Die Standortfrage.: Reinigung von Solarmodulen wichtig oder nicht?

Aktuelles Interview mit der Zeitschrift „JOULE“ – Magazin für Energieprofis

In der aktuellen Ausgabe Nr.3 des Fachmagazins JOULE geben wir Auskunft über die Notwendigkeit der Reinigung von Solarmodulen, Ihren Nutzen und die Qualität einer Reinigung.

Über die Reinigung von Solarmodulen wird viel diskutiert. Die Praxis zeigt, dass es immer auf den Standort ankommt und die sogenannten Selbstreinigungseffekte von Oberflächen gerade im landwirtschaftlichen Bereich an ihre Grenzen stoßen.

Im Sinne der Qualität und des Werterhalts entscheiden sich PV-Anlagenbetreiber für die fachgerechte Reinigung mit Systemen von SolarPLUS Cleaning.

Standortfrage

Viel wird über das Für und Wider einer Reinigung von Solarmodulen diskutiert. Klar ist: Entscheidend für den Reinigungsbedarf ist der Standort. Angesichts der Vielfalt der Reinigungsanbieter und ihrer Konzepte sollte die Qualität genau geprüft werden.
Kurz & Knapp:

• Über die Reinigung von Solarmodulen und ihren Nutzen wird viel diskutiert.
• Die Praxis zeigt, dass es immer auf den Standort ankommt und die Selbstreinigungseffekte von Oberflächen gerade im landwirtschaftlichen Bereich an ihre Grenzen stoßen.
• Im harten Wettbewerb unter den Anbietern sollten Betreiber auf die Qualität der Dienstleister und eine transparente Preisbildung achten.

Autor: Torsten Thomas
Fotos: Werkbilder

Eigentlich sollte sich die Reinigung von Solarmodulen ja erübrigen. Immerhin werben die Hersteller mit selbstreinigenden Oberflächen, die nach einem ordentlichen Regenschauer oder dem Abschmelzen von Schnee wieder glänzen wie neu. Nur scheint das nicht immerEigentlich sollte sich die Reinigung von Solarmodulen ja erübrigen. Immerhin werben die Hersteller mit selbstreinigenden Oberflächen, die nach einem ordentlichen Regenschauer oder dem Abschmelzen von Schnee wieder glänzen wie neu. Nur scheint das nicht immer zu funktionieren.

Manche Betreiber wissen gar nicht, welchen Einfluss Dreck oder Verunreinigungen auf die Stromerträge haben können. Denn: Aufgrund der unterschiedlichen Strahlung schwanken die Jahreserträge um bis zu 10 %. So fallen Mindererträge vor allem in guten Sonnenjahren kaum auf. Solche Verluste bekommen meist nur Betriebsführungsgesellschaften großer Freiflächenanlagen mit, ohne die genaue Ursache zu kennen. Verschmutzungen sind nur eine von mehreren Optionen.

„In jedem Falle sollten, um Schäden zu vermeiden, für die Methoden und die Reinigungsmittel Freigaben der Modulhersteller vorliegen. Die haben ein gutes Gespür dafür, was Schäden verursachen kann“, sagt Emanuel Saß, geprüfter und zertifizierter Sachverständiger für PV-Anlagen. Vor allem darf die Reinigungsmethode nicht zu Kratzern im Glas führen oder zu hoher Druck auf die Oberflächen ausgeübt werden.

Reinigungen können nach einigen Betriebsjahren durchaus Sinn machen. Zum Beispiel für Aufdachanlagen mit geringem Neigungswinkel zwischen 10 und 20°. „Sonst setzen sich am unteren Modulrahmen Verunreinigungen ab, die langsam nach oben wachsen. Außerdem spielen die Gläser eine wichtige Rolle. Zwischen 2004 und 2006 waren beispielsweise geriffelte Oberflächen der letzte Schrei“, so Saß.

Er hat festgestellt, dass die Module im Norden durch die Wechselwirkungen zwischen Wind und Regen einen saubereren Eindruck machen und Verschmutzungen eher in Mitteldeutschland und im Süden zu beobachten sind. Konkret liege es aber immer am Standort der jeweiligen Anlage. An Anlagen in der Nähe oder auf den Dächern von Ställen bilden Emissionen aus den Lüftungen und Stäube hartnäckige Schichten. Das kann Ertragsverluste von gut 15 % bedeuten. Das Unternehmen Soltalux GmbH, so meldet Inhaber Günter Haug, hat bei einem landwirtschaftlichen Betrieb nachweislich eine Erhöhung der Einspeisevergütung von 31 % mit der Reinigung erzielt.

