Home │Contatti │Mappa del sito
20190117 Bachelorarbeit in Brasilien20190117 Bachelorarbeit in Brasilien20190117 Bachelorarbeit in Brasilien20190117 Bachelorarbeit in Brasilien20190117 Bachelorarbeit in BrasilienGo to Website translated into Chinese

Bachelorarbeit in Brasilien

Von: Dominik Amstad  (SPF News-Artikel vom 17.01.2019)

 
Dominik Amstad, Absolvent des Studiengangs Erneuerbare Energien und Umwelttechnik, war in seinem 7. Semester (HS18/19) in Brasilien, um seine Bachelorarbeit zu schreiben. In einem angesehenen Photovoltaiklabor der Universität von Santa Catarina im Süden Brasiliens untersuchte er die Fehlerinspektion von Dünnschicht-PV-Anlagen mittels Infrarotaufnahmen einer Drohne. In diesem Artikel teilt er seine Erfahrungen und gibt einen Einblick in seine Bachelorarbeit.

 
Wie es dazu kam, die Bachelorarbeit in Brasilien zu schreiben

Im Sommer 2015 hatte ich das Studium in Erneuerbaren Energien und Umwelttechnik (EEU) an der HSR begonnen. Als EEU-Student muss man weltoffen sein, davon bin ich überzeugt, denn die heutigen Umwelt- und Klimaherausforderungen können nur auf globaler Ebene gelöst werden. Deshalb war mir klar, dass ich in meinem Studium ein Austauschsemester machen will. In meinem 5ten Semester ging ich für ein Semester nach Berlin. Dadurch verzögerte sich meine Semester- und Bachelorarbeit um jeweils ein halbes Jahr. Im 7ten Semester blieb mir also nur noch die Bachelorarbeit (BA), was mir ermöglichte, diese im Ausland zu schreiben. Ich trat in Verbindung mit Prof. Andreas Häberle vom SPF, der Kontakte auf der ganzen Welt hat, um so etwas zu realisieren. Die vielen Möglichkeiten schränkten sich etwas ein durch die Wahl des Themengebiets Photovoltaik (PV) und meinem Wunsch, Europa zu verlassen. Schliesslich entschied ich mich für Brasilien, ein Land mit grossen Herausforderungen, einer Schlüsselrolle im Klimawandel und viel Sonne.

Die Organisation verlief reibungslos, Prof. Häberle nahm Kontakt auf mit Prof. Ricardo Rüther, Leiter eines Photovoltaik-Forschungslabors der Universidade Federal de Santa Catarina (USFC) in Florianópolis, im Süden Brasiliens. Nach einem kurzen Bewerbungsverfahren war der akademische Teil des Aufenthalts geregelt. Die Organisation und Kosten der Reise und Unterkunft sind Angelegenheit des Studenten. Am Tag meiner Abreise erhielt ich das Thema der Arbeit: «Infrared imaging of solar PV installations using aerial inspection». Ich soll Infrarotaufnahmen von Photovoltaikanlagen mithilfe von Drohnenflügen machen. Die Arbeit war in Englisch zu verfassen.


Das Arbeitsumfeld und das Leben in Brasilien

Am 18ten September 2018 kam ich in Florianópolis an, einer Inselstadt mit 400'000 Einwohnern an der Küste des Bundesstaats Santa Catarina, im Süden Brasiliens. Die ersten paar Wochen lebte ich in einer AirBNB Wohnung in der Nähe des Campus der Universität. Von dort aus fährt täglich ein solarbetriebener Elektrobus eine halbe Stunde zum Forschungslabor «Fotovoltaica UFSC» im Norden der Insel. In dem Labor arbeiten vier Professoren, zwei Angestellte und ca. 50 Studenten aus Bachelor-, Master- und Doktorprogrammen. Die Forschungsschwerpunkte liegen in der Photovoltaik und in Batteriespeichern. Während meiner Bachelorarbeit wurde ich betreut durch Aline Kirsten, einer Doktorandin, die ihre Dissertation im Gebiet der Luftinspektion von Photovoltaikanlagen schreibt. Ich hatte einige Sitzungen mit Prof. Rüther und fast wöchentlich eine Sitzung per Videochat mit Prof. Häberle, um den Stand der Arbeit zu besprechen. Dank der Offenheit und Hilfsbereitschaft der Studierenden und Mitarbeiter im Labor, konnte ich mich schnell im Team integrieren, trotz gelegentlichen Verständigungsschwierigkeiten durch die Sprache.

Quelle: Fotovoltaica UFSC

Die Bachelorarbeit nahm viel Zeit in Anspruch, doch zum Glück gibt es auch in Brasilien Wochenenden und Feiertage. An freien Tagen konnte ich das Leben in Florianópolis geniessen. Ich unternahm viele Wanderungen, erkundete die Insel mit dem Fahrrad, genoss die Sonne oder ging surfen an einem der 42 Strände der Insel, und ass viel Açai, eine brasilianische Spezialität aus eisgekühlten Beeren. Neben dem Stadtzentrum, wo sich alles konzentriert und die Hochhäuser in den Himmel ragen, gibt es viele kleine Städtchen und Dörfer über die Insel verteilt, wo es gelassener zu und her geht. Besonders gefiel mir das Städtchen Lagoa da Conceição, wo ich nach vier Wochen hingezogen bin. Gelegen an einer Lagune an der Ostküste der Insel ist es ein wunderschöner Ort zum Leben und hat viel zu bieten: Märkte, Strassenkunst, Restaurants und Bars mit Livemusik, Konzerte, und der nächste Strand ist einfach zu Fuss oder mit dem Fahrrad zu erreichen.

