Die Belastungen von Photovoltaik Anlagen sind von der Umgebung sowie der Jahreszeit abhängig. In einer Studie wurden Leistungsverluste von 25% gemessen. Ich halte den potentiellen maximalen Verlust für noch größer.
Neben den üblichen Belastungen durch Feinstaub und Kalk gibt es vor allem örtlich gebundene Einflüsse. 2009-2012 wurde eine Studie über den Leistungsverlust einer Photovoltaikanlage auf einem Geflügelbetrieb durchgeführt. Die Verschmutzung beeinträchtigte die Leistung der Panele um 20-25%. Anlagen an in trockenen Gebieten sind häufig von Staub belegt. Vogelkot oder Harzflecken (häufiger bei Campingmodulen zu sehen) sind Beispiele für punktuelle Verschmutzungen.
Anleitung: Reinigung von Photovoltaik Modulen
Eine verschmutze Anlage liefert weniger Strom und hat eine beeinträchtigte Lebensdauer. In den folgenden Absätzen erläutere ich detailliert warum und wie eine Anlage zu reinigen ist. Dies trifft sowohl auf das einzelne Campingpanel als auch Großanlagen zu.
Warum sollte eine Potovoltaikzelle sauber sein?
Ganz klar ist hier der Ertrag zu nennen. Durch Verunreinigungen können Leistungseinbußen von 25% entstehen, wie eine Studie von Michael Mattstedt zeigt. In der Regel liegt die Beeinflussung im einsteligen Prozentbereich, was bei größeren Anlagen kalkulatorisch berücksichtigt werden sollte.
Ein weiterer Aspekt, der die Wirtschaftlichkeit betrifft, ist der Zustand bzw. die Haltbarkeit der Panels. Durch die angewinkelte Aufstellung fließt das (schmutzige) Wasser immer an die gleiche Stelle. Üblicherweise sammelt sich dort Dreck. Durch die korrosiven Einflusse kann die Lebensdauer der Panele leiden.
Arten der Verunreinigung
Generell gilt, dass der Grad der Verunreinigung von den umliegenden Faktoren (Standort) und den Aufstellwinkel abhängig sind. Je steiler das Panel steht, desto geringer ist die Verunreinigung. Wir unterscheiden flächige Verunreinigungen und extreme Verunreinigungen.
Extreme Verunreinigungen, die eine ganze einzelne Zelle abdecken, können unter Umständen zur Beeinträchtigung der ganzen Anlage oder des Strangs führen. Die abgedeckte Zelle sorgt für einen hohen Wiederstand, was den Stromfluss behindert. Ist das betroffene Panel nicht durch eine Trenndiode oder einen Computer in einem solchen Fall trennbar, geht die Gesamtleistung stark nach unten. Werden die Panele intelligent getrennt fällt nur das eine Modul aus. Die anderen erzeugen unbeeinträchtigt weiter Strom. Diese Verunreinigungen können Vogelkot oder an der unteren Kante des Panels gesammelter Dreck sein.
Flächige Verunreinigungen entstehen durch Staub, Feinstaub, Kalkablagerungen oder Pollenflug. Je flacher die Panele angebracht sind desto mehr „Dreck“ bleibt zurück. Es gibt jedoch auch standortabhängige Faktoren, die beim Planen der Anlage einbezogen werden sollten. Beispiele dafür sind rußende Schornsteine, Holzverarbeitung, landwirtschaftliche Produktion und weitere. Wie beim Hausbau sind auch in diesem Fall externe Störfaktoren vor dem Aufbau abzuklären.
TIPP: Die Feinstaubbelastung an Bahngleisen ist enorm hoch. Berücksichtigen Sie dies bei der Standortwahl
Wie sind Photovoltaik Module zu reinigen?
Neben dem Leistungsgewinn ist auch der ökologische Aspekt relevant. Eine halbjährliche Reinigung einer 30m² großen Fläche mit handelsüblichem Spüli lässt Ihre Ökobilanz schlecht aussehen.
Demineralisiertes Wasser als Reinigungsmittel
Für die Reinigung verwenden Sie bitte nur demineralisiertes Wasser. Es hat einen Reinheitsgrad von 99,9% und enthält keinen Kalk, Chlor oder Magnesium. Neben den guten Reinigungseigenschaften ist es ökologisch 100% verträglich. Nicht zu verwechseln mit destilliertem Wasser. Demineralisiertes Wasser ist günstiger. Destilliertes Wasser kann auch genutzt werden, ist aufgrund des Herstellungsverfahrens teurer.