Anlagen in landwirtschaftlichen Betrieben sollten eigentlich ein bis zwei Mal im Jahr gereinigt werden. Wenn es beispielsweise nach der Rapsblüte nicht regnet, bleiben die Pollen mehrere Wochen an den Modulen kleben. An Anlagen in der Nähe von Verbrennungsanlagen, Kaminen oder großen Lüftungsanlagen bilden sich ebenfalls hartnäckige Schichten.

Beim Planen einer Reinigung sollten Betreiber strukturiert vorgehen. In einer perfekten Welt gehören dazu die Freigaben der Hersteller, eine Betriebshaftpflicht sowie die elektrische Unterweisung für den Dienstleister und eine Portion Sachverstand. Damit beispielsweise die Reinigung von kochend heißen Modulen mit kaltem Wasser gar nicht erst zum Glasbruch führen muss. „Die Reinigung ist ein heißes Eisen. Einerseits gibt es wirksame und unwirksame Mittel. Anderseits wird unter Spannung gearbeitet. Daher muss die Anlage abgeschaltet sein und der jeweilige Dienstleister benötigt elektrotechnische Grundkenntnisse“, betont Saß.

Eine Orientierung bieten Zertifizierungen, Gutachten und Freigaben für Reinigungstechniken. Die Spezialisten der Solarplus Cleaning GmbH sind beispielsweise über den TÜV Rheinland zertifiziert. Die Soltalux GmbH arbeitet mit dem Zertifizierer OQS zusammen. Der bietet ein mehrtägiges Seminar an, in dem die Reinigung im Beisein von vereidigten Sachverständigen in Theorie und Praxis gelehrt wird. „Die Anlagen kosten teilweise zweistellige Millionenbeträge. Daher müssen unsere Mitarbeiter die entsprechenden Qualifikationen haben“, sagt Solarplus- Geschäftsführer Thomas Bellrich. Er hat sich der ökologischen Solarreinigung mit viel entmineralisiertem Wasser verschrieben. Ein ph-neutraler Reiniger, gemeinsam mit einem Labor entwickelt, kommt bei hartnäckigen Verschmutzungen zum Einsatz. Bisher ist Solarplus überwiegend auf Dächern unterwegs und setzt auf solide Handarbeit. Zur Ausstattung gehören Modulfahrzeuge mit Wassertanks und bis zu 18 m lange Carbonstangen, an deren Ende sich rotierende Bürsten mit einem Keramikgetriebe befinden. Angetrieben wird die Reinigungseinheit durch Wasserdruck. Das maximale Andruckgewicht liegt bei 7 kg. Sind die Stangen nicht lang genug, nutzt Solarplus auch Hubsteiger. Geschäftsführer Bellrich kennt die Standortfrage: „Gerade im landwirtschaftlichen Bereich lagern sich Ammoniakdämpfe aus der Tierhaltung auf den Modulen ab. Diese organischen Verbindungen werden zu einer klebrigen Schicht und minimieren die Erträge. Daher sollten solche Anlagen ein bis zwei Mal gereinigt werden.“ Hartnäckige Ablagerungen entwickeln sich auch im Umfeld metallverarbeitender Betriebe oder in der Nähe von Bahnschienen und Autobahnen. Hier sind es vor allem Rostund Gummipartikel, die eine Reinigung notwendig machen können.

Das Verhältnis zwischen Kosten und Nutzen ist eigentlich eine simple Rechnung, wenn sich der verschmutzungsbedingte Verlust ermitteln lässt. Gehandelt wird dafür ein Mittelwert zwischen drei und fünf Prozent. So sollte nach dem Reinigen nicht nur der Ertrag wieder steigen, sondern abzüglich der Kosten auch etwas in der Kasse hängen bleiben.

Bei Soltalux wird ein speziell für PV-Anlagen entwickelter Reiniger verwendet, der vom Abwasserwirtschaftsamt der Universität Stuttgart freigegeben wurde. Zur Kosten-Nutzen-Rechnung merkt Soltalux-Inhaber Haug an: „Hier sollte auch das Reinigungsintervall berücksichtigt werden. Kostet z.B. die Reinigung 3 % der jährlichen Einspeisevergütung und der Abstand beträgt 3 Jahre, so liegen die Kosten lediglich bei 1 % der Einspeisevergütung.

