Jahrelang wurde das Problem unterschätzt, mittlerweile hat die Branche gelernt: Je nach Region und Nachbarschaft müssen Solargeneratoren regelmäßig gereinigt werden. Das gilt für Dachanlagen und Solarparks gleichermaßen.
Mit dem wachsenden Anlagenbestand kommt ein neues Geschäftsfeld auf: Spezialisierte Reinigungsbetriebe übernehmen den Job im Auftrag des Betreibers oder seines Installateurs. Oder: Auf Photovoltaik spezialisierte Fachhandwerker bieten die fachgerechte Reinigung der Anlagen im Rahmen ihrer Wartungsdienstleistungen gleich mit an. Speziell für solche Kunden hat die Firma TG Hylift aus Gronau-Epe einen selbstfahrenden Roboter entwickelt, der sogar aufgeständerte oder auf dem Schrägdach montierte Solarmodule reinigt.
Der Hycleaner Black Solar ist das jüngste Mitglied einer Produktfamilie, die verschiedene Reinigungssysteme umfasst. Hycleaner Red ist ein Gerät zur Säuberung von Glasfassaden. Hycleaner Blue ist auf Glasdächer und Aluminiumdächer bis zu einer Neigung von 55 Grad spezialisiert. Und die Variante Black Solar adaptiert die Erfahrungen für Solaranlagen. Die Solarmodule dürfen maximal 35 Grad schräg montiert sein.
Maximal 35 Grad Modulneigung
TG Hylift ist eine Maschinenbaufirma, konzentriert sich demnach auf die Gerätetechnik. „Wir entwickeln die Systeme, machen also das Engineering“, erläutert Andreas Grochowiak, einer der beiden geschäftsführenden Gesellschafter. „Wir machen keine Fertigung, liefern den Produzenten der Baugruppen aber unsere Spezifikationen.“ Bei TG Hylift erfolgt lediglich die Endmontage der Geräte. Mit sieben Leuten ist das Unternehmen sehr schlank aufgestellt, stützt sich auf breite Kooperationen mit Anwendern. „Auf diese Weise können wir mit dem Markt atmen“, verrät Grochowiak.
Der Reinigungsroboter Hycleaner Black Solar wurde zusammen mit Prime Solar in Osnabrück entwickelt und getestet. Hier kommen die ersten Geräte zum Einsatz. Auch der TÜV hat sich die Roboter genau angesehen, um das System zu bewerten. Prime Solar und seine Modullieferanten – vornehmlich aus Korea – haben den Reinigungsroboter bereits freigegeben.
Denn in der Regel machen die Modulhersteller sehr konkrete Vorgaben, wie ihre Module zu reinigen sind. Unsachgemäße Verfahren können die Frontgläser zerkratzen oder die Antireflexschicht zerstören. Wird das falsche Wasser verwendet, bleiben hässliche Kalkflecken zurück. Sie können sich durch die sommerliche Hitze ins Glas brennen, was die Solarzellen stresst und sogar Hotspots verursachen kann.
Test auf dem Stade de Suisse
Der Hycleaner kann in der Stunde rund 400 Quadratmeter Modulfläche putzen – selbst bei starker Neigung (bis 35 Grad) und erheblicher Verschmutzung.
Testweise wurden damit mehrere Tausend Solarmodule auf dem Stade de Suisse in Bern gereinigt. Dort schaffte das wendige Gerät sogar 800 Quadratmeter in der Stunde. „Dort haben wir insgesamt zwei Wochen gebraucht, um die Anlagen komplett zu reinigen“, erinnert sich Alfons Thihatmer, der zweite Geschäftsführer. „Dabei haben wir aber auch die Anlagenwartung erledigt.“
Der Roboter wiegt 78 Kilogramm. Die Bürsten sind schwingend aufgehängt, damit sie auch die Kante am Modulrahmen säubern. Die Bürsten sind 90 Zentimeter breit, der Elektromotor stammt aus einem E-Bike. „Eine fette Taube hat mehr Punktlast als diese Maschine“, urteilt Thihatmer.
Mit dem Kran aufs Dach
In Bern stellte sich heraus, dass es unter Umständen nicht ganz einfach ist, einen solchen Roboter aufs Dach zu bringen. Ein Kran hob das Gerät aufs Stadiondach in luftiger Höhe. Gereinigt wurde mit vollentsalztem Wasser. Weil die wasserführende Hydraulik aus Edelstahl besteht, kann der Betreiber aber auch destilliertes, ionisiertes Wasser oder Sole nutzen.
