Mit der Selbstreinigung von Solarmodulen ist es wie mit der Selbstheilung eines Patienten: Solange die Wehwehchen nur klein sind, mag das funktionieren, aber meist zeigen die Anlagen nach einer gewissen Zeit spürbare Leistungsverluste. Das ist ein schleichender Prozess, der nicht selten auf die Verschmutzung der Module zurückzuführen ist. „Dass die Anlagen ohne Reinigung durchlaufen, ist ein Mythos“, urteilt Marcus Brand von der Leipziger Firma B+B Solarreinigung. „Die Erfahrung zeigt, dass die Anlagenbetreiber am besten fahren, wenn sie den Aufwand für die Reinigung schon in der Planungsphase einer Anlage einkalkulieren.“
Marcus Brand hat viele Anlagen gesehen, meist große Solarfelder mit mehreren Megawatt Leistung. Er wird gerufen, wenn die Verschmutzung so stark ist, dass der Betreiber die Minderverluste nicht mehr tolerieren kann, denn dann geht es richtig ans Geld. „Im vergangenen Jahr haben wir rund 200 Megawatt gereinigt, in diesem Jahr werden es rund 400 Megawatt sein“, analysiert er. „Demnächst besichtigen wir einen Solarpark in Italien, der knapp 50 Megawatt leistet. Wir reinigen einmalig bei Spezialfällen oder regelmäßig, je nach Wunsch der Kunden.“ Bis zu 50 Prozent können die Ertragsverluste ansteigen, wenn die Module zu stark verschmutzen. Das zeigen Erfahrungen und Studien.
Mit der Branche gewachsen
B+B Solarreinigung ist 2007 gestartet und mit der Branche gewachsen. Am Anfang stand Überzeugungsarbeit. Heute führt Ines Brand die Geschäfte, ihr Mann kümmert sich um die technische Leitung. Derzeit hat das Unternehmen zehn feste Mitarbeiter und rund 30 Sonderkräfte. Die Teams sind in ganz Europa unterwegs. „Am weitesten entfernt war ein Auftrag in Abu Dhabi“, berichtet Firmenchefin Ines Brand.
Seit der Gründung der Firma sind sechs Jahre vergangen. So lange hat es gedauert, bis ein alter Mythos der Solarbranche verblasste: Die Selbstreinigung der aufgeständerten oder auf dem Schrägdach installierten Module reicht in den meisten Fällen nicht aus, um Mindererträge durch Staub und Verschmutzungen zu verhindern. „Sogar viele Großprojektierer glauben noch daran“, meint Marcus Brand. „Aber bei flach aufgeständerten Modulen und an bestimmten, stark belasteten Standorten verschmutzen die Module sehr schnell. Deshalb geben viele Hersteller bei Aufständerungen von weniger als 15 Grad überhaupt keine Garantie für den Selbstreinigungseffekt.“
Aus diesem Grund sind einige Projektierer und Investoren dazu übergegangen, die regelmäßige Reinigung der Module im Sommer und die Schneeräumung im Winter sowohl in die technische Betriebsführung als auch in die Kostenkalkulation aufzunehmen. Über den Daumen lassen sich die Kosten nur schwer peilen, weil der Aufwand zur Reinigung sehr stark von den örtlichen Gegebenheiten und dem Layout der Anlage abhängt. Kleine Generatoren auf dem Dach eines Einfamilienhauses kann der Eigentümer mit einer weichen Bürste und einer Teleskopstange vielleicht selbst reinigen, zumindest theoretisch. Die Modulhersteller schreiben genau vor, welche Parameter und welche Reinigungstechnik laut Reinigungsrichtlinien beachtet werden müssen. Marcus Brand warnt: „Die Reinigung ist ein Vorgang, der Garantie und Gewährleistung beeinflussen kann.“ Die meisten Anlagenbetreiber wissen überhaupt nicht, dass die Modulhersteller solche Vorgaben zur fachgerechten Reinigung machen. Bei Nichteinhaltung kann die Garantie erlöschen.
