Photovoltaik-Reinigung: Der „Saubere Module“-Guide 2018

Photovoltaik-Reinigung: Der „Saubere Module“-Guide 2018

Der folgende Guide gibt eine kurze Übersicht über die Reinigung von Photovoltaik-Anlagen: Warum wird gereinigt, welche Verschmutzungsarten gibt es, wie wird die Wirtschaftlichkeit bestimmt und welcher Reinigungspartner ist der richtige für meine Anlage?

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Nur saubere Module sind in der Lage, das Sonnenlicht optimal zu nutzen

1. Photovoltaik-Reinigung: Der „Saubere Module“-Guide

Ständig wirken Witterungs- und Umwelteinflüsse auf Solaranlagen ein. Dreck- und Schmutzschichten bilden sich auf den Oberflächen der PV-Module. Sie verhindern oder mindern den direkten Lichteinfall durch die Sonne und wirken sich somit negativ auf die Erträge der darunterliegenden Solarzellen aus.

Verunreinigungen von Solarmodulen können verschiedene Formen annehmen. Nicht immer sind sie mit bloßem Auge sichtbar. Feinste Staubschichten oder Ölfilter können sich ebenso im Ertrag der Photovoltaik-Anlage bemerkbar machen wie Vogelkot, Ruß, Laub oder Staub.

Eine weitere Gefahr bergen zudem Moosschichten und daran anhaftender Schmutz: Sie können die Rahmen- und Konstruktionskomponenten der Solarmodule langfristig beschädigen. Auf Dauer werden sie so zum ernstzunehmenden Risiko für eine Photovoltaik-Anlage.

Dieser Guide gibt eine kurze Übersicht über die grundlegenden Aspekte der Photovoltaik-Reinigung. Welche Faktoren spielen bei Verschmutzungen eine Rolle? Welche gängigen Techniken werden bei der Reinigung durch professionelle Betriebe angewandt? Welche Voraussetzungen gibt es für eine Reinigung? Und wann lohnt es sich, über die Beauftragung eines professionellen Reinigungsbetriebs nachzudenken?

2. Verschmutzungsbilder und Verschmutzungsursachen

 

a. Verschmutzungsbilder

Das „Feindbild“ bei der Reinigung von Photovoltaik-Anlagen ist klar: Verschmutzung. In unterschiedlichen Gegenden und Regionen sind dabei immer wiederkehrende Verschmutzungsbilder und -muster festzustellen. Professionelle Reinigungskräfte sind geschult darauf, diese Bilder zu erkennen und die Photovoltaik-Anlage fachmännisch davon zu befreien.

Zu den gängigen, häufig auftretenden Verschmutzungsbildern zählen (klicken für Slider mit Beschriftung):

b.  Verschmutzungsursachen & -faktoren

Nicht nur die Verschmutzungsbilder selbst zeigen wiederkehrenden Charakter. Auch bauliche, örtliche und wetterabhängige Faktoren sind identifizierbar, die Einfluss auf die Verschmutzung von Photovoltaik-Anlagen nehmen. Zu den wichtigsten Gefahrenträgern einer erhöhten Verschmutzung zählen:

 

Neigung des Daches bzw. der Module der Solaranlage

Mit geringer werdender Neigung der Module steigt die Gefahr, dass Schmutz und Staubpartikel durch Niederschläge nicht von den Oberflächen gespült werden. Das führt auch dazu, dass sich an den Rahmen und Rändern von Modulen mit geringer Neigung deutlicher schneller lästige Schmutzränder ansammeln, die auf Dauer auch bis auf die ertragswirksame Modulschicht reichen können. Je größer diese Ränder werden, desto schneller können sie zudem die Aufnahme weiterer Partikel beschleunigen.

 

Schmutzfang Modul-Rahmen

An den Rahmen von PV-Modulen sammeln sich sehr häufig Schmutzränder und Partikel, wie bereits aus dem hervorgehenden Punkt hervorgeht. Ablaufender Niederschlag trägt Schmutz und Dreck an die Rahmen, wo sich dieser absetzt und zur Moos- und Schmutzschichtbildung beitragen kann.

Rahmenlose Module sind hier von Vorteil (z.B. Dünnschicht), wenngleich sie als etwas instabiler gelten.

 

Quermontage der Solarmodule

Eine Besonderheit bei der Installation von Solarmodulen ist die sogenannten Quermontage: Hierbei wird die längere Seite nach unten/oben montiert. Durch die Quermontage erhöht sich die Angriffsfläche für Schmutz, da die längere Modulseite dem ablaufenden Niederschlag ausgesetzt ist.

