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Wärmebild-Drohne für PV: was sie sieht

Was eine Wärmebildkamera an einer PV-Anlage erkennt, welche Muster was bedeuten, welche Bedingungen der Flug braucht und wo das Verfahren an Grenzen stösst.

Veröffentlicht am · 5 Min. Lesezeit · von Markus Linke

Eine Wärmebildkamera misst keine Defekte. Sie misst Oberflächentemperatur, sonst nichts. Dass daraus eine brauchbare Aussage über eine Photovoltaik-Anlage wird, liegt an einem physikalischen Umstand: Ein Modul, das seinen Strom nicht mehr in Leistung umsetzen kann, setzt ihn in Wärme um. Der Fehler verrät sich also selbst, aber nur unter bestimmten Bedingungen und nur in bestimmten Formen. Dieser Beitrag beschreibt beides, das Sichtbare und das Unsichtbare.

Was ein Hotspot eigentlich ist

In einem String sind die Module in Reihe geschaltet. Der Strom, der durch das schwächste Modul passt, bestimmt den Strom des ganzen Strings. Wird eine Zelle beschädigt, verschattet oder altert sie ungleichmässig, dann kann sie den Strom der anderen nicht mehr durchlassen. Sie wird zum Widerstand und heizt sich auf.

Das ist der Grund, warum ein einziges auffälliges Modul den Ertrag des ganzen Strings drückt, lange bevor im Monitoring ein Alarm erscheint. Der Wechselrichter sieht den String, nicht das Modul. Und es ist der Grund, warum die Anlage während der Befliegung unbedingt unter Last laufen muss: Ohne Stromfluss keine Wärme, ohne Wärme kein Befund.

Welche Muster was bedeuten

Die Form der warmen Stelle sagt mehr als ihre Temperatur:

  • Ein einzelner heller Punkt innerhalb eines Moduls deutet auf eine geschädigte Zelle hin, oft nach Hagel, Montagedruck oder einem Zellriss mit elektrischer Wirkung.
  • Ein warmer Streifen über mehrere Zellen entspricht meist einem überbrückten Teilstrang, also einer aktiven Bypass-Diode.
  • Ein gleichmässig warmes ganzes Modul deutet auf ein Modul hin, das gar keinen Strom mehr liefert, etwa bei einer Unterbrechung im Anschluss.
  • Eine ganze warme Reihe oder ein warmer Tisch ist selten ein Modulproblem, sondern ein Hinweis auf den String oder den Wechselrichter.
  • Ein Muster, das sich zum Rahmen hin verstärkt, kann auf potenzialinduzierte Degradation hindeuten und verlangt eine gezielte Nachmessung.

Diese Zuordnung ist eine Verdachtsdiagnose, keine Ursachenfeststellung. Was wirklich vorliegt, misst die Elektrofachkraft am Modul.

Was die Kamera nicht sieht

Hier lohnt sich die Ehrlichkeit, weil sonst falsche Erwartungen entstehen:

  • Mikrorisse ohne elektrische Wirkung. Wenn der Riss den Stromfluss noch nicht stört, entsteht keine Wärme. Dafür braucht es Elektrolumineszenz oder eine Kennlinienmessung.
  • Allgemeine Alterung. Ein Modul, das gleichmässig zehn Prozent Leistung verloren hat, ist thermisch unauffällig.
  • Fehler in Wechselrichter, Verkabelung und Überwachung. Sichtbar ist höchstens die Folge, nicht die Ursache.
  • Alles unter der Moduloberfläche im Detail. Die Kamera sieht die Aussenhaut, die Wärmequelle kann einige Millimeter darunter liegen und erscheint dadurch verwaschen.
  • Die Restlebensdauer. Ein heisses Modul ist ein Befund, keine Prognose.

Die Bedingungen entscheiden über den Wert des Fluges

Ein Thermalflug bei falschem Wetter liefert Bilder, aber keine Aussage. Vier Grössen bestimmen, ob die Aufnahme belastbar ist:

  • Einstrahlung, mindestens 600 Watt pro Quadratmeter. Darunter sind die Temperaturunterschiede zu klein, um einen Defekt vom Rauschen zu trennen.
  • Last, die Anlage speist ein und ist nicht abgeregelt.
  • Wind, möglichst wenig. Wind kühlt die Moduloberfläche und nivelliert genau die Unterschiede, auf die es ankommt.
  • Blickwinkel und Reflexion. Glas spiegelt. Deshalb wird senkrecht geflogen und der Sonnenstand so gewählt, dass die Kamera nicht die Spiegelung des Himmels misst.

Ein Beispiel aus unserer eigenen Praxis: Beim Referenzflug lag die Einstrahlung zwischen 547 und 683 Watt pro Quadratmeter, die ersten Reihen also knapp unter der Grenze. Das steht so im Bericht, und seither setzen wir 600 Watt für jeden Flug als Untergrenze an, statt den Flug einfach durchzuziehen.

Radiometrisch oder nicht

Eine gewöhnliche Wärmebildkamera liefert ein Falschfarbenbild: Man sieht, dass etwas wärmer ist, aber nicht wie warm. Eine radiometrische Kamera speichert für jeden Pixel einen Temperaturwert. Erst das erlaubt, Schwellen zu definieren, Module untereinander zu vergleichen und die Auswertung nachvollziehbar zu machen.

