Stark verschmutzte Solarmodule können Energieertrag bis zu 35% senken
Der Trend in Deutschland bei der Energieerzeugung auf Photovoltaik zu setzen hat sich im Energiemix mehr als bewährt. Mit zunehmendem Anteil der Photovoltaik auf Dächern, integriert in Fassaden aber auch auf Freiflächen rücken effizienzsteigernde Maßnahmen immer mehr in den Fokus der Anlagenbetreiber. Während die Reinigung von Glasfassaden einen festen Bestandteil bei Facility Management und Dienstleistern einnimmt, kommt zunehmend auch der Reinigung von Solarmodulen immer mehr Bedeutung zu.
Schnee und Regen reinigen den anhaftenden Staub und Schmutz bei Solarmodulen ausreichend, so die landläufige Meinung der PV-Branche und geht bei Verschmutzen oder verschneiten Modulen von einer Minderung zwischen 1 Prozent bis 3 Prozent aus. In der Praxis zeigen sich aber Mehrerträge, die teilweise bis zu 35 Prozent betragen können.
Serviceroboter für PV-Module im Einsatz „Bereits vor Jahren entwickelten wir mit dem CleanAnt Profi einen Fassadenroboter der bei gewölbten und gekrümmten Fassaden für eine saubere und sichere Fassadenreinigung sorgt. Eine Ausrichtung auf Photovoltaik-Anlagen liess aber nicht lange auf sich warten“, erinnert sich Toni Niederberger Geschäftsführer der Serbot AG aus der Schweiz.
Zahlreiche Modulhersteller sehen sich heute einem starken internationalen Wettbewerb ausgesetzt und kämpfen um jeden Prozentpunkt zur Steigerung der Energieausbeute. Durch aktive Solarzellenforschung erreichen jüngere Solarzellen zwar Mehrerträge zwischen 20 bis 30 Prozent, doch bleibt bisher der anfallende Minderertrag durch verschmutzte oder schneebedeckte Solarmodule unbeachtet. Bei einer Gesamtbetrachtung der installierten Module – über 80 Prozent der Solaranlagen befinden sich nach Angaben des Bundesverband Solarwirtschaft auf Dächern – geht hier erhebliches Potential und damit solare Rendite verloren.
Besondere Beachtung in der PV-Branche erhielt der Gewinner des Schweizer Solarpreises 2011 Prof. Heinrich Häberlin von der Berner Fachhochschule Technik und Informatik, der sich die wissenschaftliche Langzeitanalyse zur Lebensaufgabe gemacht hat. (Abb.1) Dabei wurden neben Wechselwirkungen auf PV-Erträge im komplexen System zwischen technischen Voraussetzungen, sowie witterungs-und verschmutzungsbedingten Einflüssen untersucht und dabei auch Degradation und Alterung der Module unter die Lupe genommen. Das Ergebnis zeigt auch hier Potenziale für solaren Mehrertrag auf. Über den Erfassungszeitraum wurden beispielsweise bei gerahmten Modulen permanente Verschmutzungsstreifen am unteren Rand beobachtet, die eine allmähliche Reduktion des Energieertrages der Anlage bewirkten. Im Vergleich zum Anfangszustand betrug die verschmutzungsbedingte Ertragsminderung jeweils etwa 9% – 11,5 %.