In der Regel ist zudem der Abstand zwischen Rahmen und Solarzelle auf der längeren Modulseite geringer. Schmutzränder und Moose wirken sich somit schneller ertragsmindern auf die Module aus.

 

Landwirtschaftliche Umgebung

In der Landwirtschaft entstehen gerade bei Einsatz schweren Geräts Staub und Schmutz, der aufgewirbelt und in die Luft getragen wird. Auch der Einsatz und Ausstoß von Chemikalien in Mast- und Zuchtbetrieben oder Gewächshäusern hat teils massive Verschmutzungen der Photovoltaik-Module zur Folge.

 

Industrielle Umgebung

Industrielle Umgebungen nehmen in der Regel weniger negativen Einfluss auf PV-Anlagen als die Landwirtschaft. Nichtsdestotrotz können auch hier zusätzliche Feinstaub- und Rußbelastungen auftreten, die ohne entsprechende Pflegemaßnahmen den Ertrag merklich verringern.

 

Niederschlagsarme Regionen und Zeiten

Regen und Schnee helfen dabei, Schmutz von Solarmodulen abzutragen. In niederschlagsarmen Regionen oder in Dürre-Perioden fällt dieser Reinigungs-Effekt dementsprechend geringer aus, wodurch Schmutz sich auch langfristig auf den Modulen anheften kann. Niederschläge alleine verhindern allerdings nicht, dass Solaranlage langfristig verschmutzen.

3. Verschmutzungsgrade

 

Im Juni 2018 hat Milk the Sun die erste Studie zur Wirtschaftlichkeit von Reinigungen von PV-Freiflächenanlagen herausgegeben. In dieser werden fünf Verschmutzungsgrade definiert, die eine vergleichbare Bewertung für die Reinigung von Photovoltaik-Anlagen ermöglichen sollen. Die fünf Verschmutzungsgrade sind wie folgt definiert:

 

Verschmutzungsgrad 1

sehr geringe Verschmutzung: leichter Staubfilm auf den Anlagen (mit dem bloßen Auge schwer zu erkennen)

Verschmutzungsgrad 2

geringe Verschmutzung: leichte Ablagerungen auf den Anlagen erkennbar

Verschmutzungsgrad 3

mittlere Verschmutzung: stärkere Ablagerungen auf den Anlagen erkennbar, Spuren von Vogelkot, erste Anzeichen von Moos und Flechten an den Rändern der Module

Verschmutzungsgrad 4    

starke Verschmutzung: starker Schmutzfilm bis hin zu Verkrustungen, Vogelkot, hoher Anteil an Moosen und Flechten an den Rändern

Verschmutzungsgrad 5

sehr starke Verschmutzung: starke und hartnäckige Verkrustungen auf den Modulen, starke Moos- und Flechtenbewuchs an den Rändern, gegebenenfalls Modulfläche nicht mehr als solche kenntlich, möglicherweise irreversible Verschmutzungen auf den Modulen.

4. Reinigungstechniken im Überblick

 

Generell lassen sich die verschiedenen, am Markt gängigen Reinigungstechniken in drei Bereiche unterteilen: Handreinigung, maschinelle Reinigung und Roboterreinigung. Das Vorgehen der Reinigung unterscheidet sich innerhalb dieser Bereiche aber auch im Einsatz von Reinigungsmitteln, Wasserfiltern, Werkzeugen und Maschineneinsatz erheblich.

Am meisten verbreitet ist bei Reinigungen die Verwendung von Hartfiltern, die das angewandte Wasser entsalzen und entmineralisieren, um Rückstände zu vermeiden. Einige Anbieter setzen auch auf Reinigungsverfahren unter Verwendung spezieller Reinigungsmittel.

 

a.   Handreinigung

Unter Handreinigung werden all jene Reinigungstechniken geführt, bei denen die Reinigung hauptsächlich auf den Einsatz der Reinigungskräfte, ohne erweiterte Benutzung größeren maschinelleren Geräts, beruht.

Bei Kleinstanlagen erfolgt die Reinigung dabei meist nach gängigen Prinzipien und Standards der Glasflächenreinigung.

Zur Reinigung von größeren Anlagen (ab 7-10 kWp aufwärts) werden in der Regel Teleskop-Stangen eingesetzt. An diesen Stangen werden Bürsten geführt, die elektrisch oder durch Wasserdruck in Rotation versetzt werden.

Durch den höheren Wasserdurchsatz erzielen wassergetriebene Hochdruck-Systeme meist etwas höhere Flächenleistungen als vergleichbare elektrische Bürsten.

