Freiflächen-Photovoltaikanlage aus der Luft aufgenommen – Grundlage für thermografische Prüfung mit Drohne und Wärmebildkamera

Thermografie mit Drohne
Wärmebildanalyen aus der Luft

Thermografie an Photovoltaikanlagen mit Drohne und Wärmebildkamera

Ihre Photovoltaikanlage liefert weniger Ertrag als prognostiziert? Einzelne Module fallen aus oder es bestehen Zweifel an der Funktionsfähigkeit nach der Erstinbetriebnahme? Steht der Ablauf von Garantiefristen bevor oder soll die Anlage verkauft werden? Die thermografische Untersuchung von Photovoltaikanlagen mit Drohne und radiometrischer Wärmebildkamera zählt heute zu den effizientesten Verfahren der technischen Zustandbewertung von PV-Modulen. So werden Defekte auf Modulebene sichtbar zu machen – berührungslos, im laufenden Betrieb und ohne Abschaltung der Anlage.

Seit 2011 untersuchen wir Photovoltaikanlagen mit Drohnen und Wärmebildkameras. Was damals als technische Pionierarbeit begann, ist heute ein etabliertes Prüfverfahren für Dachanlagen, Gewerbeanlagen und große Freiflächenanlagen im Megawattbereich.

Warum Thermografie bei PV-Anlagen sinnvoll ist

Photovoltaikmodule sind elektrotechnische Bauteile. Bereits kleinste Zellschäden, Kontaktprobleme oder defekte Bypass-Dioden können zu erhöhtem Widerstand und damit zu lokaler Erwärmung führen. Diese thermischen Auffälligkeiten sind im Infrarotbild klar erkennbar – lange bevor sie sich deutlich im Gesamtertrag widerspiegeln. Gerade bei größeren Anlagen werden einzelne defekte Module durch die Gesamtleistung kaschiert. Die Anlage „läuft noch“, verliert aber Ertrag. Die Drohnenthermografie macht solche versteckten Fehler systematisch sichtbar.

Thermografisches Orthomosaik einer Photovoltaikanlage zur Identifikation defekter Module und Temperaturabweichungen
Radiometrisches Orthomosaik einer PV-Freiflächenanlage zur systematischen Identifikation thermischer Auffälligkeiten

Typische Einsatzfälle für thermografische Prüfung:

  • unerklärliche Leistungsverluste
  • Auffällige Ertragsabweichungen einzelner Strings
  • Überprüfung nach Erstinbetriebnahme
  • Kontrolle vor Ablauf von Garantiefristen
  • Technische Bewertung beim Kauf oder Verkauf
  • Regelmäßige Wartungsprüfung

Wenn Sie eine Photovoltaikanlage überprüfen möchten, benötigen wir für eine erste Einschätzung:

  • Anlagenleistung (kWp / MWp)
  • Dach- oder Freiflächenanlage
  • Standort
  • Baujahr
  • ggf. Grund für Überprüfung

Sie möchten Ihre PV-Anlage thermografisch prüfen lassen?

Auf unserer spezialisierten Seite zur PV-Inspektion finden Sie alle Informationen zum Ablauf, zu typischen Einsatzfällen und zur unverbindlichen Anfrage.

Zur professionellen PV-Inspektion mit Drohnenthermografie

Solarmodule mit Drohne und Wärmebildkamera überprüfen

Die Untersuchung erfolgt bei laufendem Anlagenbetrieb unter geeigneten Einstrahlungsbedingungen. Die Drohne fliegt in definierten Bahnen über die Modulflächen. Jede Aufnahme wird radiometrisch gespeichert, das heißt: Jede einzelne Bilddatei enthält exakte Temperaturinformationen. Lokale Defekte erhöhen den elektrischen Widerstand und erzeugen charakteristische Temperaturmuster. Diese lassen sich im Infrarotbild eindeutig identifizieren.

Typische Fehlerbilder bei PV-Anlagen

  • Hotspots durch Zellschäden oder Teilverschattung oder Diodenfehler
  • Kontaktprobleme an Steckverbindungen
  • Glasbruch und mechanische Beschädigungen
  • Potenzialinduzierte Degradation (PID)
  • Feuchtigkeitseintritt
  • Substring-Ausfälle
  • String im Leerlauf
  • Installationsfehler und Montageprobleme

Die thermografische Analyse ermöglicht eine gezielte Lokalisierung betroffener Module. Das reduziert unnötige Demontagen und spart Kosten.

