PV-Thermografie: Wie Hotspots, Zellbrüche und Leistungsverluste erkannt werden können

Das Wichtigste im Überblick

• ✅ Mit Wärmebildkameras macht die PV-Thermografie thermische Auffälligkeiten wie Hotspots an PV-Anlagen sichtbar.
• ✅ Mit Drohnen prüfen wir große PV-Anlagen effizient und sicher auf solche Auffälligkeiten, ohne die Module zu betreten.
• ✅ Wärmebilder sind eine Verdachtsdiagnose. Ein sicherer Nachweis von Zellbrüchen oder Diodenfehlern braucht aber eine elektrotechnische Prüfung.
• ✅ Bei der Wartung oder Anlagenübernahme hilft ein professioneller Einsatz, Auffälligkeiten früh zu dokumentieren und gezielt prüfen zu lassen.

Photovoltaikanlagen sind ein wichtiger Teil der Energiewende. Ihre Leistung kann aber durch schleichende Degradation, unentdeckte Installationsfehler oder äußere Einflüsse nachlassen. Das kann die Erträge senken und im Einzelfall zu Sicherheitsrisiken führen. Die PV-Thermografie ist ein Werkzeug, das thermische Auffälligkeiten sichtbar macht und eine gezielte weitere Prüfung anstößt. Sie ersetzt aber keine elektrotechnische Diagnose. Ein Zellbruch, Mikroriss oder Diodenfehler lässt sich allein aus einem Wärmebild nicht sicher nachweisen.

Was leistet die PV-Thermografie?

Die PV-Thermografie ist ein berührungsloses Messverfahren, bei dem eine Infrarotkamera die Oberflächentemperatur von PV-Modulen misst. Jede Unregelmäßigkeit im elektrischen Fluss einer Solarzelle kann die Temperatur lokal verändern, meist durch Erwärmung. Solche thermischen Auffälligkeiten geben erste Hinweise auf verschiedene Ursachen. Das können Verschmutzungen und Verschattungen sein, aber auch mögliche Probleme mit Zellen oder Verbindungen. Wenn der Stromfluss in einer Zelle oder einem Modulteil gestört ist, wird dort mehr Energie in Wärme statt in Strom umgewandelt. Genau dieses Prinzip nutzt die Thermografie. Die konkrete technische Ursache steht damit aber noch nicht fest.

Im Normalbetrieb zeigen die Module einer Anlage meist eine gleichmäßige Temperaturverteilung. Weicht ein Bereich von diesem Muster ab, ist das ein Hinweis, der genauer untersucht werden sollte. Mit der Thermografie können wir ganze Anlagen schnell und ohne Eingriff einer ersten Bewertung unterziehen, von der kleinen Dachanlage bis zum Solarpark. Ob eine Auffälligkeit wirklich ein Defekt ist, müssen am Ende aber Installateure, Sachverständige oder andere Fachstellen klären.

Die häufigsten Fehlerbilder und ihre thermischen Signaturen

Ein geschulter Thermograf erkennt nicht nur, dass eine Anomalie vorliegt. Aus dem thermischen Muster kann er oft auch schon auf die Art des Defekts schließen. Die richtige Interpretation ist wichtig für gezielte Instandhaltungsmaßnahmen.

Hotspots: häufige Auffälligkeit, im Einzelfall sicherheitsrelevant

Hotspots sind die bekannteste und potenziell gefährlichste thermische Auffälligkeit. Verschiedene Ursachen können sie auslösen:

• Teilverschattung: Laub, Vogelkot oder der Schatten eines Kamins können einzelne Zellen abdecken. Dies ist eine der häufigsten Ursachen.
• Verschmutzung: Hartnäckige, punktuelle Verschmutzungen wirken wie eine permanente Verschattung. Eine professionelle /pv-anlagen-reinigung kann hier oft Abhilfe schaffen.
• Interne Defekte: Risse in der Zelle (Zellbrüche) oder Fertigungsfehler können ebenfalls den Stromfluss unterbrechen und Hotspots verursachen.

Im Wärmebild sieht ein Hotspot oft wie ein klar abgegrenzter, warmer Punkt oder eine auffällig erhitzte Zelle aus. Wie groß der Temperaturunterschied ist, hängt von der Ursache, der Sonneneinstrahlung und der Anlagenlast ab. Das lässt sich nicht pauschal sagen. Wenn ein Hotspot wegen eines echten Defekts entsteht und lange unbemerkt bleibt, kann das nach fachlicher Einschätzung zu Folgeschäden am Modul führen. Ob im Einzelfall ein Sicherheitsrisiko besteht, muss aber der zuständige Fachbetrieb beurteilen.

Zellbrüche und Mikrorisse: schwer sichtbar, thermografisch nicht sicher nachweisbar

Siliziumzellen sind dünn und spröde. Mechanische Belastungen bei Transport oder Montage, aber auch Umwelteinflüsse wie Hagel oder hohe Schneelasten können zu Mikrorissen führen. Diese sind mit bloßem Auge meist nicht zu erkennen.

Je nachdem, wie ein Riss die Leiterbahnen einer Zelle stört, können sich im Wärmebild kantige oder geometrische Muster zeigen. Ein solches Muster ist aber nur eine Verdachtsdiagnose und kein sicherer Beweis, denn ähnliche thermische Bilder können auch andere Ursachen haben. Ob wirklich ein Zellbruch oder Mikroriss vorliegt, kann meist nur mit ergänzenden Prüfverfahren wie einer Elektrolumineszenzmessung durch einen Fachbetrieb sicher festgestellt werden. Wenn solche Auffälligkeiten gehäuft auftreten, kann das auf Leistungseinbußen hindeuten. Eine Ertragsmessung ist das aber noch nicht.

Auffälligkeiten an Bypass-Dioden

Ein PV-Modul hat üblicherweise mehrere Bypass-Dioden. Ihre Aufgabe ist es, bei Verschattung eines Modulteils den Strom um diesen Bereich herumzuleiten und so eine zu starke Erwärmung zu vermeiden. Fällt eine Diode aus, sind unterschiedliche Erscheinungsbilder möglich:

1. Dauerhaft leitende Diode: Fällt im Wärmebild vielleicht erst auf, wenn der zugehörige Modulteil verschattet wird und sich dann sichtbar erwärmt. Das Muster ist nicht zwingend ein gleichmäßiges Drittel des Moduls, es hängt vom Modultyp und der Verschaltung ab.
2. Dauerhaft sperrende Diode: Diese kann bewirken, dass der zugehörige Modulteil bei Verschattung nicht mehr überbrückt wird. Der Defekt erzeugt oft keine klare thermische Signatur. Er ist rein thermografisch schwer zu finden und erfordert meist zusätzliche elektrische Messungen.

Ein Diodendefekt betrifft je nach Modul und Verschaltung einen Teilbereich des Moduls. Die pauschale Aussage, dass dadurch ein ganzer String oder die ganze Anlage ausfällt, stimmt nicht. Das hängt von der jeweiligen Verschaltung der Anlage ab. Auffälligkeiten an Bypass-Dioden sollte immer ein Fachbetrieb elektrotechnisch prüfen.

Die Methoden der PV-Thermografie im Vergleich

Für die thermografische Inspektion gibt es unterschiedliche Ansätze. Welcher sich eignet, hängt vom Anlagentyp und der Zielsetzung ab.

Die Drohnen-Thermografie hat sich in Österreich als Standard für die meisten gewerblichen und größeren privaten Anlagen durchgesetzt. Sie verbindet Geschwindigkeit, Sicherheit und eine hohe Datenqualität.

Voraussetzungen für eine aussagekräftige Messung

Eine professionelle PV-Thermografie ist mehr als nur ein Drohnenflug mit Wärmebildkamera. Für vergleichbare und verlässliche Ergebnisse müssen die Umgebungsbedingungen passen. Technische Regelwerke für die PV-Thermografie geben dafür Anhaltspunkte, die je nach Auftrag und Kamera unterschiedlich ausgestaltet sein können:

• Sonneneinstrahlung: Sie muss stabil und ausreichend hoch sein, damit sich thermische Kontraste zeigen können.
• Wind: Stärkerer Wind kühlt die Moduloberflächen und kann kleinere thermische Auffälligkeiten überdecken.
• Bewölkung: Dichte oder schnell wechselnde Wolken verursachen schwankende Einstrahlungswerte und machen eine verlässliche Messung schwierig.
• Modulzustand: Die Module sollten trocken und weitgehend sauber sein. Reinigung und Thermografie sollten zeitlich getrennt stattfinden, damit Schmutz nicht mit technischen Fehlern verwechselt wird und die Oberfläche zum Messzeitpunkt trocken ist.

Vom Wärmebild zur konkreten Handlungsempfehlung

Ein Ordner voller Wärmebilder ist für den Anlagenbetreiber wertlos. Die eigentliche Arbeit beginnt nach der Datenerfassung im Büro.

1. Datenanalyse: Jedes Bild wird ausgewertet und die Wärmebilder werden mit den zugehörigen Sichtbildern verglichen. So können wir eingrenzen, ob eine Auffälligkeit auf Schmutz und Schatten zurückgeht oder ob ein interner Defekt wahrscheinlicher ist. Eine endgültige Diagnose ist das nicht.
2. Priorisierung: Wir ordnen die dokumentierten Auffälligkeiten ein, zum Beispiel in „zeitnah abklären“, „beobachten“ oder „vermutlich unkritisch“. Diese Einordnung ist unsere fachliche Ersteinschätzung und kein technischer Befund.
3. Reporting: Das Ergebnis ist ein Inspektionsbericht mit Wärmebild, Sichtbild und Lage der Auffälligkeit. Wie genau die Lage angegeben wird, hängt von der Anlage, der Kamera und der Auswertung ab. Eine zentimetergenaue Position versprechen wir nur, wenn das für den Auftrag vereinbart und technisch umsetzbar ist.
4. Handlungsempfehlungen: Der Bericht enthält Empfehlungen für die weitere Prüfung. Das kann eine gezielte Reinigung sein, die Abklärung von Garantiefällen oder die elektrische Untersuchung durch den Fachbetrieb. Die Entscheidung darüber trifft der zuständige Installateur oder Sachverständige.

Wann sich eine professionelle Thermografie-Inspektion lohnen kann

Ob sich eine Inspektion für Ihre Anlage lohnt, hängt von der Größe, dem Risiko, den Monitoringdaten und Ihrem Wartungskonzept ab. Wir können keine pauschale Aussage zur Amortisation machen. Unentdeckte Auffälligkeiten bedeuten nicht automatisch einen bestimmten Ertragsverlust.

Besonders nützlich ist die Thermografie in diesen Fällen:

• Abnahmeinspektion: Direkt nach der Installation, um den Ausgangszustand zu dokumentieren und eventuelle Mängel sofort beim Errichter zu reklamieren.
• Vor Ablauf der Garantie: Um versteckte Mängel aufzudecken, die noch unter die Produkt- oder Leistungsgarantie des Herstellers fallen.
• Regelmäßige Wartung: Im Rahmen des Facility Managements, idealerweise alle 2 bis 4 Jahre, um die Alterung der Anlage zu überwachen.
• Nach Extremwetterereignissen: Nach starkem Hagel oder extremen Schneelasten, um mögliche thermische Auffälligkeiten zu dokumentieren, die auf Mikrorisse hindeuten könnten.

Die professionelle PV-Thermografie ist ein hilfreiches Instrument für das Management von Photovoltaikanlagen. Sie kann thermische Auffälligkeiten wie Hotspots, mögliche Hinweise auf Zellbrüche oder Probleme an Bypass-Dioden sichtbar machen. Eine sichere Diagnose liefert sie nicht. Dafür braucht es die fachliche Auswertung und gegebenenfalls eine elektrotechnische Prüfung durch den zuständigen Fachbetrieb. Gerade die drohnengestützte Methode ist für viele Anlagen in Österreich eine effiziente und kontaktlose Möglichkeit der Erstdokumentation. Eine an Anlagenrisiko und Wartungskonzept ausgerichtete thermografische Überprüfung kann so zur Ertragssicherung und zum Werterhalt beitragen.

Weiterführend: Lesen Sie dazu auch die thermografische Prüfung von PV-Anlagen.