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Photovoltaikmodule messen – doch womit?

Da es sich bei Photovoltaikanlagen um technische Anlagen handelt, bei denen hohe elektrische Ströme und Spannungen erzeugt werden, sollten in regelmäßigen Abständen Photovoltaikwartungen durchgeführt werden. Durch verschiedene Umwelteinflüsse und besondere Betriebsbedingungen kann es bei den Betriebsmitteln zu Alterungs- und Abnutzungserscheinungen kommen. Diese könnten zu Funktionsstörungen führen, durch die es zu Ertragseinbußen oder gar zu Brand kommen könnte. Aus diesem Grund sollten PV‑Anlagen rechtzeitig auf Mängel überprüft werden. Sollten Mängel auftreten, dann sollten diese von Elektrofachkräften schnellstmöglich und wirtschaftlich bewertet und behoben werden.

Im Folgenden wollen wir Ihnen die gängigsten Messgeräte, die bei beim Photovoltaikmodule messen zum Einsatz kommen, kurz aufzeigen und erläutern.

 

Photovoltaik-Installationstester

Photovoltaik Installationstester
Photovoltaik Installationstester Benning PV 1

Wird eine Solarwartung an einer Photovoltaikanlage durchgeführt, so sollte als erster Schritt eine Messung mit einem Installationstester, bzw. Kontroll- und Analysegerät, durchgeführt werden. Diese Messgeräte überprüfen den einwandfreien Betrieb einer Photovoltaikanlage in dem der Kurzschlussstrom und die Leerlaufspannung eines einzelnen Solarmoduls oder eines ganzen Strangs gemessen werden. In den meisten Fällen, gerade bei Dachanlagen, ist es schwierig, an jedes einzelne Solarmodul heranzukommen und es durchzumessen. Dort wäre stets eine Strangmessung sinnvoller und praktikabler. Für die Messung wird der Stecker des Moduls oder des Stranges mit dem Messgerät verbunden. Bei der Messung muss auf eine stabile Bestrahlungsstärke auf die Solarmodule während der Messung geachtet werden. Die gemessenen Werte werden im Anschluss mit den zu erwarteten Werten verglichen. Die zu erwartende Leerlaufspannung in einem Strang ergibt sich aus der Summe der einzelnen Leerlaufspannungen der Photovoltaikmodule. Der zu erwartende Kurzschlussstrom in einem Strang ergibt sich aus dem Kurzschlussstrom eines einzelnen Moduls. Sind in der Photovoltaikanlage mehrere Stränge installiert und stimmen diese jeweils mit Solarmodulanzahl und Solarmodultyp überein, so sollten auch die Stränge miteinander verglichen werden. Die gemessenen Werte sind jeweils Richtwerte, da diese nicht auf Standard‑Testbedingungen (STC) korrigiert wurden. Es kann aber auf jeden Fall festgestellt werden, ob ein oder mehrere PV-Module innerhalb eines Strangs ausgefallen sind. Für eine genauere Analyse sollte ein Kennlinienmessgerät genutzt werden.

Eine weitere wichtige Funktion, die solch ein Gerät übernimmt und zu einer normgerechten elektrischen Überprüfung eines PV‑Systems gehört, ist die Isolationswiderstandsmessung. Diese wird zwischen den aktiven DC-Leitern des PV-Generators und dem Schutzleiter gemessen.

 

Solche Geräte werden beispielsweise von den Herstellern Benning und HT Instruments ab ungefähr 1000 € angeboten.

 

Kennlinienmessgerät

Kennlinienmessgerät HT I-V 400
Kennlinienmessgerät HT I-V 400

Wurden bei einer Messung mittels PV-Installationstester unerwartete Messergebnisse festgestellt, so sollte im nächsten Schritt ein Kennlinienmessgerät zur Hilfe genommen werden. Mit solch einem Messgerät lassen sich Strom-Spannungs-Kennlinien von Modulsträngen und/oder einzelnen Solarmodulen erstellen. Dazu misst das Gerät den aktuellen Kurzschlussstrom und die Leerlaufspannung. Während der Messung wird ein Sensor mit integrierter Referenzsolarzelle auf ein Solarmodul gelegt. Der Sensor misst die Solarmodultemperatur und die Bestrahlungsstärke auf der Solarmodulebene. Mit den gesamten gemessenen Werten errechnet das Kennlinienmessgerät nun die Strom‑Spannungs‑Kennlinie unter STC‑Bedingungen und stellt diese dar. Die meisten Kennlinienmessgeräte haben eine Moduldatenbank der gängigsten Solarmodulhersteller integriert. Es kann somit im Anschluss der Messung direkt die gemessene Kennlinie mit der vom Hersteller vorgegebenen Kennlinie verglichen werden. Bei starken Abweichungen kann somit sofort auf einen Fehler innerhalb des Stranges geschlossen werden.

 

Bei guten Geräten namhafter Hersteller, wie z.B. HT Instruments, PVPM und TRITEC, lässt sich die Datenbank der Photovoltaikmodule jederzeit durch den Anwender erweitern. Preislich liegen diese Geräte bei 3000 € aufwärts.

 

Multimeter, Strommesszange

Stommesszaange Fluke 325
Stommesszaange Fluke 325

Eine Strommesszange, bzw. ein Multimeter, kann für die Messung des aktuell generierten Stromes und der erzeugten Spannung verwendet werden. Vorteilhafter ist hierbei die Nutzung einer Strommesszange gegenüber einem Multimeter, da mit dieser schneller und sicherer gemessen werden kann. Es müssen keine Leitungen abgeklemmt und keine schwerzugänglichen Kontaktmöglichkeiten für die Messspitzen eines Multimeters gesucht werden. Es wird mit der Messzange einfach die Leitung eines Solarmoduls oder eines Stranges umgriffen und schon kann gemessen werden. Gemessen werden kann mit solchen Messgeräten der Gleich- und Wechselstrom, die Gleich- und Wechselspannung und der Widerstand von Leitungen. Vor dem Einsatz in einer Photovoltaikanlage sollte auf jeden Fall geprüft werden, ob das vorliegende Messgerät auch für Gleichstrom, bzw. Gleichspannung, ausgelegt ist. Werden bei einer PV-Anlage mehrere Stränge bei gleicher Bestrahlungsstärke vermessen, so können die Messwerte anschließend miteinander verglichen werden. Befinden sich in den Strängen die gleichen PV-Module und auch die gleiche Anzahl an PV-Modulen, so sollten die Messwerte im Normalfall höchstens 5 % auseinanderliegen. Ist die Abweichung größer, sollte entweder jedes einzelne Modul vermessen werden oder ein Kennlinienmessgerät zur näheren Bestimmung herangezogen werden.

 

Angeboten werden für PV-Anlagen taugliche Strommesszangen von dem Unternehmen Fluke für ungefähr 200 €.

 

Mobiles Prüflabor

Mobiles Prüflabor von MBJ Services
Mobiles Prüflabor von MBJ Services

Falls mit einem Photovoltaik-Installationstester, einem Kennlinienmessgerät und einer Strommesszange Fehler in der Solaranlage festgestellt wurden, diese aber nicht genau identifiziert werden konnten oder diese zu ungenau sind, könnte der Einsatz eines mobilen Prüflabors hilfreich sein. In einem solchen Prüflabor lassen sich einzelne Solarmodule auf Leistungsverluste, Mikrorisse und Hot-Spots überprüfen. Das Modul wird in eine Haltevorrichtung eingespannt und anschließend in den Innenraum des Prüfwagens gefahren. Hier wird das PV-Modul durch einen LED-Sonnensimulator bestrahlt um annähernde STC‑Bedingungen zu erreichen. Gleichzeitig wird die generierte Leistung des Moduls gemessen und zusätzlich nach STC-Bedingungen korrigiert. Der gemessene Leistungswert kann dann mit der Herstellerangabe verglichen werden. Eine weitere Funktion, die solch ein mobiles Prüflabor bietet, ist die Aufnahme von Elektrolumineszenz-Aufnahmen. Damit ist es möglich das Solarmodul auf vorhandene Mikrorisse zu überprüfen. Mit einer zusätzlichen Thermographie‑Kamera können vorhandene Hot-Spots analysiert werden. Bei sehr großen Photovoltaikanlagen mit mehreren hundert PV-Modulen wäre solch ein Prüflabor eher unpraktisch. Hier sollten dann eventuell Aufnahmen mit einer mobilen EL-Kamera und/oder Infrarotkamera aufgenommen werden.

 

Mobile Prüflabore werden momentan nur in den seltensten Fällen eingesetzt, da die oben genannten Messgeräte ausreichend genaue Messwerte liefern.

 

Der Hersteller MBJ bietet unter anderem ein solches mobiles Prüflabor für Elektrofachbetriebe an.

 

Standardtest-Bedingungen (STC)

Standard‑Testbedingungen sind weltweit einheitliche Betriebsbedingungen, unter denen Techniker im Labor Photovoltaikmodule messen können. Werden Messwerte unter anderen Bedingungen aufgenommen, wie es bei einer Photovoltaikwartung der Fall ist, so können diese nicht mit den angegebenen Herstellerangaben verglichen werden. Zu den STC‑Bedingungen gehören eine Bestrahlungsstärke von 1000 W/m² und eine Zelltemperatur von 25°C.

 

 

 

Sie wollen einen PV-Check durchführen lassen oder haben Fragen bezüglich von Messverfahren, die bei einem PV-Check durchgeführt werden? Die Experten von ENVARIS beraten Sie zu diesem Thema gern. Für eine schnelle Kontaktaufnahme finden Sie unsere Kontaktdaten hier.

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