Preise purzeln

Inzwischen purzeln für derlei Dienstleistungen die Preise. In Italien gibt es den m2 Freifläche bereits ab 6 ct, in Deutschland um 23 ct. Bellrich sieht derlei Offerten skeptisch, weil mindestens 46 ct/m2 ein fairer Preis wäre. Für Dachanlagen liegt die Spanne zwischen 1,70 und 2,5 €/ m2. Schließlich ist die Arbeit mit einigem Aufwand verbunden. „Mitarbeiter, Material und Logistik müssen bezahlt werden, pro Quadratmeter sind drei Liter Wasser erforderlich. Im Sinne der Qualität bringt es nichts, über die Geschwindigkeit bei der Reinigung sparen zu wollen“, mahnt er.

Die Meinung vertritt auch Geschäftsführer Michael Mattstedt, der bereits 1999 die Ökologische Solarreinigung gegründet hat, die seitdem auf reine Handarbeit setzt. Bei ihm zahlen Kunden für die Erstreinigung seit Jahren stabile 2,31 €/m2 und für die folgenden Einsätze 1,35 €. „Unser Ziel sind stabile Glasoberflächen, auf denen die normale Reinigungswirkung wieder zum Tragen kommt. So sind beispielsweise Folgereinigungen auf Dächern mit intensiver Tierhaltung erst nach eineinhalb Jahren notwendig“, erklärt Mattstedt, dessen Kunden zu 70 % aus der Landwirtschaft kommen. In den Reinigungstanks befindet sich reines Brunnenwasser, das pro 1.000 l mit etwas Butzwasser vom Lichtmatrix Laboratorium München angereichert wird, das den Kalk im Wasser bindet. „Der würde sonst auf dem Glas verdunsten. Außerdem entfernen wir mit dieser Zusammensetzung Moose oder Flechten an den Rahmen und neutralisieren die Anhaftung, ohne das Material zu schädigen. Eine solche Reinigung sollte auch bei gut laufenden Anlagen alle acht Jahre erfolgen“, sagt er. Ohne die Beseitigung von Moosen oder Flechten könnten Hots Spots entstehen, die durch Überhitzung Zerstörungen hervorrufen. Inzwischen tüftelt Mattstedt an einem Prototyp für die Reinigung in Freiflächenanlagen.

Kosten abwägen

Aufgrund der Kosten bleiben Unternehmen wie Envaris skeptisch. „Wenn Betreiber ihre Kosten nicht wieder hereinbekommen oder die Leistungsverluste kaum von Interesse sind, braucht es keine Reinigung. Es gibt sicher Anlagen, die aufgrund ihres Standortes gesäubert werden müssen, aber oft ist das großer Unsinn“, findet Stefan Wippich von der Envaris GmbH. Das wird von den Reinigungsunternehmen gar nicht bestritten.

Sie argumentieren allerdings mit dem Werterhalt. „Zäune, Kameras, Wechselrichter oder Trafos werden regelmäßig gepflegt, aber nicht die angeblich selbstreinigenden Module auf den Tischen. Hier spült der Regen Dreck, Moos oder Flechten nicht immer herunter“, sagt Markus Kort, Geschäftsführer der Pro Clean Solar GmbH. Und Günter Haug von Soltalux ergänzt: „Wurzeln von Flechten und Moosen können in die Silikonfugen eindringen und mittelfristig (durch starken Frost z.B.) zu feinen Haarrissen und sogar Glaskorrosion führen.“

Markus Kort von Pro Clean Solar GmbH ist seit fünf Jahren im Reinigungsgeschäft für große Solarparks unterwegs. Meist in Italien und Frankreich, wo es weniger regnet und sich Staub auf den Panelen ablagert. Er fährt einen Unimog mit einer umgebauten Feldspritze als Seitenausleger durch die Reihen, die mit Wasser aus dem Fahrzeugtank und rotierenden Bürsten kratzfrei reinigen. „Wir richten uns nach den Clean Guidelines der Modulhersteller. Das betrifft den Wasserdruck und die Mittel, die Bürsten und den Druck, der auf Module ausgeübt werden darf. Wir schaffen rund ein Megawatt am Tag“, sagt er. Kort hält im Freiland einen Preis von 2.000 €/MW für angemessen.