Thermografische Aufnahme eines Photovoltaikmoduls mit deutlich sichtbaren Hotspots und Temperaturabweichungen bis 69,8
Mehrere Hotspots in einem PV-Modul – deutliche Temperaturabweichung im Infrarotbild (max. 69,8 °C)
Livebild einer Wärmebilddrohne an einer Bodenstation bei der thermografischen Inspektion von Photovoltaikanlagen
Bodenstation zur Live-Analyse radiometrischer Wärmebilddaten während einer PV-Inspektion mit Drohne
PV-Thermografie zeigt mehrere thermisch auffällige Substrings innerhalb eines Moduls
Thermografische Aufnahme eines PV-Strings mit mehreren thermisch auffälligen Substrings
Thermografische Aufnahme einer PV-Freiflächenanlage mit typischen Mustern potenzialinduzierter Degradation (PID)
Thermografische Aufnahme mit typischem Muster potenzialinduzierter Degradation (PID) an mehreren Modulen
Thermografische Aufnahme einer PV-Freiflächenanlage mit mehreren Strings im Leerlauf
Großflächige Thermografieaufnahme einer PV-Anlage mit mehreren Strings im Leerlauf
PV-Thermografie zeigt lokale Hotspots in einzelnen Solarzellen
Lokale thermische Auffälligkeiten innerhalb einzelner Zellen – mögliche Hinweise auf Zell- oder Kontaktprobleme

Typische thermische Muster wie Substring-Ausfälle oder potenzialinduzierte Degradation (PID) sind in der Fachliteratur beschrieben (Vollmer / Möllmann, Infrared Thermal Imaging – Fundamentals, Research and Applications, 2. Auflage, Wiley-VCH, 2018). Einzelne der dort veröffentlichten Drohnenaufnahmen basieren auf eigenen PV-Inspektionen.

Normative Grundlagen und Messbedingungen

Die thermografische Überprüfung orientiert sich unter anderem an der DIN EN IEC 62446-3. Entscheidend für belastbare Ergebnisse sind:

  • Ausreichende Einstrahlung
  • geeignete Wetterbeingungen
  • Betrieb der Anlage unter Last
  • Geeigneter Aufnahmewinkel zur Moduloberfläche (möglichst nahe 90°)
  • Berücksichtigung von Emissionsgrad und Reflexion
  • Fachgerechte radiometrische Auswertung

Fehlinterpretationen entstehen häufig durch falsche Messbedingungen oder mangelnde Erfahrung in der Bewertung von Infrarotbildern. Die reine Technik allein reicht nicht aus – entscheidend ist die sachkundige Analyse.

Dokumentation und Auswertung

Eine thermografische Untersuchung umfasst:

  • Systematische Befliegung der gesamten Modulfläche
  • Radiometrische Erfassung aller Infrarotbilder
  • Strukturierte Auswertung der Temperaturverteilungen
  • Lokalisierung und Kennzeichnung auffälliger Module
  • Erstellung eines Prüfberichts

Bei größeren Anlagen erfolgt die Zuordnung zu Strings oder Modulreihen. Auf Wunsch kann eine ergänzende Detailprüfung am Boden erfolgen. Auf Basis der Analyse lassen sich gezielt Instandhaltungsmaßnahmen einleiten und Ertragsverluste nachhaltig reduzieren.

Detailprüfung mit Hand-Wärmebildkamera bei speziellen Fehlerbildern

Die drohnenbasierte Thermografie ermöglicht eine schnelle und flächendeckende Identifikation thermischer Auffälligkeiten. In bestimmten Fällen – etwa bei unklaren Substring-Mustern, auffälligen Temperaturverteilungen oder wiederkehrenden Hotspots – kann jedoch eine ergänzende Detailprüfung am Modul sinnvoll sein. Hierbei kommt eine hochauflösende, radiometrische Hand-Wärmebildkamera zum Einsatz. Im Nahbereich lassen sich thermische Strukturen differenzierter analysieren.