Auch bei Erst-Reinigungen großer Anlagen von mehreren hundert kWp bis in den Megawatt-Bereich kann sich die Handreinigung empfehlen – nämlich dann, wenn Moose und Krustenbildungen an den Rändern und den Aufständerungen bereits weit fortgeschritten sind. Hier kann durch Handreinigung sehr intensiv auf die Verschmutzung eingewirkt werden.

 

b.   Maschinelle Reinigung

Unter der maschinellen Reinigung versteht man die Reinigung von Solaranlagen mit maschineller Unterstützung. Hierfür werden etwa Bürstensysteme und Reinigungsaufsätze per Fahrzeug (z.B. Traktoren) geführt und bewegt. Dadurch wird die Reinigung maßgeblich beschleunigt. Große Modulflächen lassen sich so in deutlicher kürzerer Zeit sehr effizient reinigen.

Die maschinelle Reinigung erfordert in der Regel, dass die Abstände zwischen den Modulreihen weit genug sind, um den Einsatz von Fahrzeugen zu ermöglichen.

c. Roboterreinigung

Wie der Name bereits vermuten lässt, wird bei der Roboterreinigung die Reinigung von Robotern übernommen. Diese Reinigungsroboter werden von den Reinigungsdienstleistern auf den Solaranlagen montiert oder freifahrend per Sensortechnik oder Fernsteuerung über die Module gelenkt.

Eine Reinigung ist meist durch wenige Prozent Ertragssteigerung wirtschaftlich

5. Wann sollte die PV-Anlage gereinigt werden

 

Die Frage nach der Reinigung der Solaranlage beruht auf zwei wesentlichen Faktoren: Den Erträgen einerseits und dem Erhalt des Investments auf der anderen Seite.

Lassen sich Einbußen bei den Erträgen der PV-Anlage feststellen, die auf Verschmutzungen zurückzuführen sind, so empfiehlt es sich, eine Reinigung in Erwägung zu ziehen. Der wirtschaftliche Aspekt dieser Frage wird im folgenden Punkt 5 a. behandelt.

Sollten Verschmutzungen festzustellen sein, die langfristig Einfluss auf Haltbarkeit und Funktion der Module und Konstruktion nehmen können, ist eine Reinigung dringend in Erwägung zu ziehen, um Schäden und Ausfälle zu vermeiden.

 

a.   Wann lohnt sich die Photovoltaik-Reinigung

Wann sich die Reinigung einer Photovoltaik-Anlage lohnt, ist letztendlich eine wirtschaftliche Frage. Die durch die Reinigung entstandenen Kosten müssen sich durch den Mehrertrag, der durch die Reinigung erwirtschaftet wird, mindestens amortisieren.

Um die Wirtschaftlichkeit einer Anlagenreinigung zu berechnen, müssen folglich zwei Faktoren beachtet werden: Die Anzahl der Kilowattstunden, die eine Solaranlage an Mehrertrag erwirtschaften muss, um die Reinigungskosten wiedereinzuspielen, sowie den prozentualen Mehrertrag für die Gesamtproduktion der Anlage.

Wirschaftlichkeitsberechnung der Reinigung einer Photovoltaik-Anlage

Das Ergebnis ist letztendlich ein prozentualer Wert, der angibt, wie stark die Erträge der Anlage durch eine Reinigung auf ein Jahr (!) gerechnet ansteigen müssen, damit sich die Kosten innerhalb dieses Zeitraums amortisieren.

a. Beispiele Wirtschaftlichkeitsrechnungen für PV-Reinigungen

Die folgenden Beispielrechnungen werden anhand von fiktiven Preisen durchgeführt, die auf dem Markt durchaus erzielbar sind.

 

Beispielrechnung I: Dachanlage 500 kWp

Für eine Photovoltaik-Dachanlage mit einer Größe von 500 Kilowatt liegt ein Angebot für eine halbautomatische Reinigung per Handführung mit Gesamtkostenpunkt 3.000€ vor (Reinigungskosten + Anfahrtskosten über 500km sowie Personaleinsatz). Die Einspeisevergütung einer Anlage aus 2010 bei dieser Größe liegt bei 0,3523 € /kWh. Der spezifische Ertrag der Anlage aufgrund der lokalen Sonneinstrahlung beträgt 970 kWh/kWp. Daraus ergibt sich folgende Rechnung:

Berechnung der Wirtschaftlichkeit einer Solaranlage anhand eines Beispiels (Dachanlage)

Bedeutet: Wird durch die Reinigung der Anlage eine Ertragssteigerung über nur ein Jahr von gerade einmal 1,76% erreicht, so ist die Reinigung nur für dieses Jahr gerechnet bereits wirtschaftlich.

