PV-Drohnenthermografie in der Praxis

Angesichts der Energiewende und der zunehmenden Bedeutung dezentraler Energieversorgung bietet dieses Verfahren eine zeitgemäße Lösung zur Sicherung der Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit moderner Solaranlagen.

Grundlagen der Thermografie bei PV-Anlagen

Photovoltaikanlagen wandeln Sonnenlicht mithilfe von Halbleitern in elektrische Energie. Dabei entstehen thermische Belastungen, die bei Materialfehlern, Kontaktproblemen oder Verschmutzungen zu ungleichmäßigen Erwärmungen führen können. Genau hier setzt die Thermografie an: Sie macht Temperaturunterschiede sichtbar, die mit bloßem Auge nicht erkennbar sind.

Je nach Betriebszustand zeigt die Thermografie unterschiedliche Bilder. Im MPP-Betrieb (Maximum Power Point) liefern die Module ihre maximale Leistung, sodass sich die reale thermische Belastung besonders gut ablesen lässt. Im Leerlauf, wenn der Stromkreis unterbrochen ist, können sich betroffene Zellen stärker erwärmen, weil die Energie nicht abgeführt wird. Der Kurzschlussbetrieb dient vor allem der Kalibrierung. Gleichmäßige Muster ermöglichen hier eine zuverlässige Beurteilung der Funktionalität ganzer Stränge.

Typische, durch Thermografie erkennbare Fehlerbilder sind Hotspots, Zellrisse, defekte Bypassdioden, Delamination, PID (Poten­tialinduzierte Degradation), lose Anschlussverbindungen und Verschattungen. Solche Störungen mindern den Ertrag und können zudem Risiken für Menschen und Anlagen bergen.

Wesentlich ist, dass Thermografie keine absoluten Temperaturen liefert, sondern relative Differenzen. Eine standardisierte Auswertung setzt daher ausreichende Einstrahlung von mehr als 600 W/m², stabile Umgebungsbedingungen und geeignete Analysewerkzeuge wie das »DJI Thermal Analysis Tool« oder Flir-Software voraus. Nur unter diesen Bedingungen ist eine verlässliche Diagnose möglich.

Vorteile des Drohneneinsatzes bei der Thermografie

Der Einsatz von Drohnen mit Wärmebildtechnik bietet gegenüber herkömmlichen Prüfmethoden zahlreiche Vorteile – technisch wie wirtschaftlich. Gerade bei schwer zugänglichen oder großflächigen Anlagen ist die klassische Inspektion häufig zeitintensiv, kostenaufwendig oder schlicht nicht realisierbar.

Zu den Hauptvorteilen zählen die kontaktlose Inspektion, bei der Module weder abgeschaltet noch betreten werden müssen (Bild 1). Das senkt Risiken und reduziert Stillstandszeiten. Großflächige Areale lassen sich in kurzer Zeit erfassen, sodass je nach Drohnentyp mehrere MW installierter Leistung innerhalb weniger Stunden dokumentiert werden können. Das steigert die Effizienz insbesondere in Solarparks. Die Arbeitssicherheit steigt, weil gefährliche Kletterarbeiten auf Dachflächen und temporäre Gerüste entfallen. Zudem verbessert sich die Dokumenta­tion: GPS-Daten, georeferenzierte Aufnahmen und standardisierte Analyseberichte ermöglichen es, Zustände eindeutig festzuhalten, zu vergleichen und zu archivieren. Moderne Systeme unterstützen die Fehlererkennung in Echtzeit, denn bereits während des Flugs ist eine Voranalyse am Monitor möglich. Auffällige Bereiche lassen sich so sofort gezielt untersuchen.

Technisch sind Drohnen wie in unserem Beispiel die »DJI Mavic 3T«, die »Matrice M30T« oder die »M350 RTK« (Hersteller DJI, Da-Jiang Innovations, China) auf industrielle Anforderungen ausgelegt (Bild 2). Sie bieten lange Flugzeiten von bis zu 45 min, hohe thermische Auflösungen wie 640×512 IR und Funktionen wie RTK-Positionierung für präzise Flugrouten (Bild 3). In Kombination mit thermografischer Software und digitaler Kartierung lassen sich Module und Strings exakt zuordnen, selbst wenn Pläne oder Etiketten fehlen.

In der Praxis etabliert sich der Drohneneinsatz zunehmend als Standardverfahren. Das gilt nicht nur für Erstprüfungen, sondern vor allem für wiederkehrende Wartungen, Gewährleistungsabnahmen und die Ursachenanalyse bei Ertragsminderungen. Drohnenthermografie ist heute mehr als »moderne Technik«. Sie ist in vielen Fällen der wirtschaftlichste und zuverlässigste Weg zur Zustandsbewertung von PV-Anlagen.

In der Praxis etabliert sich der Drohneneinsatz zunehmend als Standardverfahren. Das gilt nicht nur für Erstprüfungen, sondern vor allem für wiederkehrende Wartungen, Gewährleistungsabnahmen und die Ursachenanalyse bei Ertragsminderungen. Drohnenthermografie ist heute mehr als »moderne Technik«. Sie ist in vielen Fällen der wirtschaftlichste und zuverlässigste Weg zur Zustandsbewertung von PV-Anlagen.

Rechtliche Rahmenbedingungen und Normen

Thermografiebefliegungen unterliegen elektrotechnischen Normen und luftrechtlichen Vorgaben. Für Betreiber, Gutachter und Drohnenpiloten ist es entscheidend, diese Regeln zu kennen und einzuhalten.