 

 

Inhalt der Bachelorarbeit

Nach einigen Gesprächen mit meiner Betreuerin Aline und Prof. Rüther, hat sich die Aufgabenstellung für meine Bachelorarbeit konkretisiert. Die Arbeit soll die Inspektion von Dünnschicht-PV-Anlagen mittels Luft-Infrarot-Thermografie (aIRT = aerial infrared thermography) untersuchen und unter anderem folgende Fragen beantworten:

  • Wie praktisch ist die aIRT, um Defekte in Dünnschicht-PV-Anlagen zu detektieren?
  • Welche Defekte können mittels aIRT erkannt werden und welche nicht?
     

Um diese Fragen zu beantworten, wurden Infrarot(IR)-Aufnahmen ausgeführt mittels einer IR-Kamera, befestigt an einer Drohne. Der Grund, warum dafür eine IR-Kamera verwendet wird, ist, dass viele Defekte in PV-Modulen Wärme entwickeln und somit per Infrarot detektiert werden können. Drei verschiedene Standorte wurden untersucht. Der Fokus lag auf einer Forschungs- & Entwicklungsanlage in Tubarão, einer Stadt zwei Stunden südlich von Florianópolis. Die Anlage besteht aus jeweils einem Megawatt Peak (MWp) installierter Leistung an kristallinen Silizium-, CIGS- und amorphen Siliziummodulen. In der BA wurde nur der Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid(CIGS)-Teil untersucht, der mit 7480 Modulen eine Fläche von 1.4 Hektaren einnimmt. Neben den IR-Aufnahmen per Drohne, wurden auch IR-Aufnahmen vom Boden, digitale Fotos, Strommessungen und I-U-Kennlinienmessungen zur Leistungsbestimmung der Module gemacht. Dadurch konnten die gefundenen Defekte besser verstanden werden. Zur Validierung der gefundenen Daten in Tubarão, wurden bereits existierende Daten von aIRT-Aufnahmen einer 37 MWp-Dünnschichtanlage im Nordosten Brasiliens verwendet. Des Weiteren wurden Messungen an den Testanlagen im Labor Fotovoltaica durchgeführt.
 

Auf der Anlage in Tubarão wurden 13 Module mit gebrochenem Glass auf der Vorderseite erkannt, 6 Module mit gebrochener Zellschicht aufgrund gebrochenem Rückseitenglas, 19 Module mit warmen Anschlussdosen, 3 überbrückte Module wegen ausgelöster Bypass-Diode, 8 Module mit anderen Defekten und unzählige unterbrochene Modulstrings. All diese Defekte konnten per aIRT detektiert werden, mit Ausnahme von den Modulen mit gebrochenem Vorderseitenglass, da diese keine Wärme erzeugten. Die Abbildung zeigt einige Beispiele von den thermischen Effekten verschiedener Defekte. Die helleren Stellen im Bild stellen erhöhte Temperaturen dar. Mit den Daten von der Anlage im Nordosten Brasiliens konnten die Resultate von Tubarão bestätigt werden und anhand der Messungen im Labor konnte ein weiterer Fehlertyp untersucht werden. Kurzgeschlossene Module oder Modulstrings zeigen ein thermisches Muster das per aIRT ebenfalls erkennt werden kann.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Inspektion von Dünnschicht-PV-Anlagen per Drohne eine einfache und effiziente Methode ist, Defekte in der Anlage zu erkennen. Der Flug über einer 1 MWp-Anlage dauert etwa 12 Minuten. Nach der Analyse des aufgenommenen IR-Videos sind bereits die meisten Defekte der Anlage bekannt. Für Defekte, die nicht per aIRT erkannt werden können, braucht es nach wie vor eine Begehung der Anlage mit visueller Inspektion.

 

Fazit

Die Bachelorarbeit in einem fremden Land mit anderer Sprache und Kultur zu schreiben, war eine sehr wertvolle Erfahrung. Die Zusammenarbeit mit den brasilianischen Kollegen und das Leben in Florianópolis bereicherten mich mit Einblicken in die Arbeitsweise und den Alltag in Brasilien und zeigte die Unterschiede aber auch Gleichheiten zur Schweiz auf. Die knapp vier Monate in Brasilien waren eine Erfahrung, die mir in zukünftigen interkulturellen Herausforderungen eine grosse Hilfe sein wird.

© 2017 Institut für Solartechnik · Oberseestrasse 10 · CH-8640 Rapperswil · Tel. +41 55 222 48 21 · infonospam@nospam spf.ch | Impressum | AGB