Zo inspecteer je zonnepanelen met een warmtebeeldcamera

Inleiding

Zonnepanelen leveren jarenlang energie, maar kunnen door vervuiling, beschadiging, veroudering of montagefouten minder goed gaan presteren. Zulke afwijkingen zijn aan de buitenkant niet altijd zichtbaar.

Met een warmtebeeldcamera kunnen temperatuurverschillen in zonnepanelen, connectoren, bekabeling en omvormers snel zichtbaar worden gemaakt. Hierdoor kan een inspecteur afwijkingen opsporen die mogelijk leiden tot opbrengstverlies, storingen of brandgevaar.

Thermografie is een contactloze meetmethode. Grote oppervlakken kunnen relatief snel worden gecontroleerd, waarna alleen de opvallende panelen en onderdelen nader hoeven te worden onderzocht.

Waarom thermografie toepassen?

Bij de aanleg van een PV-installatie wordt uitgegaan van een bepaalde opbrengst en levensduur. Defecte cellen, losse verbindingen, vervuiling en schaduw kunnen ervoor zorgen dat deze opbrengst niet wordt gehaald.

Thermografie kan worden ingezet:

• bij de oplevering van een nieuwe installatie;
• tijdens periodiek onderhoud;
• bij een onverwacht lage energieopbrengst;
• na storm, hagel of blikseminslag;
• vóór het aflopen van de garantieperiode;
• bij onderzoek naar storingen of brandgevaar.

De warmtebeelden kunnen worden opgenomen in een inspectierapport. Zo wordt de toestand van de installatie duidelijk vastgelegd.

Welke afwijkingen zijn zichtbaar?

Een veelvoorkomende afwijking is een hotspot. Dit is een plaats op een paneel die duidelijk warmer is dan de omliggende cellen.

Mogelijke oorzaken zijn:

• gedeeltelijke beschaduwing;
• vogelpoep of andere vervuiling;
• beschadigde of gebroken zonnecellen;
• defecte bypassdiodes;
• vochtindringing;
• losse of gecorrodeerde verbindingen;
• productiefouten;
• veroudering.

Een hotspot kan leiden tot een lagere opbrengst en verdere beschadiging van het paneel. In ernstige gevallen kan plaatselijke oververhitting brandgevaar veroorzaken.

Ook een volledig paneel of een rij zonnecellen kan een afwijkend temperatuurbeeld vertonen. Dit kan bijvoorbeeld wijzen op een niet-aangesloten paneel, kabelbreuk, een defecte bypassdiode of een probleem in een substring.

Daarnaast kunnen elektrische onderdelen worden gecontroleerd, zoals:

• DC-connectoren;
• kabelverbindingen;
• aansluitdozen;
• schakelaars;
• zekeringen;
• omvormers;
• verdeelinrichtingen.

Losse of gecorrodeerde verbindingen veroorzaken vaak een hogere overgangsweerstand. Wanneer er stroom door de verbinding loopt, kan deze plaatselijk warmer worden.

De juiste meetomstandigheden

Voor een betrouwbare inspectie moet de PV-installatie voldoende worden belast. Als praktische richtwaarde wordt vaak een zoninstraling van ongeveer 600 W/m² aangehouden.

Voer de inspectie bij voorkeur uit:

• op een droge dag;
• bij voldoende en stabiele zoninstraling;
• met zo weinig mogelijk bewolking;
• wanneer de installatie daadwerkelijk vermogen levert;
• bij beperkte wind.

Wolken en wind kunnen de temperatuur van panelen snel beïnvloeden. Hierdoor worden warmtebeelden moeilijker met elkaar te vergelijken.

Leg daarom de weersomstandigheden, buitentemperatuur, zoninstraling en belasting van de installatie vast in het inspectierapport.

Let op reflecties

Het glas van een zonnepaneel kan infraroodstraling uit de omgeving reflecteren. Hierdoor kan een warme of koude plek zichtbaar worden die niet werkelijk in het paneel aanwezig is.

Reflecties kunnen afkomstig zijn van:

• de zon;
• de lucht of wolken;
• omliggende gebouwen;
• de inspecteur;
• de warmtebeeldcamera.

