Ein Ratgeber für maximale Solarstrom Erträge in Zeiten des Klimawandels

(Ökologische Solarreinigung/Alling) Haben Sie es auch schon bemerkt? Mitteleuropäische Photovoltaikanlagen sind von den globalen Klimaveränderungen betroffen. Die Extremwetterlagen haben Auswirkungen auf die PV Anlagensicherheit und auf den Stromertrag.Starkregen, Stürme, Blitzschlag und heftiger Schneefall mit Tauwetter stellen an viele Standorte schon heute höhere Anforderungen an die Planung und Konstruktion von PV Anlagen.Auch die Voraussetzungen für eine optimale Stromernte sind im Wandel. Anhaltende Hitze reduziert trotz hervorragendem Sonnenschein den Wirkungsgrad der PV Module. Überhitzte Module produzieren deutlich weniger Strom.

Die Verschiebung der klassischen Jahreszeiten ist gezeichnet von untypisch anhaltender Bewölkung oder milchiger Atmosphäre. Trübes, bewölktes Wetter nimmt in den klassisch ertragsstarken Zeiten von März bis Oktober zu. Die einhergehende Lichtfilterung bewirkt eine Zunahme des Schwachlichtanteils. Bereits leicht verschmutzte PV Anlagen haben bei wechselnder Bewölkung und abgeschwächtem Sonnenschein signifikant höhere Verluste.

Möchten wir in Zeiten des Klimawandels weiterhin erfolgreich und langanhaltend Strom ernten, müssen wir uns auf die klimatischen Veränderungen einstellen.

Die Stellschrauben für Bestandsanlagen sind PV-Service und PV-Reinigung. Mit den 4 Goldenen Regeln für Photovoltaik-Betreiber ernten Sie die technisch maximalen Sonnenstromerträge und optimieren die Laufzeit ihrer PV Anlage:

• RECHTZEITIG REINIGEN
• RICHTIG REINIGEN
• NICHT SELBER REINIGEN
• TECHNISCH PRÜFEN UND INSTAND HALTEN

Die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage wird über 20-30 Jahre bewertet. Das alte Denken, die Stromeinbußen müssten höher sein, als die Reinigungskosten ist längst überholt. Kurzfristiges Gewinnstreben kann tatsächlich die Rentabilität der Gesamtinvestition gefährden. Unabhängig vom aktuellen Stromverlust bewirken nämlich viele Verschmutzungsarten gravierende Modulschäden.

Wann ist eine PV Reinigung sinnvoll, notwendig und wirtschaftlich?

Warum verschmutzen manche PV Anlagen schneller? Was kann der Schmutz bewirken?

Noch vor ein paar Jahren dachte man die Verschmutzungsproblematik sei über den Anstellwinkel lösbar. Man glaubte, steile PV-Anlagen müssen generell nicht gereinigt werden. Heute kennt man 6 Faktoren, die den Zeitraum und die Intensität von Schmutzauflagerung bestimmen.

Stand der Wissenschaft und Technik – Das Zusammenwirken der 6 Faktoren:

• ART UND INTENSITÄT DER LUFTVERSCHMUTZUNG
• STANDORT
• REGIONALES KLIMA
• GLAS- UND MODULQUALITÄT
• NEIGUNGSWINKEL
• DIE REINIGUNGSMETHODE

1. Emissionen und Standort
   

Die allgemeine Luftverschmutzung in Deutschland nimmt seit Jahren zu. Ein großer Anteil stammt von Partikeln aus Verbrennungsprozessen, also Heizung, Verkehr, Gewerbe und Industrie.

Befindet sich die PV Anlage in Windrichtung zu Emissionsquellen wie Stallungen oder einer großen Stadt, verschmutzen die Module schneller. Auch Handwerks- und Produktionsbetriebe können schmutzstarke Standorte für PV Anlagen sein. Mehrfachverschmutzung aus Stäuben, Fasern und Gasen vernetzt sich zu stark haftenden Verbindungen und verstärkt die „Materialermüdung“.

3. Klima

PV Anlagen auf freistehenden Gebäuden in exponierter Lage verschmutzen deutlich weniger, besonders im Alpenvorraum und in Mittelgebirgslagen. Die Luftqualität ist besser und der Regen reinigt intensiver. Peitscht der Wind den Regen in hohem Tempo gegen die Solargläser, unterstützt dies die Selbstreinigung. Mitten in geschlossener Bebauung ist man den umgebenden Schmutzemissionen stärker ausgesetzt. Die natürliche Reinigung durch Wind und Wetter ist schlechter.

4. Modulqualität

Unabhängig von technischen Werten und Kaufpreis, ist die Qualität der Modulgläser sehr unterschiedlich. Es gibt hochwertiges Solarglas, das nur wenig anschmutzt, aber auch Gläser die sehr empfindlich sind gegenüber Umwelteinflüssen. Beschichtete und strukturierte Gläser sind anfälliger auf Verschmutzung und stellen höhere Anforderungen an eine fachgerechte Solarreinigung.

Rahmenschlitze entstehen am Materialübergang zwischen Solarglas und Modulrahmen. Sind die Schlitze nicht eng und definiert gefertigt, können Algen, Flechten, Moose und Pilze bis tief in die Rahmen hineinwachsen. Rahmenschäden und das Ablösen des stromerzeugenden Wafers (Delamination) sind mögliche Folgen unkontrollierten Pflanzenwachstums.

5. Neigungswinkel

Flach verbaute PV Anlagen sammeln den Schmutz stärker als steile Anlagen. Der Knackpunkt ist jedoch das mangelhafte Wasserablaufverhalten. Besonders auf flachen Neigungen unter 15° sammeln PV Module die Verschmutzungen wie ein Präsentierteller. Die Nachtfeuchte und der Regen können den Schmutz nicht vom Glas abtransportieren. Dieser sammelt sich im unteren Drittel. Rahmenlose Module sind davon genauso betroffen.

Aufgelöst von Regen und Nachtfeuchte schwimmt der Schmutzbrei auf den Modulen, trocknet sehr langsam über Stunden ab und brennt dann bei großer Hitze ein. Hier entstehen chemisch-physikalische Prozesse im Glas. Die Glasgüte wird geschädigt, es entstehen irreversible Leistungsverluste durch Materialdegradation bzw. Glaskorrosion.

6. Reinigungsmethode
   

Harte Reinigungsmethoden mit entmineralisiertem Wasser, Reinigungschemikalien und Rotationsbürsten bewirken tendenziell eine schnelle Nachverschmutzung. Mikroverkratzung, Glaskorrosion und Aufrauhung der Gläser haben eine beschleunigte, stark haftende Nachverschmutzung zur Folge. Billige Schnellreinigungen mit Rotationsgeräten hinterlassen mangelhafte Reinigungsergebnisse mit Schmutzresten. Darauf baut sich die Nachverschmutzung  in kurzer Zeit wieder auf.

Eine fachmännische Solarreinigung verzichtet grundsätzlich auf alle riskanten Methoden. Stattdessen wird der Schmutz schichtweise in klassisch-handwerklicher Weise unter mehrmaligem Einweichen schadensfrei gelöst. Das drucklose Freischwemmen der Rahmenschlitze von Flechten und Moos ist unverzichtbarer Teil der Reinigungsleistung.

Die 4 Goldenen Regeln für Photovoltaikbetreiber

1. 1.Goldene Regel: rechtzeitig reinigen lassen

– ERTRAGSVERLUSTE VERMEIDEN

– VERSCHMUTZUNGSBEDINGTEN SCHÄDEN VORBEUGEN

– MATERIALERMÜDUNG REDUZIEREN.

Wir kennen nun den Stand der Wissenschaft und Technik: Photovoltaik Module verschmutzen abhängig vom Zusammenwirken der 6 Faktoren.

Auf einem Kuhstall ist eine jährliche Solarreinigung wirtschaftlich sinnvoll, auf dem Geflügelstall meist alle 2 Jahre. PV Anlagen auf Privathäusern werden im Mittel alle 3-4 Jahre gereinigt. Es gibt auch Beispiele, dass Intervalle von 6-8 Jahren angemessen sein können.

Der Reinigungsturnus wird für jede PV Anlage immer individuell ermittelt.

Eine Photovoltaik Reinigung ist sinnvoll, wenn die PV Anlage verschmutzt ist. Haben Sie nur leichte Verschmutzung oder Blütenstaub auf den Solarmodulen, dann kontrollieren Sie nach einem starken Regenschauer die abgetrockneten Gläser. Sind die Stäube noch vorhanden, wird der Schmutz in den kommenden Monaten weiter zunehmen. Durch Beobachtung oder eine „Putzprobe“ kann der Laie den richtigen Reinigungszeitpunkt herausfinden.

Baut sich der Schmutz weiter auf, wird das Licht stärker filtriert. Die Stromerträge sinken schleichend. Die Ertragsverluste beginnen mit kaum messbaren Veränderungen und können sich auf über 50% steigern. Bei wechselhaftem Wetter und milchigem Himmel reduziert der Schmutz zusätzlich den Einfall des abgeschwächten Sonnenlichts. In mittelmäßigen oder unterdurchschnittlichen PV Jahren sind die Verluste auch bei mäßig verschmutzten PV Modulen besonders hoch.

Eine rechtzeitige Reinigung wird Modulschäden vermeiden. Sind Abgase von Heizungsanlagen, Industrie oder Verkehr an der Verschmutzung beteiligt, wirkt diese auf Dauer korrosiv und kann die Glasgüte schädigen.

Pflanzliches Wachstum von Flechten, Moosen und Pilzen muss rechtzeitig aus den Modulrahmen entfernt werden. Nicht durch Wegraspeln mit rotierenden Bürsten, sondern durch nachhaltiges Freischwemmen im Niederdruckbereich.

Moose und Flechten halten die Materialübergänge in den Modulrahmen länger feucht und scheiden korrosiv wirkende Salze aus. Pilze, Flechten, Bakterien, Hitze, Kälte und UV-Einstrahlung können gemeinsam Kohlenstoffketten knacken und die Materialzermürbung beschleunigen. Die Schädigung von Eindichtung und Solarglas wird als verschmutzungsbedingte Materialermüdung bezeichnet.

Setzt sich pflanzliches Wachstum ungehindert in den Rahmenschlitzen fest, steigt die Gefahr von Schäden an Rahmen, Eindichtung und Laminat. Eine Delamination des stromerzeugenden Wafers durch Flechten und Moos kann Isolationsfehler an der kompletten PV Anlage bewirken. In fortgeschrittenem Stadium hilft nur noch ein Austausch der Module.

2. 2.Goldene Regel: richtig reinigen lassen

– KEINE RISKANTEN HILFSMITTEL

– FACHMÄNNISCH REINIGEN

Bei einem PV Reinigungsfachbetrieb wird das notwendige Fachwissen und Berufserfahrung vorausgesetzt. Die Module müssen nach einer Photovoltaik Reinigung sauber sein und es dürfen keine Bearbeitungsschäden zurückbleiben. Beim „ordentlichen Handwerksbetrieb“ ist der Einsatz von riskanten Hilfsmitteln tabu. Entmineralisiertes Wasser, Rotationsbürsten und Reinigungschemie gehören zu den riskanten und „harten“ Reinigungsmethoden.

ENTMINERALISIERTES WASSER

wird auch als Rein-, Reinstwasser oder Osmose-Wasser (VE-Wasser) bezeichnet. In einem technischen Verfahren werden die Inhaltsstoffe entzogen. Entmineralisiertes Wasser verhält sich völlig anders als mineralstoffarmes Regenwasser.

In Industrie und Gewerbe ist die materialschädigende, aggressive Wirkung bekannt. Das vollentsalzte Wasser hat einen geringen Leitwert und dadurch das starke Bestreben, sich mit Mineralien und anderen Stoffen zu sättigen. Es entzieht diese aus seiner Umgebung: Metalle korrodieren, Kunststoffe werden hart, Aluminiumlegierungen und Glas werden angegriffen. In einer fachmännischen Solarreinigung wird deshalb grundsätzlich nicht mit entmineralisiertem oder deionisiertem Wasser gereinigt.

ROTIERENDE BÜRSTEN

PV-Module bestehen überwiegend aus thermisch vorgespanntem Glas (TVG, ESG). Das Sicherheitsglas zeichnet sich durch eine hohe Bruchstabilität aus, es ist gleichzeitig aufgrund seiner inneren Vorspannung anfällig für Verkratzungen.

In der Architektur kennt man die Problematik der sogenannten Grauwasserreinigung: wechseln die Reinigungskräfte das Wasser im Putzeimer nicht rechtzeitig und reinigen vorgespanntes Glas mit „grauem“, also verschmutztem Wasser, kommt es regelmäßig zu Verkratzungen.

Wird eine Solarreinigung beauftragt, sind die PV Module immer verschmutzt. Die Voraussetzungen einer Grauwasserreinigung sind gegeben. Deshalb muss die fachgerechte PV Reinigung stets mit einer ausreichenden Wassermenge und dem richtigen Reinigungsgerät arbeiten. Schwämme und Tücher verreiben den Schmutz über das Glas. Das ist die schlechteste Variante. Die rotierende Bürste wird eingeschaltet und raspelt den haftenden Schmutz ohne Einweichen sofort aus dem Glas. Deshalb wird die Rotationsbürste den schadensriskanten Werkzeugen zugerechnet. Die Verletzung der obersten Glasschichten hat eine starke Schmutzadhäsion zur Folge.

REINIGUNGSMITTEL

Konventionelle Solar-Reinigungsmittel bestehen aus Säuren, Tensiden, Enzymen, Ammoniumchlorid und weiteren Reinigungschemikalien. Die sogenannten „Ökoreiniger“ sollen leichter biologisch abbaubar sein. Der Begriff Ökoreiniger ist jedoch kein geschützter Begriff und kann auch von Herstellern konventioneller Reinigungsmittel verwendet werden.

Auf Photovoltaik-Anlagen ist die Anwendung von wirkstoffhaltigen Reinigern unerwünscht. Die Reinigungschemie trocknet auf den Modulen sofort ab und brennt sich bei Betriebstemperaturen von ca. 70°C ein. Dies kann chemisch-physikalische Prozesse in Glas und Eindichtung auslösen. Besonders bei PV Anlagen mit alterungsbedingter Materialveränderung.

Die Verwendung von Reinigungsmitteln mit chemischen Wirkstoffen in Solarparks und auf Dachanlagen kann eine Umweltstraftat darstellen. Die meisten Regenrinnen sind nicht an die Kläranlage angeschlossen und leiten die Reinigungsmittel direkt in den Vorfluter.

3. 3.Goldene Regel: Nicht selber reinigen

– KEINE „MODULREINIGUNG FÜR DEN HAUSGEBRAUCH“

Viele Photovoltaikeigentümer meinen, die Reinigung von PV Modulen sei leichter als Fenster putzen. Besonders bei Eigentümern kleiner Hausanlagen und einigen Landwirten ist diese Meinung verbreitet, weil es ihnen ausreicht, „wenn der gröbste Dreck wieder unten ist“.

Photovoltaikmodule sind technische Bauteile und keine einfachen Glasscheiben. Möchte man als privater PV-Eigentümer oder als Gewerbetreibender seine PV Anlage selber reinigen, sollten die handwerklichen Grundlagen einer fachgerechten und schadensfreien Solarreinigung bekannt sein. Es braucht ein geeignetes, risikofreies Reinigungsgerät, handwerkliches Know-How und einen objektiven Blick für die eigenen Reinigungsergebnisse.

Nicht jedes am Markt angebotenes Reinigungsgerät ist geeignet für die Reinigung von Photovoltaikanlagen. Ohne Erfahrung und Sachverstand kann die Anwendung eines frei erhältlichen Reinigungsequipments tatsächlich auch Schäden am Photovoltaikmodul hervorrufen.

Falls Sie dennoch Ihre Photovoltaik Anlage selber reinigen, haben Sie bitte einen sehr hohen Anspruch an sich selbst. Sämtlicher Schmutz muss gut eingeweicht und restlos entfernt werden. Es genügt nicht den schlimmsten Schmutz nur grob zu entfernen. Die angelösten Schmutzreste würden sich umso hartnäckiger mit dem Modulglas verbinden. Schlampige Reinigungsergebnisse können das Solarglas und die Beschichtung ruinieren. Aus Erfahrung sei gesagt, dass mehrmals selbst gereinigte Photovoltaikanlagen für die Solarreinigungs-Firma sehr aufwändig zu reinigen sind. Bearbeitungsfehler und ungenügende Reinigungsergebnisse führen im Laufe der Zeit zu hartnäckig haftender Verschmutzung.

Hat sich an Glas oder Rahmen pflanzliches Wachstum angesiedelt, muss dieses auch entfernt werden. Das nachhaltige Freischwemmen der Rahmenschlitze von Flechten, Moos, Algen, Pilzen und Schmutz gehört zur Königsdisziplin in der Solarreinigung und zeichnet eine fachmännische Reinigung aus. Die „Modulreinigung für den Hausgebrauch“ kann diese Qualität nicht leisten. Deshalb empfehlen wir bei pflanzlichem Bewuchs ungeachtet der Anlagengröße immer einen erfahrenen Fachbetrieb zu beauftragen.

4. 4.Goldene Regel: die technische Prüfung

– VDE PRÜFUNG NACH DIN NORM

Jede Photovoltaikanlage muss gemäß VDE 0105-100 und VDE 0126-23 regelmäßig geprüft und gewartet werden. Der sogenannte E-Check ist keine Besonderheit, die nur Photovoltaikanlagen betrifft. In jedem Gewerbebetrieb und in der Landwirtschaft werden alle elektrischen Geräte und Einrichtungen regelmäßig gemäß VDE-Richtlinie geprüft. Bei PV Anlagen soll der E-Check den sicheren Betrieb gewährleisten.

Bitte bedenken Sie, dass jeder PV-Betreiber für den ordnungsgemäßen Zustand der PV-Anlage selbst verantwortlich ist. Nur wer seine Anlage nach deutschem Recht prüfen lässt, genießt im Schadensfall uneingeschränkten Versicherungsschutz.

Jedes technische Gerät hat einen natürlichen Verschleiß und eine Materialermüdung, insbesondere bei Laufzeiten von mindestens 20-30 Jahren im Außenbereich. Damit auch kleine Defekte rechtzeitig erkannt werden, ist der E-Check tatsächlich sinnvoll.

Durch Defekte an elektrischen Anlagen können Mensch, Tier und Sachwerte ernsthaft zu Schaden kommen. Detaillierte Informationen über Art, Umfang und Häufigkeit der Prüfroutine erhalten Sie beim Elektrofachbetrieb Ihres Vertrauens, beim Zentralverband der Deutschen Elektro- und Informationstechnischen Handwerke, sowie bei Ihrer regionalen Handwerkskammer.

Fazit

Werden „Die 4 Goldenen Regeln für Photovoltaikbetreiber“ beachtet, haben Sie eine gute Grundlage für eine langjährig erfolgreiche Solarstromernte. Auch in ungünstigen Photovoltaikjahren und in Zeiten des Klimawandels.

– Ökonomie

Sie erzielen mit Ihren PV Anlagen Laufzeiten von mehreren Jahrzehnten. In der Ökologischen Solarreinigung wurde in mehrjährigen Fallstudien dokumentiert, dass alle Risiken für verschmutzungsbedingte Materialermüdung und Güteverlust gestoppt werden können. Ist die Reinigungsmethode real schadensfrei und werterhaltend werden auch die alterungsbedingten Schadensbilder reduziert.

Wird die PV Anlage nicht als reines Abschreibungsobjekt betrieben, ist die Wirtschaftlichkeit mit zunehmender Laufzeit bei gleichzeitig minimierten Folgekosten maximal.

– Ökologie

Die Verlängerung der Nutzungsdauer eines Wirtschaftsgutes ist ein energetischer und ökologischer Gewinn. Bei der Herstellung und beim Recycling  werden Energie und Rohstoffe verbraucht, es entstehen Produktionsabfälle und schädliche Emissionen. Wenn wir Photovoltaikanlagen pflegen und instand halten, wird die Solarstromerzeugung zur ökologischen Energiequelle.

Mit den 4 Goldenen Regeln gewinnt der Photovoltaik Betreiber monetär und verbessert seinen ökologischen Fußabdruck.

Unternehmensinformation:

Die „Ökologische Solarreinigung“ ist ein mittelständischer Handwerksbetrieb mit Sitz in Alling, im Westen von München bei Fürstenfeldbruck.

Dezentrale, regenerative Energiequellen in Bürgerhand sind ein junger und sinnvoller Ansatz. Es ist uns ein Anliegen, dass Photovoltaikanlagen wirtschaftlich erfolgreich und nachhaltig betrieben werden.

Es genügt jedoch nicht einmalig zu investieren. Die Fallstudien und Dokumentationen bei unseren Kunden zeigen einen deutlichen Trend: sie haben bessere Erlöse, weniger Reparaturen und eine längere Nutzungsdauer der PV-Anlage.

Die Ökologische Solarreinigung hat eine völlig schadensfreie und (für den Kunden) wirtschaftlich erfolgreiche Solarreinigung entwickelt. Wir verzichten bewusst auf den Einsatz von riskanten Hilfsmitteln wie rotierende Bürsten, entmineralisiertes Wasser und Reinigungschemie.

Eine fachmännische Solarreinigung kann so die Risiken von Mikroverkratzung und Rauigkeit des Glases auf null reduzieren. Die handwerklich hochwertig ausgeführte Photovoltaik Reinigung bewirkt eine langanhaltende Sauberkeit bei Stromerträgen am technisch möglichen Maximum.

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