Zertifikate der Modulhersteller
Die Leipziger Firma hat sich von verschiedenen Modulherstellern qualifizieren und autorisieren lassen. Es kommt nur entmineralisiertes Wasser zum Einsatz, denn Kalkflecken auf dem Modulglas erhöhen die Verluste, statt sie zu senken. Bei der maschinellen Reinigung läuft niemand über die Module, hier kommt die mit Modulherstellern, Gutachtern und Hochschulen entwickelte Spezialtechnik zum Einsatz. Tellerbürsten laufen an einem langen Schwenkarm über die Modulflächen. „Wir haben drei Jahre Entwicklungsarbeit in die Technik gesteckt“, erläutert Marcus Brand. „In der Standardvariante laufen acht Bürsten über die Module. Andere Bürstenformen wie Walzen haben sich nicht bewährt. Dann werden die Ecken der Module nicht sauber, und es wird zu viel Wasser verbraucht. Außerdem übertragen Walzenbürsten zerstörerische Schwingungen auf die Module. Das ist der Tod für jede Zelle.“ Wer schon einmal mit dem Wagen durch eine Autowaschanlage gefahren ist, weiß, welche Kräfte an der Karosserie wirken. Dort gerät das Fahrzeug durch die langen Walzenbürsten ordentlich ins Schaukeln.
Spezialfahrzeug für Solarparks
Aufgrund der Nachfrage von Solarparkbetreibern sah sich Marcus Brand nach Reinigungsgeräten um. Schnell erkannte er, dass die verfügbare Technik oft zu Modulschäden führt. Deshalb wurde ein Reinigungsgerät für die Freifläche entwickelt, das flexibel und gefahrlos Module reinigt und an verschiedenen Trägerfahrzeugen entsprechend den klimatischen und geografischen Vorgaben eingesetzt wird. Das Anbaugerät wird über einen Schwenkarm in das Aufnahmegeschirr des Trägerfahrzeuges gehängt.
Keine drei Minuten
Das dauert keine drei Minuten. Der Wasserverbrauch bei niedriger Verschmutzung beträgt rund einen halben Liter pro Modul, normal verschmutzte Module brauchen überschlägig rund 0,75 Liter, stark verschmutzte Paneele bis einen Liter Wasser. Das Reinigungswasser wird je nach Kundenwunsch im Kreislauf geführt, um Kosten zu sparen.
Ein 800-Liter-Tank und die Hydraulik gehören ebenfalls zur Technik. „Wir schulen unsere Kunden beim Umgang mit der Technik. Denn für uns macht es keinen Sinn, mit einem Konvoi durch Europa zu fahren“, sagt Ines Brand.
Schwenkbarer Ausleger
Der Ausleger mit den Bürsten ist schwenkbar, damit die Reinigung auf beiden Seiten der Gasse durchgeführt werden kann und Leerfahrten vermieden werden. Ein wesentlicher Kostentreiber sind die Ionenaustauscherpatronen, die den Kalk aus dem Wasser holen. Das Spezialgerät kann ein einziger Fahrzeugführer an das Trägerfahrzeug ankoppeln und bedienen. Marcus Brand, der selbst aus der Landtechnik und der Landschaftspflege kommt, meint: „Man braucht robuste Technologien. Auch kleine Reparaturen muss der Fahrzeugführer vor Ort selbst ausführen können.“
Ein professionelles Geschäft
Professionelle Reinigung ist bei größeren Solarparks und Aufdachanlagen ein Muss. „Bei Freiflächenanlagen ist es zum Beispiel entscheidend, ob man mit dem Trägerfahrzeug zwischen die Modulreihen fahren kann“, erläutert Marcus Brand. „Auch muss das Fahrzeug am Ende der Reihe wenden können.“ Früher wurden Megawattparks großzügiger ausgelegt, die Modulreihen standen zwischen drei und sechs Meter weit auseinander, und der Abstand zum Zaun war groß genug, um mit einem Reinigungsfahrzeug zu wenden.
Heute wird jeder Quadratzentimeter ausgenutzt. Die Gassen sind oft so eng, dass die untersten Module auf den Tischen bei tiefer Wintersonne leicht verschatten. Dieser Zustand wird in Kauf genommen, um im Sommer deutlich mehr Sonnenstrom von der Fläche zu ernten. Ein, zwei Meter Abstand zum Zaun reichen bei Weitem nicht zum Wenden aus, also müsste das Reinigungsfahrzeug im Rückwärtsgang zurückstoßen, um in die nächste Reihe zu gelangen. „Der Wenderadius am Gassenende beträgt mindestens vier Meter“, weiß Brand. „Und für unser Spezialfahrzeug brauchen wir mindestens 2,40 Meter Gassenbreite.“ Rechnet man die Stunden für den Traktorfahrer, das Reinigungswasser und seine Aufbereitung zusammen, kostet das Megawatt zwischen 2.000 und 3.500 Euro. Auch die Entfernung von der Wasserquelle ist wichtig, denn der 800-Liter-Tank muss gelegentlich nachgefüllt werden. Dieses Spezialfahrzeug kann unter normalen Bedingungen in zehn Stunden ein bis zwei Megawatt reinigen, je nach Aufständerung und Verschmutzungsgrad.