 

Beispielrechnung II: Freiflächenanlage 2.500 kWp
Die Reinigungskosten bei einer Freiflächenanlage von 2.500 kWp belaufen sich laut Angebot für eine halbautomatische, maschinelle Reinigung auf insgesamt 4.650 Euro. Die Anlage aus dem Jahr 2012 erhält eine Einspeisevergütung von 0,135 €/kWh. Laut den Daten der vergangenen Jahre ist der spezifische Ertrag der Anlage bei 960 kWh/kWp. Die Wirtschaftlichkeitsrechnung für ein Jahr lautet also:

Ist die Reinigung der Photovoltaikanlage wirtschaftlich?

Für diese Anlage, die mit 13,5 Cent pro kWh schon eine relativ geringe Einspeisevergütung erhält, ist also nur ein Reinigungseffekt nötig, der die Performance der Anlage über das Jahr gerechnet um 1, 4% erhöht, sodass eine jährliche Reinigung Sinn macht.

 

b. Die Milk the Sun-Reinigungsstudie

Die Firma Milk the Sun hat 2018 die erste wissenschaftliche Studie zur Reinigung von Photovoltaik-Freiflächenanlagen durchgeführt, um herauszufinden, wie sich eine professionelle Reinigung auf die Erträge der Solarmodule niederschlägt.

Im Zuge der Studie wurden 17 Freiflächenanlagen dafür partiell gereinigt. Die Erträge der gereinigten Flächen wurden dann über einen Zeitraum von sechs Monaten mit den Erträgen eines ebenso großen ungereinigten Teilstücks der Anlage vergleichen.

Als einflussreichste Faktoren eine wirkungsvolle Reinigung wurden im Rahmen der Studie der Modulneigungswinkel, der Verschmutzungsgrad sowie das Inbetriebnahme-Datum der Anlage identifiziert.

Die Studie, das zugehörige Summary sowie alle weiteren Details sind zu finden unter:

Zur Reinigungsstudie

6. Voraussetzungen für eine PV-Reinigung

 

Die Voraussetzungen für die Durchführung einer Solarreinigung sind in der Regel einzig der Anschluss an fließendes Wasser sowie ein Stromanschluss – beides kann auch gegen Aufpreis vom Reinigungsdienstleister gestellt werden. Alle weiteren Geräte und Werkzeuge, die benötigt werden, bringt der Dienstleister mit an den Reinigungsort.

Je nach Reinigungstyp ergeben sich weitere Anforderungen bezüglich der Begehbarkeit und Zugänglichkeit der Anlagen, die im Einzelfall erörtert werden müssen.

 

a. Sicherheitsvorkehrungen für Dachanlagen

Für Dachanlagen sind Reinigungsmitarbeiter auf besondere Sicherheitsvorkehrungen angewiesen. Grundsätzlich sorgen sie auch dafür selbst vor, dennoch ist eine Übermittlung der Dach- und Anlagenbegebenheiten an den Dienstleister im Voraus hilfreich. Reinigungsteams können sich so auf den Einsatz vorbereiten und mit den notwendigen Absicherungsmaßnahmen die Reinigung durchführen. Alternativ können auch Hubfahrzeuge eingesetzt werden.

So finden Sie ein professionelles Reinigungsunternehmen für Ihre Solaranlage

7. Das passende PV-Reinigungsunternehmen finden

 

Dienstleister für die Reinigung von Photovoltaik-Anlagen gibt es viele. Dennoch lohnt es sich, sich mit dem Angebot und dem Auftritt des potenziellen Reinigungsunternehmens auseinanderzusetzen.

Um Kunden hierbei zu unterstützen, werden in der Branche verschiedene Zertifikate vergeben, etwa vom TÜV Rheinland oder OQS. Zu den jeweiligen Kriterien der Zertifizierung gehören Schulungsqualität, Kenntnisse über Aufbau und Funktionsweise der Solartechnik, behördlicher Bestimmungen sowie professionelle Ausstattung und strukturiertes Vorgehen bei der Reinigung und Protokollierung des Vorgehens sowie von Sichtschäden und potenziellen Gefahrenquellen an der Anlage.

 

Den richtigen Reinigungspartner finden mit Milk the Sun

Bei der Vermittlung von Reinigungsaufträgen setzt Milk the Sun auf ein Netzwerk aus spezialisierten, geprüften und erfahrenen Reinigungspartnern. Setzen Sie sich gerne für die Reinigung Ihrer Photovoltaik-Anlage mit uns in Verbindung:

Unverbindliches Angebot

Simon

Journalist, PR- und Marketingmanager, Blogger bei Milk the Sun.

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