In einzelnen Fällen prüfen wir zusätzlich die Modulrückseite, insbesondere die Anschlussdose. Thermische Auffälligkeiten an Bypass-Dioden oder Kontaktstellen sind dort häufig deutlicher erkennbar als auf der Modulfront.

Die Kombination aus drohnenbasierter Überblicksinspektion und gezielter Nahbereichsprüfung ermöglicht eine technisch fundierte Ursachenanalyse und reduziert unnötige Demontagen.

Radiometrische Wärmebildaufnahme eines PV-Moduls mit markierten Analysebereichen zur Bewertung eines Substring-Fehlerbildes
Detailaufnahme eines auffälligen Substrings mit temperaturdifferenzierter Auswertung im Modulbereich
Wärmebildaufnahme eines PV-Moduls mit deutlich erkennbarer Temperaturabweichung innerhalb eines Substrings
Erhöhte Temperaturdifferenz im Substring-Bereich – Hinweis auf mögliche Dioden- oder Kontaktproblematik

Gesetzliche Vorschriften beim Fliegen mit Drohnen

Der Drohneneinsatz erfolgt gemäß den geltenden luftrechtlichen Vorschriften. Unser Team besteht in der Regel aus zwei Personen: Pilot und Luftraumbeobachter. Nach Luftverkehrsordnung ist der Betrieb außerhalb der Sichtweite unzulässig. Durch die Arbeit im Team wird die Fluglage der Drohne jederzeit kontrolliert. Sicherheit steht an erster Stelle.

Drohnen-Thermografie bei Erstinbetriebnahme

Ein Praxisbeispiel:
Eine PV-Dachanlage mit 160,65 kWp wurde kurz nach Inbetriebnahme überprüft. Die thermografische Untersuchung zeigte ein Modul mit deutlichem Hotspot. Die gemessene Temperatur lag bei über 100 °C. Ursache war eine nicht berücksichtigte Verschattung. Nach Beseitigung der Verschattung wurde die thermische Auffälligkeit behoben. Solche Fälle zeigen, wie sinnvoll eine Prüfung unmittelbar nach Inbetriebnahme sein kann.

Photovoltaikanlagen vor dem Verkauf prüfen

Beim Eigentümerwechsel einer PV-Anlage schafft eine unabhängige thermografische Untersuchung Transparenz. In einem Fall wurde eine 4,5 MWp Freiflächenanlage untersucht. Die thermografische Analyse identifizierte 189 Module mit auffälligen Substrings und 11 Module mit Hotspots. Erst durch die radiometrische Auswertung konnten diese Fehler eindeutig dokumentiert werden. Für Käufer und Verkäufer ist eine solche Dokumentation ein wesentliches Instrument zur Risikobewertung.

Sie möchten Ihre PV-Anlage thermografisch prüfen lassen?

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Zur professionellen PV-Inspektion mit Drohnenthermografie

Wie alles begann – unsere erste Drohne mit Wärmebildkamera


Unsere Wurzeln liegen in der Film- und Videoproduktion. Für einen großen Arbeitgeber, für den wir bereits filmisch tätig war, kamen damals erste Gespräche über Luftaufnahmen auf – das war die Zeit, in der Drohnen langsam professionell nutzbar wurden. In diesem Zusammenhang entstand die Frage, ob man nicht eine Wärmebildkamera unter eine Drohne hängen könne, um Photovoltaik-Parks zu überfliegen und die Module zu überprüfen.

Fertige Lösungen gab es bereits – allerdings nur mit vergleichsweise niedrigen Auflösungen, meist im Bereich von 320 × 240 Pixeln oder darunter. Für einen ersten Eindruck war das interessant, aber für eine wirklich qualitative und belastbare Inspektion großer PV-Flächen aus der Luft reichte diese Auflösung nicht aus. Hotspots ließen sich zwar erkennen, aber Details auf Zellebene oder bei größeren Anlagenstrukturen waren kaum sauber differenzierbar.

Im Bereich 640 × 480 Pixel – also einer deutlich höheren radiometrischen Auflösung – gab es zu diesem Zeitpunkt kein integriertes Drohnensystem am Markt. Also habe ich begonnen, mich damit auseinanderzusetzen. Zum Einsatz kam zunächst eine FLIR T620. Parallel dazu wurde eine geeignete Drohne beschafft. Schnell zeigte sich jedoch, dass die Systeme technisch an der Grenze liefen. Das zu seiner Zeit zulässige Startgewicht unter fünf Kilogramm ließ wenig Spielraum, Stabilisierungssysteme waren noch nicht auf dem Stand von heute, und die Integration war alles andere als trivial. Die ersten Versuche funktionierten – aber nicht so, wie wir uns es vorgestellt hatten.