Ohne den automatisierten Waschgang wären große Solarparks kaum zu adäquaten Preisen zu reinigen. Aber: Die Fahrzeuge müssen durch die engen Reihen passen und der Auflagedruck des Reinigungssystems auf den Panelen muss konstant sein, um Modulbrüche zu vermeiden. Auch wenn der Boden uneben oder abschüssig ist.

„Wir haben dafür eine patentierte Washtronic entwickelt, die den eingestellten Bürstendruck hält“, erklärt Franz Eheleuter, Geschäftsführer der SunBrush mobil GmbH. Die konstruiert und verkauft Spezialfahrzeuge an Dienstleister und reinigt auch.

Eheleuter betreibt selbst mehrere Solarparks: „Da haben wir gesehen, dass sie ohne eine Reinigung oder das Abtragen von Schnee im Winter nicht vernünftig laufen“, sagt er. Er hat die Bürsten an neuen und geflashten Modulen testen lassen. Nach knapp 4.000 Reinigungszyklen konnten weder Kratzer noch ein Leistungsabfall festgestellt werden. Zudem wurden die Erträge von zwei Anlagen verglichen: Gegenüber einer turnusmäßig gereinigten Anlage mit 58 kWp kam das Versuchsmodul mit 1,8 kWp nach drei Jahren nur noch auf 40 % Leistung. Das ist zwar nur ein Ausschnitt, „aber natürlich fragen Kunden immer danach, ob sich eine Säuberung auch rechnet. Wir reinigen dann zunächst nur einen String. Den Unterschied kann der Betreiber dann am Wechselrichter ablesen. Die Vorteile einer Reinigung müssen immer transparent sein“, findet Franz Eheleuter.

Das SunBrush mobil- System wird auch von Solarreinigung+Service Nord eingesetzt. Geschäftsführer Matthias Dührsen hat es an einen Teleskoplader von Kramer montieren lassen. „Der wendige Telelader reinigt kostengünstig und professionell auch in engen Gassen und verursacht weder Kratzer noch Beschädigungen“, sagt Dührsen.

Zunehmend kommen bei Dienstleistern auch Roboter zum Einsatz. „Die haben den großen Vorteil, dass sie über Stunden immer mit dem gleichen Druck arbeiten“, sagt Ivo Lackner, Verkaufsleiter des Schweizer Roboterherstellers Serbot. Von dessen Gekko genanntem Reinigungsroboter wurden bislang 20 Stück verkauft. „Es ist ein High-Tech- Gerät, mit dessen Entwicklung wir vor fünf Jahren gestartet waren. Die ersten Kunden haben ordentlich gelitten, auch das muss man offen sagen“, so Lackner. Inzwischen funktioniere der Gekko mit seinen 24 Saugfüßen aber einwandfrei. Auf das Dach kommt die Einheit samt der notwendigen Versorgungsleitungen für Strom und Wasser mit einem Hubsteiger. Für den notwendigen Halt sorgt ein Vakuumverfahren. Zu viel Druck entstehe dabei nicht, weil der Roboter nur 200 kg wiegt. „Die Module sind für Schneelasten von 500 kg ausgelegt“, sagt er. Auch Serbot hat positive Beispiele für den Waschgang parat: Danach können Betreiber mit einem Plus von 6 % beim Ertrag rechnen. Daher mache die Reinigung von Solarmodulen ab Flächen von 100 m2 auch Sinn. Allerdings ist die maximale Stundenleistung des Gekko von 400 m2 zu wenig für große Solarparks.

Was bisher fehlt, sind wissenschaftliche Untersuchungen zu den Auswirkungen von Verschmutzungen auf den Ertrag. Bislang hat sich nur das Berliner Photovoltaik Institut intensiver mit dieser Frage beschäftigt und 2012 eine kleine Testreihe gestartet. Sie bestätigt, dass es auf Neigungswinkel, Standort und Oberflächen ankommt. Je nach Glasstruktur lagen die Verluste zwischen zwei und vier Prozent.

Wer es genauer wissen möchte, sollte die bekannte Methode nutzen: „Wer mit einem Finger oder einem weißen Tuch über die Module wischt, bekommt einen guten Eindruck vom Grad der Verschmutzung“, sagt Christian Stracke, PV-Gutachter beim Systemlieferanten Energetik. (ha)

*Quellenangabe: JOULE 03-2016

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