Abb.1 Ertragsabnahme beim PV-Modul wegen Verschmutzung und Alterung/ Quelle:BFH-TI/Häberlin,Schärf -Gemessener GeneratorKorrekturfaktor kG bei einer Teilanlage der PV-Testanlage der BFH-TI mit Angabe der Reinigungen. Die Anlage hat gerahmte Siemens M55-Module mit einem Winkel von 30° (horizontal liegend), liegt nahe bei einer Bahnlinie und neigt deshalb zu mässiger Verschmutzung (kG ist bei einer idealen Anlage = 1)
Das örtliche Umstände wie gewerblich genutzte Gebäude, Landwirtschaft usw. zu erhöhten Staubablagerungen und damit zu besonders verschmutzten Solarmodulen mit Leistungseinbußen zwischen 25% bis 35% führen können, bestätigt ein jüngst abgeschlossenes Projekt von Jochen Allgayer, Studiengang LEH (Lebensmittel,- Ernährungs- und Hygienetechnik) Hochschule Albstadt-Sigmaringen. Zu den typischen Verunreinigungen zählen Biokorrosion aus Misthaufen, fettigem Staub oder auch Ablagerungen aus Moos, Algen, Ruß und Autoabgasen. Demnach sind Regenfälle oder abrutschender Schnee für eine Reinigung nicht mehr ausreichend. Im Rahmen des Projektes wurden verschiedene Reinigungsprozesse mit demineralisiertem Wasser verglichen. In der vorliegenden Untersuchung wurde unter praktischen Bedingungen die Reinigung mit deionisiertem Wasser über einen längeren Zeitraum betrachtet und mit verschiedenen Messmethoden dokumentiert, ob und in welchem Umfang dabei Veränderungen an den Oberflächen der PV-Module und Rahmen angegriffen werden. Gleichzeitig ergaben sich auch Rückschlüsse auf mögliche Ertragsteigerungen der Module.
Stark verschmutze Solardachflächen im Vergleich. Sind in der Umgebung staub-und fettabscheidende Betriebe angesiedelt verschmutzen die Module schneller.
Weitere Rückschlüsse brachte ein Ertrags-Monitoring nach der Reinigung von Allgayer, der seit 2006 neben der elterlichen 50kW- Betriebsanlage in einem Gewerbegebiet Leistungsprotokolle an einer weiteren landwirtschaftlichen Solardachanlage mit ca. 35 Grad Neigung nachweisen konnte. Von den 700m² PV-Dachfläche wurden eine Hälfte gereinigt und erreichte danach 6377 W/h, entspricht einer Leistungssteigerung von 32%, während die Leistung der ungereinigten Fläche lediglich 4829 W/h betrug.
GEKKO übernimmt Solartuning
Vom Fassadenkletterer zum PV-Inspekteur
Aufbauend auf Funktionen der Mensch-Maschinenkommunikation aus der Fassadentechnik wo sich der Serviceroboter wie ein GEKKO an senkrechten Fassaden bewegt kann die jüngste Entwicklung aus dem Hause der Serbot AG jetzt auch die Reinigung von Solarmodulen übernehmen.
„Die neueste Serviceroboter-Generation übernimmt nun als Multitalent Aufgaben zum Sonnentuning und zur Inspektion von Solardächern und PV-Großanlagen. Da auch selektive Verschmutzungen den Solarertrag in der Gesamtheit schmälern können, wird die gesamte Photovoltaikfläche von Fett, Moosablagerungen und Staub gereinigt. „Eine Feuerprobe unter härtesten Bedingungen bei der Reinigung versandeter PV-Module durchlief der GEKKO in den Vereinigten Arabischen Emiraten. Sind die klimatischen Bedingungen hier eher von hohen Staubkonzentrationen und weniger Regenfällen geprägt, werden die Reinigungsarbeiten bis auf schwer zugängliche Glasfassaden normalerweise mit Manpower – die Lohnkosten liegen weit unter dem deutschen oder europäischen Niveau- durchgeführt. Seit einigen Monaten gibt es auch Dienstleister in Deutschland die sich mit dem Thema identifizieren und solare Erträge optimieren. Durch Wegfall hoher Personalkosten rechnet sich bereits eine Erstreinigung der PV-Anlage. Unsere Servicepartner berichten hier von Ertragssteigerungen von 20 Prozent und mehr. Eine verstärkte Nachfrage von Architekten und Anlagenbetreibern erleben wir derzeit auch durch die letzten Winter. Hier vermuten wir dass die Schneelast oft statische Grenzen für die Dachkonstruktion erreicht. Planungen den Roboter auch für „Schneeräumung“ auf Dächern fit zu machen laufen derzeit“, beschreibt Niederberger die Aussichten.
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