Erster Prototyp einer Thermografie-Drohne mit FLIR T620
Erste Integrationsversuche einer FLIR T620 in ein Multikoptersystem – diese Konfiguration ging so nie in den operativen Einsatz (ca. 2011).

Also begannen wir, die Systeme selbst und weiterzuentwickeln: Gewichtsoptimierung, eigene Integrationslösungen, technische Anpassungen. Später kam mit der Optris PI 640 eine deutlich leichtere Kamera mit 640 × 480 Pixeln, kalibrierbar und radiometrischer Auswertbarkeit hinzu. Damit wurde das System nicht nur flugfähig, sondern auch messtechnisch belastbar.

Modulare Thermografie-Drohne mit 640×480 Wärmebildkamera
Einsatzfähige Endversion der modular aufgebauten Thermografie-Drohne mit abnehmbaren Auslegern und Transportkoffer. Systeme dieser Generation wurden international eingesetzt (u. a. Südamerika und Asien).
Thermografie-Drohne im Einsatz über Photovoltaikanlage
Früher Praxiseinsatz einer selbst entwickelten Thermografie-Drohne über einer Freiflächenanlage.

Frühe Eigenentwicklung einer 640×480 Wärmebild-Drohne für den PV-Einsatz

Also begann ich, die Systeme weiterzuentwickeln: Gewichtsoptimierung, eigene Integrationslösungen, technische Anpassungen. Später kam mit der Optris PI 640 eine deutlich leichtere Kamera mit 640 × 480 Pixeln und radiometrischer Auswertbarkeit hinzu. Damit wurde das System nicht nur flugfähig, sondern auch messtechnisch belastbar. Das folgende Video zeigt eine Eigenentwicklung aus den Jahren 2012/2013. Zum Einsatz kam eine Optris PI 640 mit 640 × 480 Pixel radiometrischer Auflösung, integriert in ein selbst entwickeltes Multikoptersystem zur thermografischen Inspektion von Photovoltaikanlagen. Neben der Kameraintegration wurde ein eigener Brushless-Gimbal entwickelt. Für die stabile Aufzeichnung des radiometrischen 24-Hz-Streams kam ein kompakter, robuster Industrie-Rechner zum Einsatz.

Dokumentiert im offiziellen FLIR-Anwendungsbericht: Drohne mit Wärmebildkamera im PV-Einsatz

Bereits 2012 wurde unser Drohnensystem mit FLIR T620 im Rahmen eines offiziellen FLIR-Anwendungsberichts vorgestellt. Die Kombination aus 640×480 Pixel radiometrischer Auflösung und eigenentwickelter Integrationslösung war zu diesem Zeitpunkt eine Besonderheit im Markt. Hier gehts zum ausführlichen Anwenderbericht.

Wie alles begann, zeigt auch das nachfolgende Video. Es dokumentiert den ersten praktischen Einsatz der Drohne mit Wärmebildkamera im PV-Park – inklusive der damaligen technischen Rahmenbedingungen.

Heute sind fertige Systeme verschiedener Hersteller verfügbar. Dennoch zeigt die Erfahrung: Entscheidend ist nicht nur die Kamera, sondern die fachgerechte Anwendung und Auswertung.

Fazit

Die Thermografie von Photovoltaikanlagen mit Drohne ist ein wirtschaftlich sinnvolles und technisch etabliertes Prüfverfahren. Sie ermöglicht die frühzeitige Erkennung von Defekten, die gezielte Planung von Instandhaltungsmaßnahmen und die Sicherung von Garantie- und Versicherungsansprüchen. Insbesondere bei größeren Anlagen bietet die systematische, radiometrische Analyse einen entscheidenden Vorteil gegenüber rein visuellen Prüfungen.

Darüber hinaus ist dieses Verfahren vielseitig einsetzbar und wird auch in weiteren Bereichen wie Infrastruktur, Brandschutz oder im Wildtiermonitoring erfolgreich angewendet.