Wir fliegen radiometrisch und werten jedes Modul gegen seine Nachbarn in derselben Reihe aus, nicht gegen einen festen Absolutwert. Damit fallen Effekte heraus, die die ganze Reihe betreffen, etwa Bewölkung während des Überflugs.

Was am Ende geliefert wird

Aus dem Flug entsteht ein radiometrisches Thermal-Orthofoto der ganzen Anlage, darüber ein Modulraster und daraus eine Befundliste: je Befund die Modul-ID, die Koordinate, die Maximaltemperatur, der Temperaturunterschied zur Reihe, die Klasse des Musters und eine Priorität. Als PDF für die Ablage, als CSV und GeoJSON für die Wartungssoftware.

Die Priorisierung ist der eigentliche Nutzen. Eine Liste mit dreihundert Befunden ohne Rangfolge ist für den Unterhalt wertlos; eine Liste, die sagt, welche zwanzig Module diese Woche drankommen, ist es nicht.

Zahlen aus dem Referenzprojekt

Eine Freiflächenanlage mit 2.8 Megawatt Spitzenleistung am Hochrhein, Ende August 2026 beflogen. Der Betreiber ist auf eigenen Wunsch nicht genannt, alle Zahlen stammen aus dem gelieferten Bericht:

  • rund 4'900 Module laut Register, 22 Reihen, 2.2 Hektar
  • 75 Minuten Thermalflug, 1'805 Bilder, 5 Zentimeter je Pixel
  • 325 auffällige Module, also sieben Prozent der Anlage
  • davon 126 mit Priorität eins, 172 mit Priorität zwei, 27 mit Priorität drei
  • 118 der 126 dringenden Befunde in mindestens zwei Rohbildern bestätigt
  • 92 Prozent aller Befunde in den Reihen 11 bis 22, ein räumliches Muster, das die Nachprüfung gezielt macht
  • vier Module erreichten die Messgrenze der Kamera von 150 Grad und wurden als Mindestwerte ausgewiesen

Der letzte Punkt ist typisch für ehrliche Thermografie: Wo die Kamera an ihre Grenze kommt, steht das im Bericht, statt eine Zahl zu erfinden.

Was der Bericht nicht ist

Er ist keine Prüfung nach IEC TS 62446-3 und keine abschliessende Bewertung. Er ist eine systematische, dokumentierte Aufnahme mit priorisierten Verdachtsfällen. Klassifikation, Schwellen und die Bedingungen des Fluges stehen offen darin, damit die Befunde nachvollziehbar bleiben und die Elektrofachkraft weiss, wo sie zu messen anfängt.

Genau darin liegt der Wert: nicht in einer Diagnose aus der Luft, sondern darin, dass niemand mehr dreihundert Module abgehen muss, um zwanzig zu finden.

Wie ein Auftrag abläuft, welche Anlagengrössen welchen Festpreis haben und was im Datenpaket steckt, steht auf der Seite Solar-Thermografie.

Häufige Fragen

Bei welchem Wetter kann geflogen werden?
Nötig sind mindestens 600 W/m² Einstrahlung, eine Anlage unter Last und wenig Wind. In der Schweiz heisst das April bis September zwischen etwa 10 und 16 Uhr, bei klarem Himmel. Dünne Schleierbewölkung senkt die Einstrahlung unter die Grenze, starker Wind kühlt die Module und lässt Hotspots verschwinden. Deshalb legen wir den Termin kurzfristig nach Wetter fest und nicht auf Verdacht.
Muss die Anlage während des Flugs laufen?
Ja. Ein Hotspot entsteht, weil eine defekte Zelle den Strom des Strings in Wärme umsetzt statt in Leistung. Steht die Anlage still, fliesst kein Strom und der Fehler bleibt kalt und damit unsichtbar. Ein abgeregelter Wechselrichter oder eine Abschaltung während der Befliegung macht den Flug wertlos.
Erkennt die Wärmebildkamera Mikrorisse?
Nur wenn der Riss die Zelle bereits elektrisch beeinträchtigt und dadurch Wärme erzeugt. Ein frischer Mikroriss ohne Stromfluss-Störung bleibt thermisch unsichtbar. Dafür braucht es Elektrolumineszenz, die im Dunkeln und mit eingespeister Spannung arbeitet, oder eine Kennlinienmessung am String.
Ersetzt der Bericht eine Prüfung nach IEC TS 62446-3?
Nein. Wir liefern eine systematische, dokumentierte Aufnahme mit priorisierten Verdachtsfällen, keine normative Prüfung und keine abschliessende Bewertung. Klassifikation, Schwellenwerte und Bedingungen stehen offen im Bericht, damit Ihre Elektrofachkraft die Befunde nachvollziehen und gezielt nachmessen kann.
Wie oft lohnt sich eine Befliegung?
Für Anlagen im Ertragsbetrieb hat sich ein jährlicher Rhythmus bewährt, am besten immer im selben Zeitfenster. Der Wert liegt im Vergleich: Ein Modul, das dieses Jahr bei Priorität 3 stand und nächstes Jahr bei Priorität 1, ist ein anderes Signal als ein einzelner Befund ohne Vorgeschichte.

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