Wasser aus dem Hahn ist nicht empfehlenswert. Anhand der Wasserhärte erfahren Sie bei Ihren Stadtwerken wie hoch der Kalkgehalt ist. Dies ist gut zu erkennen, wenn man mit diesem Wasser seine Fenster putzt und sie nachher nicht abtrocknet. Wenn man zu viele Jahre von diesem Wasser getrunken hat merkt man vll. auch das nicht mehr.
TIPP: Die Oberfläche von Solarpanels ist unter dem Mikrosop betrachtet sehr rau. Werden die Panels einige Male mit kalkhaltigem Leitungswasser gereinigt setzt sich diese Struktur nach und nach immer mehr zu. Die Leistung nimmt ab.
Hilfsmittel zur Reinigung
Alles, was hart, chemisch oder scharfkantig ist fällt für die Photovoltaik Reinigung aus. Auch der Hochdruckreiniger ist ungeeignet. Bei kleinen Anlagen kann die Reinigung mit einem weichen Schwamm erfolgen. Ist die Anlage größer oder nicht mit der Hand erreichbar eignet sich ein Teleskopstab mit entsprechendem Aufsatz.
Dieses Exemplar des Anbieters Ippa mit 2,5m Stab habe ich im Internet für ~50€ gefunden (Link). Es ist möglich einen Wasserschlauch anzuschließen und so grobe Verunreinigungen zu entfernen bevor demineralisiertes Wasser verwendet wird.
Die nächste Klasse für mittelgroße Anlagen ist das Angebot vom Wischmob-Shop.de – Teil des Sets sind z.B.
- 8m Teleskopstange mit Reinigungskopf
- Mischbettharzflasche
- Anschlüsse für den Gartenbereich
Die Mischbettharzflasche entkalkt und demineralisiert das Wasser im Durchlauf. So muss kein sauberes Wasser zugekauft werden. Es fließt Leitungswasser rein und demineralisiertes Wasser kommt auf der anderen Seite raus. Das wasser fließt durch den Teleskopstab in die Reinigungsbürste und befreit so die Panels von Verunreinigungen.
Das Video zu dem Set
Pressebericht in „Heimwerker Praxis“
Bei sehr großen Anlagen werden Reinigungsroboter eingesetzt oder Dienstleister beschäftigt, die die Reinigung üblicherweise im halb,- oder Jahreszyklus durchführen. Eine Liste von Anbietern finden Sie hier.
Beispiel Roboter in klein
Großer Reinigungsroboter als Kettenfahrzeug
Es gibt noch etliche weitere Modelle bei denen ich im Hinblick auf Anschaffungs, Wartungs,- und Nutzungskosten teilweise die Rentabilität infrage stelle. Dies obliegt speziell dem Einzelfall.
Wie oft sollte die Anlage gereinigt werden?
Im Industriebetrieb werden die Anlagen halbjährlich oder jährlich gereinigt. Letztenendes ist dies eine Einzelfallentscheidung. Pauschal lässt sich dies nicht beantworten. Wie so oft.
Ich empfehle Ihnen mal mit einem feuchten weißen Tuch über die untere Kante Ihres Panels zu wischen. Auf den ersten Blick sehen die Zellen sauber aus, sind es aber nicht. Ist die untere Zellenreihe verschmutzt so beeinträchtigt das die Leistung des ganzen Panels. Daher ist die untere Kante ein guter Indikator um sich einen Eindruck über Beeinflussung zu machen.
TIPP: Der Pollenflugkalender hilft Ihnen bei der Planung Ihrer Reinigungsintervalle
Ich reinige meine Panele etwa alle vier Wochen. Das liegt zum einen daran, dass meine Anlage leicht zugänglich ist und so die Arbeit in wenigen Minuten erledigt ist. Zum anderen hole ich gern das Maximum aus meiner Anlage raus.
Photovoltaik: Schnee entfernen
Bei Schnee auf dem Panel gibt es gar keinen Strom. Häufig verschwindet der Schnee so schnell wie er gekommen ist. Wenn er liegen bleibt ist Handarbeit gefragt. Oder nicht?
TIPP: Auf Photovoltaikanlagen mit einer Schräge von mehr als 30 Grad rutscht der Schnee eigenständig ab.
Durch die Rückspeisung des Wechselrichters erwärmen sich die Panels. Der Schnee schmilzt und rutscht ab. Das kostet natürlich Energie, durch die Aktion wieder reinkommen muss. Ein paar Sonnenstrahlen in den Folgetagen sind also eine Vorraussetzung. Zudem sollte der Hersteller des Panels eine Freigabe für diese Technik gegeben haben. Andernfalls droht ein Garantieverlust. Umgesetzt wird diese Technik von z.B. Solutronic und Kaco. Eine sehr bequeme Variante.