In Deutschland werden Solaranlagen meist am Tag gereinigt. Viele Modulhersteller geben einen Temperaturunterschied von höchstens 20 Grad (Wasser-Zelltemperatur) als zulässige Temperatur zur Pflege vor. Da diese Vorgabe an heißen Sommertagen oftmals unmöglich einzuhalten ist, reinigt B+B Solarreinigung nachts.
Schneeräumen im Winter
Im Winter ist es der Schnee, der den Modulen zu schaffen macht – zumindest in einigen Regionen Deutschlands. In Österreich und der Schweiz sind meterhohe Lagen ohnehin keine Seltenheit. Für die Winterräumung hat B+B Solarreinigung ebenfalls ein Spezialgerät entwickelt. Schräg angestellte Bürsten schieben die Schneemassen von den Modulen. Mit Schnellwechselrahmen und geeignetem Trägerfahrzeug wird auch das Schneeräumgerät innerhalb kürzester Zeit montiert.
Zukünftig soll im Leipziger Umland eine Fertigung für anlagenspezifische Reinigungsgeräte sowie ein Testpark mit verschiedenen Modulen und Anlagenkonfigurationen aufgebaut werden. Der Prototyp hat seine Testfahrten bestanden und wird in die Serienproduktion gehen, die erste Auslieferung ist im Herbst geplant. „Derzeit suchen wir nach Betrieben oder Dienstleistern, die unsere Technik in der Anlagenreinigung nutzen wollen“, sagt Ines Brand. Wie die elektrische Wartung der Anlagen werden sich auch die Reinigung sowie der Winterdienst zu einem eigenen Geschäftszweig entwickeln. Um die Qualität der Dienstleistung zu gewährleisten, will B+B Solarreinigung die Anwender der Technik schulen und die Nutzung an ein Qualitätsmanagement binden.
Sprühbalken mit Düsen
Die Firma Schneeweis aus dem bayerischen Mitterfels gehört gleichfalls zu den Pionieren der Solarreinigung. Das Unternehmen installiert Photovoltaikanlagen und bietet obendrein spezielle Reinigungstechnik für Dachanlagen und Freiflächenanlagen an. Das Sommersystem „Spray away“ besteht aus einem Sprühbalken mit Düsen, der über die Module gezogen werden kann, ohne die Glasflächen zu berühren. Die Sprühbalken werden vorzugsweise vom Dachfirst nach unten gezogen.
Bei Freiflächenanlagen kann das System natürlich von links nach rechts fahren. Das Spray-away-System lässt sich wie ein Baukasten an die bereits bestehende Unterkonstruktion der Solaranlage und ihre Größe anpassen. „Im Idealfall wird das Reinigungsgerät gleich mit der Neuanlage installiert“, erläutert Firmenchef Sascha Schneeweis. „Die wichtigsten Kriterien für das Gerät sind die Länge und die Breite des Modulfeldes.“ Das Dachsystem lässt sich pro Anlage bis 45 Metern Breite installieren.
Die Montage der Technik zur Sommerreinigung läuft nach den ersten warmen Wochen im Frühling an. „Um ein Süddach zu installieren, brauchen wir ein trockenes Norddach“, erläutert Schneeweis. „Denn wir gehen von der anderen Dachseite und über den First zur Montage an die Solaranlage ran.“
Dauertest mit 100 Modulen
In einem Dauertest wurden 100 Module auf einem südwärts ausgerichteten Dach mit 26 Grad Neigung gereinigt. Die Module waren in vier Reihen übereinander montiert, nur die unteren beiden Reihen wurden gewaschen. Die Reinigung wurde täglich morgens um fünf Uhr durchgeführt. „Der Mehrertrag der beiden unteren Reihen betrug vier Prozent gegenüber den ungereinigten oberen Reihen“, meint Schneeweis.
Er empfiehlt, die Reinigung und den Aufwand nach den Ertragsdaten eines Datenloggers zu bestimmen. Das Monitoring zeigt die schleichenden Verluste genau an, es weist auch den Mehrertrag durch die Reinigung aus. „Viel zu oft werden noch Anlagen ohne Datenlogger gebaut“, kritisiert er.
Im vergangenen Jahr hat Schneeweis insgesamt 14 Reinigungsanlagen gebaut. „Das ist ein Nischengeschäft mit steigender Tendenz“, schätzt er ein. „Für normale Dächer mit mehr als 30 Grad Neigung und normaler Verschmutzung ist das Luxus. Je flacher eine Solaranlage installiert ist, umso notwendiger ist eine konstante Reinigung.“
In nur zwei Wochen blind
Anders sieht es bei Dächern in der Nähe eines Kieswerks oder Steinbruchs aus, die innerhalb von zwei Wochen völlig verstauben. Dann sind die Paneele faktisch blind, ihr Solarertrag schrumpft bis auf null. Auch die Dächer von landwirtschaftlichen Betrieben oder Fabrikhallen sind Verschmutzung durch Stäube, Strohgebläse oder Entlüftungskamine in der Tierhaltung ausgesetzt.
Dann ist nur eine dauerhafte und automatische Reinigung sinnvoll. Die Technik ist auf 20 bis 25 Jahre ausgelegt, die Zuverlässigkeit wurde in Dauertests nachgewiesen. Das System braucht für normal verschmutzte Module rund zwei Liter Wasser, um ein Kilowatt zu reinigen. Der Wasserverbrauch wird durch den Abstand der Düsen und den Pumpendruck im System weitgehend minimiert.
Mehr Kraft für den Schnee
Aufwendiger ist der Winterdienst, für den Schneeweis das System „Snow away“ anbietet. Es braucht mehr Kraft als die Sommerreinigung. In manchen Regionen in Süddeutschland und in den Alpen liegen in den kalten Monaten mitunter etliche Lasten auf den Modulen. „Im Winterhalbjahr muss die Anlage zwischen 20 und 25 Prozent ihres Jahresertrages einfahren“, rechnet Sascha Schneeweis vor. „Wenn Schnee liegt auf den Modulen, ist der Ertrag gleich null.“
Die Dimensionierung der Technik hängt stark vom regionalen Schneeaufkommen und der Höhenlage ab. Die Schneeschieber müssen auch alle Schneearten bewältigen, ohne die Module zu zerkratzen. Wegen der unterschiedlichsten Schneearten und Bedingungen dauerte es rund drei Winter, bis das System funktionsfähig war. Anschließend wurden Dauertests gefahren. Mittlerweile fährt es störungsfrei. Das Schneereinigungssystem wird vollautomatisch angeboten, bis zu einer Anlagenbreite von 21 Metern.
Secondsol
Liste der örtlichen Reiniger
Der PV-Zweitmarkt Secondsol bietet unter dem Menüpunkt Solarreinigung eine Liste der Reinigungsbetriebe für Photovoltaikanlagen an. Die Liste ist zwar (noch) nicht vollständig, verfügt aber bereits über zahlreiche Einträge, die nach Regionen und Postleitzahlen geordnet sind. Neueinträge erfolgen kostenfrei.
Envaris
Checkliste für Fehler
Die Berliner Envaris GmbH sucht die Zusammenarbeit mit Reinigungsbetrieben in ganz Deutschland. Wie Vertriebschef Stefan Wippich erläutert, hat das Unternehmen im Internet eine Checkliste veröffentlicht. Sie soll den Reinigern von Photovoltaikanlagen helfen, während ihres Jobs mögliche Modulfehler aufzuspüren. Reinigungsunternehmen können Modulfehler an Envaris senden und erhalten eine Beurteilung. Envaris verfügt über umfangreiche Erfahrungen in der Fehleranalyse von Solaranlagen. „Die Reinigungsfirmen und die Anlagenbetreiber können von unserem Wissen profitieren, zumal unser Service kostenlos ist“, sagt Wippich. „Im Gegenzug erhalten wir die Daten und Schadensbilder aus dem gesamten Bundesgebiet. Das hilft uns sehr, die Fehler statistisch zu erfassen und auszuwerten.“
Kärcher
Neues Zubehör für Hochdruckreiniger
Auf der Intersolar in München hat Kärcher aus Winnenden sein neues Zubehör für den Hochdruckreiniger zur Reinigung von Solarmodulen vorgestellt. Der I-Solar ist ein an einer Teleskopstange befestigtes System mit rotierenden Bürsten. Es kann je nach Ausführung bis zu 1.500 Quadratmeter Modulfläche wirtschaftlich säubern.
Die beiden Scheibenbürsten mit kratzfreier Beborstung aus Nylon werden durch das Wasser aus dem Hochdruckreiniger gegenläufig angetrieben und lassen sich dadurch ohne Kraftaufwand in Bahnen führen. Sie sind an der Teleskoplanze befestigt, die sich stufenlos auf eine Länge von bis zu 14 Metern ausfahren lässt. Dank ihres hochwertigen Materials (Karbon oder Karbonverbundstoff) ist sie sehr leicht und stabil. Die Wasserzufuhr wird über einen Kugelhahn an der Lanze ein- und ausgeschaltet. Alle Anschlüsse sind aus Messing und Edelstahl gefertigt, um Korrosion vorzubeugen.
Für kleinere Flächen ist das Zubehör auch mit einer Bürste erhältlich. Zusätzlich werden das schwach alkalische Reinigungsmittel RM 99 für Solarmodule, das die Alurahmen nicht angreift und streifenfrei abtrocknet, ein mobiles Wasserenthärtungssystem gegen Kalkflecken und eine Absturzsicherung für den Anwender geliefert. I-Solar kann mit jedem professionellen Hochdruckreiniger von Kärcher mit einer Fördermenge ab 700 Litern pro Stunde betrieben werden.
Jens Löwe Wasseraufbereitung
Modulreinigung PVCleaner Mini mit Reinstwasser
Das LVE-Reinigungssystem PVCleaner Mini von Jens Löwe Wasseraufbereitung eignet sich für die Reinigung von Photovoltaikmodulen in Anlagen bis zu zehn Kilowatt, was einer Fläche von circa 100 Quadratmetern entspricht. Zum Einsatz kommt normales Trinkwasser, das mittels Ionen-Austauscherharz bis zu 99,99 Prozent entmineralisiert wird. Man schließt das System einfach an einen normalen Wasserhahn an, und bei Durchfluss des Trinkwassers hält das Kunstharz sämtliche Mineralien zurück. Der Einsatz von Reinigungsmitteln ist nicht notwendig, da entmineralisiertes Wasser ein besonderes Schmutzlösevermögen entwickelt. Ist die Aufnahmefähigkeit der Harze erschöpft, färben sie sich rötlich. Das verbrauchte Harz kann über den Hausmüll entsorgt, die Patrone per Nachfüllpack neu befüllt werden. Das Komplettsystem besteht aus dem Aufbereitungsfilter mit Absperrventil und Ausgangsschlauch, einer wasserführenden Teleskopstange aus Glas- oder Karbonfaser in verschiedenen Längenmaßen, einer Waschbürste sowie einem verstellbaren Winkeladapter.
Einen detaillierten Bericht lesen Sie im Augustheft dieser Zeitschrift.
OQS
Zertifizierung für Solarreiniger
Die Firma OQS aus Pfullingen bei Stuttgart hat ein Zertifikat entwickelt, das einheitliche Standards für die Reinigung von Photovoltaikanlagen festlegt. Das Siegel „geprüfter und zertifizierter Solaranlagen-Reinigungsbetrieb“ bescheinigt beispielsweise, dass der Reinigungsbetrieb über eine professionelle Reinigungs- und Sicherheitsausstattung verfügt, mit entmineralisiertem Wasser arbeitet und in ausreichender Höhe gegen Schäden versichert ist. Mit Unterstützung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme aus Freiburg, der Fachhochschule Bern, dem Deutschen Institut für Management sowie Modulherstellern und Reinigungsfirmen hat OQS die Kriterien entwickelt.
Zur Zertifizierung gehören eine Bestandsaufnahme der Reinigungsausrüstung, des Fuhrparks und der Versicherungen, eine dreitägige Intensivschulung der Mitarbeiter sowie eine Überprüfung der Reinigungsarbeiten. Anschließend erstellt OQS eine zertifizierungsfähige Dokumentation mit Verfahrens- und Arbeitsanweisungen und Checklisten. Das Zertifikat ist fünf Jahre gültig und kostet 4.000 Euro. OQS listet sämtliche zertifizierten Reinigungsbetriebe auf dieser Internetseite auf:
Diese stark verstaubte Solaranlage wird vor der Reinigung zunächst inspiziert. Wenn sich Sägewerke, Mühlen oder Lagerplätze in der Nachbarschaft befinden, können die Dächer innerhalb weniger Tage verschmutzen. Der Ertrag geht erheblich zurück.
Die vorderen Module wurden bereits gesäubert. Hinten sieht man die ungereinigte Modulfläche. Dieses Solardach war extrem verschmutzt, entsprechend aufwendig die Reinigung.
Das von B+B Solarreinigung in Leipzig entwickelte Spezialgerät, um Freiflächen wirtschaftlich zu säubern. Das ganze System wird über einen Schwenkarm an den Standardrahmen des Traktors montiert.
Sprührahmen für die Sommerreinigung der Firma Schneeweis aus dem Allgäu. Solche Systeme sind für Schrägdächer geeignet, die häufig verschmutzen. Dann ist die zusätzliche Investition gerechtfertigt.
