Schon des Öfteren habe ich hier im Blog über die Methode der Elektrolumineszenz zur Fehlerdiagnose an Photovoltaikanlagen berichtet.  Es handelt sich dabei um eine Untersuchungsmethode, bei der ein Strom, mit Hilfe einer externen Spannungsquelle, durch die Solarzellen geschickt wird. Dieser Strom macht die Solarzelle dann sozusagen zur Leuchtdiode für eine Strahlung im nahen Infrarotbereich. Wie man diese Strahlung nun mittlerweile auch mit Hilfe von Drohnen untersuchen kann, ist Inhalt dieses Artikels.

Drohnenthermographie ist eine Standardtechnologie

Es ist natürlich eine naheliegende Überlegung, Elektrolumineszenzuntersuchungen auch mit einer Drohne durchzuführen. Leider ist diese Technologie jedoch heute noch keineswegs so weit verbreitet wie etwa die Drohnen-Thermographie. Dort gibt es mittlerweile kompakte Drohnen, mit mehreren Kameras an Bord, die sowohl Thermographieaufnahmen, als auch normale RGB Bilder machen und zur Bodenstation funken können. Bei der Elektrolumineszenz hingegen, gibt es bis Dato solche Komplettsysteme noch nicht. Man musste daher immer ein wenig basteln, um die verschiedenen Komponenten aufeinander abzustimmen. Ich habe diesen Aufwand bisher immer gescheut. Das hat sich allerdings mittlerweile geändert und genau das ist auch der Grund, warum ich hier im Blog mal darüber berichten möchte.

Motivation für die Drohnen-EL

Es gab immer wieder Fälle, wo die Solarmodule schlecht zugänglich waren oder wo es einfach mit den üblichen Methoden viel zu lange gedauert hat, die Modulstränge zu erreichen. Muss man zum Beispiel eine Photovoltaikanlage prüfen, die auf dem Dach eines fünfstöckigen Bürogebäudes auf einem Schrägdach errichtet wurde, das noch dazu an einer Hauptverkehrsstraße liegt, so wird es schon extrem schwierig bis unmöglich, das Dach mit einem Hubsteiger, mit halbwegs vernünftigem Aufwand zu erreichen. Oder der neu gebaute Solarpark im hügeligen aber gleichzeitig extrem schlammigen Gelände, wo man mit normalen Fahrzeugen die Modulstränge nicht mehr erreichen kann. Mit einem Raupenfahrzeug kommt man dann zwar hin wo man will, aber es dauert eine halbe Ewigkeit. Die Drohne bringt hier schon enorme Vorteile.
Die Uhr hat sich seit den ersten Elektrolumineszenzuntersuchungen (EL), die ich vor über 10 Jahren gemacht habe auch schon ein wenig weiter gedreht und mittlerweile gibt es Drohnen, die man von der Stange kaufen kann, unter die man dann unsere modifizierten Kameras hängen und auch vernünftig fernsteuern kann. Das Problem ist nämlich nicht, dass das nicht ginge, das Problem ist in erster Linie die Koordination der verschiedenen Komponenten. So muss die Drohne ferngesteuert werden, das unter der Drohne befindliche Gimbal muss ferngesteuert werden und schließlich die modifizierte EL-Kamera. Ein Gimbal ist übrigens eine Aufhängung, mit der man die Kamera in alle drei Raumachsen drehen kann. Außerdem sorgt ein gutes Gimbal mit Hilfe von Beschleunigungssensoren dafür, dass eine Kamera in möglichst ruhiger Position gehalten wird.  Neben den oben genannten Komponenten, die alle ferngesteuert werden müssen, möchte man dann natürlich auch noch das EL-Bild nach unten funken und die RGB Bilder der Kamera soll man an der Bodenstation auch sehen können. Es versteht sich von selbst, dass man dafür nicht 4 verschiedene Funkstrecken aufbauen möchte, die man dann alle unabhängig voneinander kontrollieren müsste. Es ist daher notwendig die verschiedenen Systeme aufeinander abzustimmen.
Da sich der Drohnenmarkt in den letzten Jahren recht dynamisch entwickelt hat, findet man hier mittlerweile Systeme, bei denen man sowohl die Drohne, als auch das Gimbal, als auch bestimmte Kameras fernsteuern kann. So ganz frei ist die Auswahl dabei selbstredend nicht, da nicht jede Komponente mit den jeweils anderen kommunizieren kann.

Wir haben uns für unsere ersten EL-Versuche jetzt für ein Gimbal vom Hersteller Gremsy entschieden, das mit der DJI Matrice 350 RTK und der Kamera vom Typ Sony Alpha 7R IV insoweit zusammenarbeiten kann, das man über eine Fernsteuerung alle 3 Komponenten fernbedienen kann. Dabei werden leider noch nicht nicht alle Funktionen aller Einzelteile über die Fernsteuerung bereitgestellt, aber die wesentlichen Funktionen für die ersten Tests sind vorhanden. Der große Schwachpunkt ist im Moment noch der fehlende Autofokus für die modifizierte Sony Kamera. Dies muss dann durch eine Festeinstellung des Fokus und über die Flughöhe der Drohne erreicht werden. Auch ein Follow-Fokus ist in diesem Set im Moment nicht enthalten und würde wieder zusätzliches Gewicht und eine zusätzliche Funkstrecke bedeuten.

Betrachtet man das Ganze von der Seite der Photovoltaik her, so können sich die ersten Ergebnisse allerdings schon ganz gut sehen lassen. In vielen Fällen kommt es bei den Untersuchungen ja nicht darauf an, jeden kleinen Mikroriss in einer Solarzelle bis zur maximalen Auflösung darzustellen. In aller Regel möchte man die Montagequalität einer Anlage bewerten, Hagelschäden diagnostizieren, Effekte wie PID (Potenzial induzierte Degradation) auffinden oder einfach bestimmte Diagnosen die mit der Thermographie gemacht wurden, mit EL noch einmal verifizieren.

Dafür ist die bis Dato erreichte Qualität der Aufnahmen allemal gut genug. Die Geschwindigkeit, mit der man die Modulstränge finden kann ist sensationell. Auch weitläufig verteilte Modulstränge, bei denen man einzelne Module auf Flachdächern oft ewig lange suchen musste, lassen sich mit der Drohnen-EL im Handumdrehen lokalisieren.

Stranglagen lokalisieren

Eine besonders interessante Anwendung wird in Zukunft sicherlich die Nachdokumentation schlecht dokumentierter Anlagen sein oder die Kontrolle, ob die Strangaufteilung auf großen Flachdächern wirklich genau so realisiert wurde, wie es im Plan ursprünglich vorgesehen war. In Kombination mit einer kleinen Umschaltbox, mit der man die Rückbestromung der einzelnen Stränge in kurzer zeitlicher Folge realisieren kann, lässt sich so die Lage der einzelnen Stränge sehr rasch feststellen.

Es gibt also wieder interessante neue Möglichkeiten, die sich durch die Verwendung von Drohnen für die Elektrolumineszenz auftun. Wir werden weiter am Ball bleiben und ich werde über neue Ideen hier im Blog berichten.

Mein Dank gilt Thomas Reusch, vom Messflugservice, der unsere gemeinsame Drohne sicher über die dunklen Dächer gesteuert hat.