Bei den elektrotechnischen Normen regelt die DIN VDE 0100-712 die Errichtung von PV-Anlagen und definiert Sicherheitsanforderungen für elektrische Betriebsmittel, Schutzmaßnahmen, Steckverbindungen und Leitungsführungen. Die DIN VDE 0105-100 bezieht sich auf den Betrieb elektrischer Anlagen, insbesondere auf Prüfintervalle. Aus der Gefährdungsbeurteilung ergibt sich das Prüfintervall von PV-Anlagen. Dies hat der Betreiber entsprechend festzulegen. Gemäß DGUV beträgt das Prüfintervall im gewerblichen Bereich mindestens alle vier Jahre.

Die DIN EN 62446-1 (VDE 0126-23-1) enthält Anforderungen an Systemdokumentation, Prüfung, Inbetriebnahme und wiederkehrende Prüfung von PV-Anlagen, einschließlich Messungen und Thermografie.

Auch Versicherungen formulieren klare Anforderungen. Die VdS-Richtlinie VdS 3145 fordert regelmäßige Prüfungen mit jährlicher Sichtkontrolle und messtechnischer Prüfung alle vier Jahre. In Gebäuden mit brennbaren Dacheindeckungen wie Bitumen ist gemäß überarbeiteter VdS 6023 der Einsatz von Thermografie zur Brandvermeidung vorgesehen. Manche Versicherer – etwa Zürich – verlangen Prüfungen durch VdS-anerkannte PV-Sachverständige, möglichst baubegleitend. Dadurch können brandschutz- oder montagekritische Details frühzeitig erkannt werden.

Die luftrechtlichen Grundlagen basieren seit dem 1.1.2021 auf der EU-Drohnenverordnung 2019/947, ergänzt durch nationale Regelungen. Für Drohnen mit mehr als 250 g Startmasse ist ein EU-Kompetenznachweis A1/A3 erforderlich. Wer in der Nähe von Gebäuden oder Personen fliegt, benötigt in der Kategorie A2 zusätzlich das Fernpilotenzeugnis A2. Geozonen, Flughöhenbeschränkungen und Genehmigungspflichten – etwa bei Flügen in Kontrollzonen oder über Industrieflächen – sind über Plattformen wie Dipul oder Droniq vorab zu prüfen.

Jeder Drohnenbetreiber muss beim Luftfahrtbundesamt registriert sein und eine e-ID führen. Eine Luftfahrthaftpflichtversicherung ist verpflichtend und deckt im gewerblichen Einsatz in der Regel Summen ab 1,5 Mio. €. Die Einhaltung dieser Vorgaben ist nicht nur gesetzlich geboten, sondern schützt Betreiber und Dienstleister auch vor zivil- und strafrechtlichen Konsequenzen im Schadensfall.

Durchführung und Praxis der Thermografiebefliegung

Typische Fehlerbilder, Ursachen und allgemeine Bewertungshinweise

Geeignete Diagnosetools

Neben der visuellen Analyse mittels Wärmebildern kommen zunehmend Softwarelösungen zum Einsatz, die thermische Daten mit KI-gestützten Algorithmen bewerten. Programme wie das DJI Thermal Analysis Tool 3 oder Flir-Tools ermöglichen die automatische Erkennung von Auffälligkeiten, Temperaturmessung einzelner Bildpunkte und Erstellung von standardisierten Reports.

Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, dass thermografische Auffälligkeiten stets durch eine Vor-Ort-Prüfung verifiziert werden sollten. Dies gilt insbesondere bei Verdacht auf sicherheitsrelevante Mängel (z. B. Brandrisiko). Eine Messung ohne technische Interpretation führt schnell zu Fehleinschätzungen.

Wirtschaftlichkeit und Kostenstruktur

Der Einsatz von Thermografiedrohnen stellt eine Investition dar – sowohl in Gerätetechnik als auch in Qualifikation und Betriebsorganisation. Gleichzeitig lassen sich durch die frühe Fehlererkennung und den präventiven Wartungsansatz potenziell hohe Folgekosten vermeiden (Tabellen 2 und 3).

Beispielhafte Kalkulation: Ein Dienstleister fliegt jährlich 30 Aufträge mit durchschnittlich 900 € Umsatz pro Tag (ohne Flächenzuschlag). Bei einem Anschaffungspreis der Drohne von 5 000 € ergibt sich:

Einnahmen pro Jahr: 27 000 €

./. Betriebskosten (Anfahrt, Übernachtung etc.): –15 000 €

./. Abschreibung Drohne über fünf Jahre: –1 000 €

dies ergibt einen Deckungsbeitrag von ca. 11 000 €.

Daraus ergibt sich ein Return on Investment (ROI) von über 200 % jährlich, sofern Auslastung und Preisstruktur gehalten werden.

Langfristiger Nutzen: Neben dem unmittelbaren ROI entsteht zusätzlicher Mehrwert durch:

• Verlängerte Lebensdauer der PV-Anlage durch frühzeitige Instandhaltung
• Höhere Betriebssicherheit
• Weniger Ausfallzeiten
• Stärkere Verhandlungsposition gegenüber Versicherungen durch dokumentierte Zustandsberichte.

Die Drohnenthermografie ist somit nicht nur technisch sinnvoll, sondern betriebswirtschaftlich klar vorteilhaft – insbesondere bei professionellem Einsatz in Wartungszyklen oder im Anlagenbetrieb über 20 Jahre.

Quelle: 

de – das elektrohandwerk

Autor:

Peter Simon, Sachverständigenbüro SVB Simon, Frankfurt am Main