Verander bij een verdachte plek de hoek van de camera. Beweegt de afwijking mee, dan is waarschijnlijk sprake van een reflectie.

Richt de camera bij voorkeur onder een hoek van ongeveer 60 tot 90 graden op het paneel. Wanneer de panelen bereikbaar zijn, kan een opname vanaf de achterzijde extra informatie geven. Aan de achterzijde ontstaan vaak minder reflecties en zijn aansluitdozen en bekabeling beter zichtbaar.

Warmtebeelden beoordelen

Een temperatuurverschil betekent niet automatisch dat een paneel defect is. Een warme plek kan ook worden veroorzaakt door vuil, schaduw, een aansluitdoos of een onderdeel van de draagconstructie.

Vergelijk daarom vooral:

• cellen binnen hetzelfde paneel;
• vergelijkbare panelen naast elkaar;
• connectoren met dezelfde belasting;
• aansluitdozen van dezelfde panelen;
• omvormers van hetzelfde type.

Kijk niet alleen naar de absolute temperatuur, maar vooral naar het temperatuurverschil met vergelijkbare onderdelen. Dit wordt vaak aangeduid als ΔT.

Controleer opvallende plaatsen ook visueel. Maak naast een warmtebeeld altijd een gewone foto, zodat de locatie van de afwijking later eenvoudig kan worden teruggevonden.

Aanvullend onderzoek

Thermografie laat zien waar een afwijking aanwezig kan zijn, maar geeft niet altijd direct de oorzaak aan.

Aanvullend onderzoek kan bestaan uit:

• een visuele controle;
• een openklemspanningsmeting;
• een stroommeting per string;
• een isolatieweerstandsmeting;
• een meting van de stroom-spanningskarakteristiek;
• controle van connectoren en bekabeling;
• onderzoek naar bypassdiodes;
• een elektroluminescentiemeting.

Door warmtebeelden te combineren met elektrische metingen ontstaat een betrouwbaarder beeld van de technische toestand van de installatie.

De juiste warmtebeeldcamera kiezen

Niet iedere warmtebeeldcamera is even geschikt voor PV-inspecties. Let bij de keuze op de volgende eigenschappen.

Infraroodresolutie

Een hogere resolutie maakt kleinere afwijkingen zichtbaar en maakt meten vanaf een grotere afstand mogelijk.

Voor kleine installaties en korte afstanden kan een resolutie van 160 × 120 pixels bruikbaar zijn. Voor grotere installaties is een resolutie van minimaal 320 × 240 pixels doorgaans praktischer.

Thermische gevoeligheid

De thermische gevoeligheid wordt uitgedrukt als NETD. Hoe lager deze waarde, hoe beter de camera kleine temperatuurverschillen kan herkennen.

Scherpstelling

Een onscherp warmtebeeld kan achteraf niet goed worden hersteld. Handmatige of automatische scherpstelling biedt daarom meer mogelijkheden dan een vaste focus.

Geschikte lens

Voor metingen vanaf grotere afstand kan een telelens nodig zijn. Op korte afstand is een groothoeklens vaak praktischer.

Draaibaar display

Een kantelbaar display maakt het eenvoudiger om panelen boven het hoofd, laag bij de grond of vanaf de achterzijde te inspecteren.

Analyse- en rapportagesoftware

Goede software maakt het mogelijk om meetpunten toe te voegen, temperatuurverschillen te bepalen en professionele rapporten op te stellen

Technische gegevens	testo 872s / testo 872	testo 883	testo 890
Resolutie	320 × 240 pixels	320 × 240 pixels	640 × 480 pixels
Resolutie met SuperResolution	640 × 480 pixels	640 × 480 pixels	1280 × 960 pixels
Thermische gevoeligheid	< 0,05 °C (50 mK)	< 0,04 °C (40 mK)	< 0,04 °C (40 mK)
Focus	Fixed focus	Handmatig	Automatisch / handmatig
Gezichtsveld	42° × 30°	30° × 23°	42° × 32°
Beeldherhalingsfrequentie	9 Hz	27 Hz	33 Hz
Nauwkeurigheid	± 2 °C, ± 2% van de meetwaarde	± 2 °C, ± 2% van de meetwaarde	± 2 °C, ± 2% van de meetwaarde
Wisselobjectieven	–	Teleobjectief, optioneel	Tele- en superteleobjectief, optioneel
PV-modus	Ja	Ja	Ja
Sequentieopslag en volledig radiometrische videometing	–	–	Ja
Thermography App, bijvoorbeeld als tweede scherm	Ja	Ja	–
Kantelbaar display	–	–	Ja