Das Snow-Away von Kettler ist ein Seilmechanismus, mit dem man den Schnee von den Panels ziehen kann. Vorraussetzung dafür ist eine Führungsschiene an den oberen Panels. Es dürfen keine Hindernisse im Weg sein, die das Seil behindern. Man zieht vom Boden vor dem Haus an dem Seilmechanismus, die Einfahrt wird weiß und die Panels leisten wieder einen Ertrag. Ich stelle mir das etwas klobig, aber funktionell vor. Viel finde ich dazu aber nicht im Netz. Eine solche Anlage habe ich auch noch nirgends in Betrieb gesehen.
Praxisorientiert empfehle ich einen Teleskopstab. Der oben erwähnte Teleskopstab zur Reinigung der Photovoltaikmodule erfüllt seine Aufgabe auch bei Schnee. Acht geben: Weniger nach unten drücken; eher hinter dem Schnee auflegen und abziehen.
Diesen gibt es für ~50€ in Internet (Link). Wer einen längeren Teleskopstab benötigt kann zum Leifheit greifen. Dieser kostet nur ~30€, ist aber nicht wasserführend (Link). Eine günstige Lösung zum Schnee entfernen, aber auch zum Reinigen der Zellen.
Das Tec-Institut aus Waldaschaff hat einen recht belastbaren Test mit 2 gleichen Modulen gemacht. In den Wintermonaten Dezember und Januar wurde bei Neuschnee ein Modulstrang vom Schnee befreit und der andere nicht.
Zusammenfassung: Der freie Modulstrang brachte mindestens 100{8b284a3404d23674010077108647959835c3e8e4fc297b0ef99542c0eda47b93} mehr Leistung, maximal ~250{8b284a3404d23674010077108647959835c3e8e4fc297b0ef99542c0eda47b93} plus. Das klingt zunächst moderat. In dieser Studie diesem Experiment klingt das relativ viel, ist aber in absoluten Zahlen nur 1,4{8b284a3404d23674010077108647959835c3e8e4fc297b0ef99542c0eda47b93} Mehrertrag auf das Jahr gerechnet. Es bleibt, wie immer, eine wirtschaftliche Rechnung. Bei der Kalkulation gilt natürlich zu berücksichtigen, dass in der Winterzeit auch unter normalen Bedingungen der Ertrag ohnehin wesentlich geringer ausfällt. Wir reden also von 100-250{8b284a3404d23674010077108647959835c3e8e4fc297b0ef99542c0eda47b93} mehr als wenig. Zum Experiment (PDF)
Anlagencheck bei der Reinigung
Bei der Reinigung empfehle ich einen kleinen Check der Anlage einzubauen. Im Einzelnen prüfe ich:
- die Festigkeit der Verschraubung
- Verunreinigungen
- Kontrolle: Browning (Fällt bei intelligenten Anlagensteuerungen aus)
- Kontrolle: Intakte Leiterbahnen (Fällt bei intelligenten Anlagensteuerungen aus)
- Kontrolle: Verkabelung fachgemäß
Mythos: Selbstreinigung durch Regen
Immer wieder lese ich, dass die Panels doch „durch den Regen gereinigt werden“. Das trifft bedingt zu. Uns Anlagenbetreibern ist aber die Wirtschaftlichkeit, also Wirkungsgrad und Lebensdauer, sehr wichtig. Daher schauen wir genauer hin.
Regen reinigt die Luft und läd die Verunreinigungen aus der Luft auf den Panels ab. Dazu kommen die natürliche Feinstaubbelastung und weitere standortabhängige Faktoren. Zusammen ergibt dies nach einem halben Jahr und einem liegenden Panel eine betrachtliche Dreckschicht. Aufgewinkelte Panels sind etwas weniger dreckig, da der Schmutz mit dem Wasser abläuft. Jedoch nur teilweise. Der meiste Dreck befindet sich an der unteren Zellenreihe. Schauen Sie mal nach.
TIPP: Es gibt Panels mit Wasserabläufen in den Ecken. Ein Beispiel ist das Panasonic N2xxSJ25
Fakt ist: Allein durch den Regen werden die Panels nicht sauber. Es muss nachgeholfen werden.
Frohes Schaffen und danke, dass Sie sich die Zeit genommen haben bis zum Ende zu lesen. Ich reinige nun meine Module als Bewegungsausgleich für 6 Stunden Arbeit an diesem Dokument. Es ist nun Mitte Dezember und meine Inselanlage freut sich über jede AH, die reinkommt. Von irgendetwas muss der Laptop nun auch laufen.
