sich bestimmte Temperaturbereichedes Wärmebilds über das Realbild legen,beispielsweise so, dass nur die heißen Stellenangezeigt werden.

"Die Bild-im-Bild-Funktion und ThermalFusion sind sehr nützlich, um Kollegenoder Kunden schnell zu zeigen, wo sichineffiziente Solarzellen befinden. Dennmanche Leute haben Schwierigkeiten zuerkennen, welchen Teil des Solarmodulssie betrachten, wenn man ihnen nur einWärmebild vorlegt."

FLIR QuickReportFür die Berichterstellung setztServicetechniker Kimpel FLIR QuickReportein. "Eine total einfache und intuitiv zubedienendeSoftware",bestätigtunsBenjaminKimpel. Mit FLIR QuickReport könnenAnwender die von ihren Infrarotkamerasaufgenommenen radiometrischen Bilder innur drei einfachen Schritten organisieren,analysieren und in einem Bericht darstellen.

Über die Software kann der Anwendernicht nur die Farbpalette und denTemperaturkontrast ändern, um kleinsteDetails besser herauszuarbeiten. Sieübernimmt auch die Messwerte, die dasExtech-Zangenmessgerät via MeterLink andie Kamera übertragen hat, in den Bericht.

"Mit der FLIR T335 können wir definitivgewährleisten, dass alle unsere Solarmoduledie strengen Qualitätskriterien einhalten, fürdie Solartechnik Stiens bekannt ist", betontBenjamin Kimpel abschließend.

Diese von der Rückseite desselben Solarmoduls aufgenommenen Bilder zeigen deutlich weniger Reflexionen als die Aufnahmen von vorne und lassen dadurch wesentlichexaktere Temperaturmessungen zu.

Wärmebildkamera hat SolartechnikStiens auch ein Extech-Zangenmessgeräterworben, da dieses über eine MeterLink-Verbindung mit der FLIR T335 verbundenwerden kann. Die FLIR MeterLink-Technologie vereinfacht die Arbeit beielektrischen oder Gebäudeinspektionen,denn mit ihrer Hilfe lassen sich dieMessdaten des Zangenmessgeräts viaBluetooth an die FLIR Wärmebildkameraübertragen. Das spart Zeit und beseitigtdas Risiko fehlerhafter Aufzeichnungenoder Notizen. "Bevor wir die FLIR T335Wärmebildkamera via MeterLink mit derStromzange verbinden konnten, musstenwir die abgelesenen Messwerte von Handin einem Heft notieren. Mit FLIR MeterLinkfließt diese Information automatisch inunseren Bericht ein."

Dieses Wärmebild zeigt deutlich, dass Reflexionenbei der Inspektion von Solarmodulen ein Problemdarstellen können: Die Wärmebildkamera nimmtdas reflektierte Wärmebild der Wolke auf, anstatt dieTemperatur des Moduls zu messen.

Diese heißen Stellen scheinen auf ineffiziente Solarzellenhinzuweisen, eine nähere Untersuchung zeigt jedoch,dass mehrere dieser Stellen durch die reflektierte Wärmeder vor dem Modul stehenden Personen entstanden sind.

In dieser Thermal Fusion Aufnahme werden nur dieheißen Stellen auf dem Wärmebild gezeigt.