Level en span instellen

In de automatische stand verdeelt de warmtebeeldcamera de beschikbare kleuren tussen het koudste en warmste punt van het beeld.

Wanneer één zeer warm onderdeel in beeld staat, kunnen kleinere temperatuurverschillen tussen zonnecellen minder goed zichtbaar worden.

Door level en span handmatig in te stellen, kan het weergegeven temperatuurbereik worden verkleind. Hierdoor worden kleine afwijkingen duidelijker zichtbaar.

Vergelijk warmtebeelden bij voorkeur met dezelfde instellingen en controleer altijd de werkelijke meetwaarden. De kleur alleen zegt onvoldoende over de ernst van een afwijking.

Rapportage

Een professioneel rapport bevat minimaal:

• gegevens van de installatie en inspecteur;
• datum, tijd en locatie;
• type warmtebeeldcamera en lens;
• weersomstandigheden en zoninstraling;
• belasting van de installatie;
• een gewone foto en warmtebeeld;
• gemeten minimum- en maximumtemperaturen;
• het temperatuurverschil met vergelijkbare onderdelen;
• een omschrijving van de afwijking;
• een advies voor vervolgonderzoek of herstel.

Wees voorzichtig met definitieve conclusies. Gebruik bijvoorbeeld de formulering:

“Het warmtebeeld wijst mogelijk op een defecte verbinding. Aanvullend elektrisch onderzoek wordt aanbevolen.”

Praktische werkwijze

Begin met het verzamelen van informatie over de panelen, stringindeling, omvormers en eerdere storingen.

Controleer vervolgens of de weersomstandigheden geschikt zijn en voer een visuele inspectie uit. Let daarbij op beschadigingen, vervuiling, losse kabels, connectoren en ventilatieopeningen.

Maak eerst overzichtsbeelden van de installatie. Leg daarna verdachte panelen en onderdelen gedetailleerd vast. Maak opnames vanuit verschillende hoeken om reflecties uit te sluiten.

Vergelijk afwijkende onderdelen met vergelijkbare panelen of verbindingen en voer waar nodig aanvullende elektrische metingen uit.

Leg de bevindingen en aanbevolen maatregelen duidelijk vast in een rapport.

Veelgemaakte fouten

Veelvoorkomende fouten bij PV-thermografie zijn

• meten bij onvoldoende zoninstraling;
• meten tijdens snel wisselende bewolking;
• reflecties aanzien voor hotspots;
• alleen naar absolute temperaturen kijken;
• onscherpe warmtebeelden opslaan;
• geen gewone foto maken;
• verschillende kleurinstellingen verkeerd vergelijken;
• direct een definitieve conclusie trekken;
• geen omgevingsgegevens registreren.

Samenvatting

Thermografie is een snelle en contactloze methode voor het controleren van PV-installaties. Met een warmtebeeldcamera kunnen hotspots, beschadigde cellen, defecte bypassdiodes, losse verbindingen en oververhitte componenten worden opgespoord.

Een betrouwbare inspectie vraagt om voldoende zoninstraling, de juiste camerahoek, passende camera-instellingen en een zorgvuldige beoordeling van het warmtebeeld.

Een thermische afwijking is vooral een aanwijzing voor nader onderzoek. Door thermografie te combineren met een visuele controle, elektrische metingen en een duidelijke rapportage ontstaat een betrouwbaar beeld van de technische toestand van een PV-installatie.

Voor meer info over de juiste warmtebeeldcamera kunt u contact opnemen met Meetwinkel via info@meetwinkel.nl of telefonisch op 088-2450050

Voor alle onze warmtebeeldcamera's klik op deze link: