Überspannungsschäden an Photovoltaikanlagen

Um Schäden an Photovoltaikanlagen schnell bewerten zu können ist es hilfreich, wenn man die typischen Merkmale eines bestimmten Fehlerbildes kennt. In diesem Artikel zeige ich ein paar Thermogramme eines typischen Überspannungsschadens. Außerdem ist der beschriebene Fall ein schönes Beispiel dafür, wie man konventionelle Thermographie und Rückstromthermographie kombinieren kann um einen zweiten Ortstermin zu vermeiden.

Wie üblich habe ich im hier beschriebenen Fall zunächst die Strangspannungen überprüft. Bei 15 Modulen in Serie müsste diese bei Modulen mit 60 kristallinen Zellen so in etwa bei 500V liegen (je nach Modultemperatur variiert die Spannung etwas).  Es handelte sich um eine kleine Anlage auf einem Hausdach mit nur 2 Strängen, die lediglich noch eine Leerlaufspannung von 120V bzw. 160V lieferten. Die Kurzschlussströme beider Stränge hingegen zeigten normale Werte.

typischer Ueberspannungsschaden an einer Solarstromanlage

Schon dieses Fehlerbild deutete auf defekte Bypassdioden hin, die jeweils ein Drittel der betroffenen Module kurzschließen. Ich hatte die thermischen Auffälligkeiten, die man in solchen Fällen an den Modulen beobachten kann, schon einmal hier im Blog beschrieben. Es bilden sich die typischen Schachbrettmuster mit einzelnen Zellen die deutlich wärmer sind als andere. Der Fehler erstreckt sich immer über das Drittel des betroffenen Solarmoduls dessen Bypassdiode defekt ist.

typischer Ueberspannungsschaden an einer Solarstromanlage 2

Im diesem Fall war das ganze Dach übersät von Modulen die dieses typische Bild zeigten und deren Bypassdioden offensichtlich kurzgeschlossen waren.

Die im Bild oben gezeigte Messung an einem der betroffenen Module bestätigte diese Vermutung.

Bypassdiode macht Kurzschluss

Leider war ein Teil des zu untersuchenden Daches aufgrund der tief stehenden Herbstsonne bereits durch höhere Bäume auf einem Nachbargrundstück verschattet, so dass die unteren Modulreihen bereits im Schatten lagen. Hier waren die typischen Muster nicht mehr zu sehen, da hier bedingt durch die niedrige Einstrahlung im Schattenbereich höchstens noch ein Kurzschlussstrom von einigen 100 Milliampere floss. Dieser Bereich wurde dann mit Hilfe der Rückstromthermographie untersucht, von der hier im Blog ebenfalls schon berichtet wurde.  Dazu wurde unser Servicenetzteil pvServe benutzt.

Rueckstromthermographie-Die mittlere Bypassdiode ist defekt

Mit der Rückstromthermographie verändert sich allerdings das Thermogramm eines defekten Moduls dahingehend, dass die Teile des Moduls, deren Bypassdioden noch in Ordnung sind, etwas wärmer werden als die Teile mit kurzgeschlossenen Bypassdioden. Im Bild oben ist daher nur die mittlere der drei Bypassdioden in Ordnung. Die rechte und die linke Diode ist defekt und schließt den jeweiligen Teil des Moduls kurz, der sich in Folge dessen weniger stark durch den Rückstrom erwärmt.

Zu guter Letzt stellte sich noch die Frage, ob auch die beiden Wechselrichter einen Schaden erlitten hatten oder ob der Anlagenausfall ausschließlich auf die defekten Bypassdioden zurückzuführen war. Auch zur Beantwortung dieser Frage leistete der pvServe wieder wertvolle Dienste. Mit Hilfe des Netzteils wurde ein künstlicher Sonnenaufgang simuliert und getestet, ob die Wechselrichter noch “normal” zuschalten beim erreichen ihrer Einschaltspannung. Dies war in der untersuchten Anlage nicht der Fall. Die Wechselrichter schlossen beide den jeweiligen Eingang kurz und der Strom wurde lediglich durch die Stromgrenze des pvServe begrenzt. Ein deutliches Zeichen für einen Kurzschluss über die Endstufe der Geräte. Auch hier hatte die Überspannung, die übrigens durch einen Blitzeinschlag in der Nachbarschaft versursacht wurde, offenbar ganze Arbeit geleistet.

Kommentare

  1. Hallo, super Beitrag mich würde mal interessieren ob dieses auch durch defekte Kabel passieren kann, den bei uns sind die Marder unter der Anlage unterwegs und fressen gelegentlich die Kabel durch.?

    Danke
    Grüsse vom Fitting Center

  2. Guten Tag,
    ich habe auf dem Dach eine 1 Jahr alte kleine PV Anlage ( 1 x 2,34 kWp – Module AxiPremium AC-260M/156-60S und Wechselrichter Sonny Boy 1600TL-10 ) zum Eigenverbrauch u. Einspeisung sowie eine PV – Thermie Anlage mit 1,56 kWp mit PV – Heater mit 1,5kW Wärmeleistung )
    Es bestand jetzt ein Blitzschlag wo es offensichtlich die Elektronik der Gas -Brennwerttherme entschärft hatte ( lt. Werkskundendienst Junkers ist der Schaden über die Solarplatten entstanden.
    Diesbezüglich habe ich auch die Befürchtung , dass an der PV – Anlage ein Schaden eingetreten sein könnte, weil die Solarplatten im unmittelbaren Bereich der PV – Anlage liegt.
    Die Anlage wurde mit einem Freund ( Elektroingenieur ) installiert , was relativ einfach war und von dem Elektriker verkabelt , welcher das Haus ( Neubau ) installiert hat.
    Die PV – Anlage sollte jetzt über die Versicherung überprüft werden , ob ein Schaden an der PV – Anlage entstanden ist bzw. noch die volle Leistung bringt.
    Die Firma aus Giessen , von der die Anlage gekauft wurde , ist der Versicherung zu weit , wegen angeblich zu hoher Fahrtkosten.
    Ich wohne in 04827 Machern bei Leipzig und habe jetzt das Problem hier vor Ort noch keine Firma gefunden zu haben , welche die Anlage entsprechend prüfen kann.
    Können Sie diesbezüglich helfen.
    MfG
    Stephan Rosch
    Neumarkt 34
    04827 Machern
    stephanrosch@web.de
    034292/895929

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