Messtechnik für die Photovoltaik

Um den Zustand einer Photovoltaikanlage genauer beurteilen zu können, beispielsweise mit der Hilfe der Fiegl & Spielberger GmbH, stehen zwei wesentliche Messtechniken zur Verfügung. Dies sind zum einen die Messung der I-U-Kennlinie und zum anderen die Infrarot-Messung (IR-Messung). 

Die Infrarotmessung   

Die IR-Messung ist ein einfaches Instrument zur Kontrolle vieler Module auf eine Beschädigung. Ohne die Module abzuklemmen ist es möglich, typische Beschädigungen, die zum Beispiel durch Glasbrüche oder Produktionsfehler verursacht wurden, zu klassifizieren und eine Aussage über den Zustand der Anlage zu machen.   

Bei der IR-Messung erfassen IR-Kameras die abgestrahlte Energie eines Körpers. Jeder Körper, der eine Temperatur von mehr als null Kelvin hat, strahlt Energie ab. Die abgestrahlte Energie eines einfachen Körpers entspricht entsprechend dem thermischen Gleichgewicht der aufgenommenen Energie. Solarzellen wandeln allerdings bekanntlich einen Teil der Strahlungsenergie in elektrische Energie um. Deshalb strahlen PV-Module weniger Energie ab, als sie aufgenommen haben. Sind nun einzelne Zellen eines Moduls defekt und können diese nicht die gleiche Strahlungsenergie, wie die umliegenden Zellen in elektrische Energie umwandeln, strahlen nur diese defekten Zellen wieder eine höhere Energie ab. In diesem Bereich ist die Temperatur erkennbar höher, weshalb man dies mit einem entsprechenden Messgerät den Defekt aufspüren kann. Solche Fehlerstellen werden auch als Hotspot bezeichnet und sind bei der Photovoltaik eine Ursache für Verluste in der Umwandlung der Sonnenenergie in elektrische Energie.   

Die U-I-Kennlinienmessung   

Mit einem speziellen Kennlinienmessgerät kann man vergleichsweise leicht die Angaben des Herstellers für die Ströme und Spannungen eines Moduls überprüfen.   

Das Messgerät misst den Strom und die Spannung und kann somit aus diesen Messwerten die Leistung eines Moduls bestimmen. Die gemessenen Daten werden in einem Graphen dargestellt. Hierbei befinden sich auf der x-Achse die gemessenen Werte für die Spannung, auf der y-Achse werden die Ströme aufgetragen. Aus dem entstehenden Graphen kann man leicht den Maximum Power Point (MPP) bestimmen. Dieser befindet sich an der Stelle, an der das Produkt aus Spannung und Strom maximal ist. Im Idealfall wird das Modul genau im MPP betrieben, da dann der beste Wirkungsgrad erreicht wird.   

Die Angaben auf dem Datenblatt der Hersteller von Modulen für die Photovoltaik entstehen und der den Standardtestbedingungen (STC). Bei der Messung an einer PV-Anlage werden diese Werte in der Regel nicht erreicht. Für eine Bewertung des Moduls ist es daher notwendig, die während der Messung eingestrahlte Energie durch einen Sensor zu erfassen und somit auf die STC umzurechnen. Bei der Messung ist aber darauf zu Achten, dass der Einstrahlungssensor im gleichen Winkel angeordnet ist wie die Module der Photovoltaikanlage. Andernfalls entstehen Abweichungen, die zu einer fehlerhaften Kennlinie führen.  Anhand beider Messverfahren kann man nun erkennen, ob eine PV-Anlage beschädigt ist und somit nicht die maximal mögliche Energie erzeugt.


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