Die Bordbatterie des Hycleaner kann fünf Stunden durchhalten. In dieser Zeit lassen sich beispielsweise größere Anlagen auf Rinderställen abfahren. Spalte zwischen den Modulen überfährt der Roboter, wenn sie nicht größer als 30 Zentimeter sind. Für größere Spalte gibt es spezielle Blöcke, um die Lücken zu überbrücken.
Zum Kauf, zur Miete oder Leasing
Das Gerät kostet rund 28.000 Euro, auch Miete oder Leasing sind möglich. Alfons Thihatmer ist sich sicher: „Jetzt bildet sich ein eigenständiger Markt für Firmen, die Solarreinigung anbieten.“ Vor allem für gewerbliche Anlagenbetreiber sind solche Dienstleister willkommen, um die Kosten und den Aufwand in Grenzen zu halten. „Jeder ordentliche Installationsbetrieb kann das machen“, meint der Ingenieur. „Der Fachhandwerker ist ohnehin auf dem Dach an der Anlage zugange. Eine Person kann das Gerät bedienen, das kann man zusammen mit der Wartung erledigen.“
Kleine Solaranlagen für Privatkunden brauchen solche Roboter nicht, dort genügt oft die manuelle Reinigung mit langen Teleskopstangen. Für größere Anlagen funktioniert das nicht, da ufert der Aufwand schnell aus.
Sunbrush mobil
Effiziente Bürsten für die Modulreinigung
Das 2009 in Lachen im Allgäu gegründete Unternehmen entwickelt Reinigungstechnik für die Photovoltaik, die im firmeneigenen Testcenter erprobt und optimiert wird. Gründer und Geschäftsführer ist Franz Ehleuter. Der gelernte Maschinenschlosser verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung in der Entwicklung von Waschanlagen und hat viel Erfahrung in der Fertigung der Reinigungsbürsten.
Lange Lebensdauer durch Polyethylen
Sunbrush unterhält eine Forschungskooperation mit der Hochschule Ulm. Sämtliche Komponenten der Produkte werden von Partnern im Allgäu gefertigt. Für Bürsten liegen deutsche und europäische Gebrauchsmusterpatente vor.
Die Bürsten bestehen aus für die Glasreinigung entwickeltem, UV-beständigem Kunststoff (Polyethylen). Dieser gewährleistet eine lange Lebensdauer der Bürsten und vermeidet zugleich Schäden an den zu reinigenden Solarmodulen.
Die Borstenreihen sind schraubenförmig um die Bürste angeordnet (Spiralbürste). Besonders der gespleißte Borstenaufbau schont die Moduloberfläche. Die Bürstenlänge variiert zwischen vier und acht Metern; je nach eingesetztem Fahrzeug ist eine Reichweitenhöhe bis zu 40 Metern möglich. Der Bürstendurchmesser beträgt 300 Millimeter.
Die Bürsten werden an Standardfahrzeuge wie Rad- oder Teleskoplader, Traktoren oder Betonpumpen montiert. Ein Umbau der Fahrzeuge ist in der Regel nicht notwendig. Damit sind die Anschaffungskosten vergleichsweise gering, der vorhandene Fuhrpark wird effizienter genutzt.
Wassersparend, keine Flecken
Das selbst entwickelte, umweltverträgliche Reinigungsmittel Sunbrush Blue für Solarmodule erspart durch eine Kalk-Stopp-Formel teures Aufbereiten von Leitungswasser und liefert ein rückstandsloses, fleckenfreies Reinigungsergebnis.
Mittels einer Handpumpe kann das Reinigungspersonal den Anpressdruck zum Modul so einstellen, dass der Niveauausgleich automatisch erfolgt. Somit sind Beschädigungen bei korrekter Anwendung ausgeschlossen. Bei Bodenunebenheiten reguliert sich der Reinigungsarm automatisch nach.
Steuerung per Joystick
Der Reinigungsvorgang wird über einen Joystick gesteuert. Dieser kann mit einem Saugnapf an der Kabinenscheibe angebracht und durch eine Zwölf-Volt-Steckdose, zum Beispiel einen Zigarettenanzünder, mit Strom versorgt werden. Über diesen Joystick kann der Fahrer sämtliche Funktionen (Heben, Senken, Schwenken, Knicken) ausführen.
Mithilfe zweier fest installierter Funkkameras lässt sich der Reinigungsvorgang speziell bei Dachanlagen bequem vom Leitstand oder Führerhaus auch während der Fahrt via Farbmonitor überwachen. Nach Bedarf können auch Wärmebildkameras genutzt werden, um die Module während des laufenden Betriebs auf Schäden hin zu untersuchen.
Der integrierte Drehmechanismus erlaubt Einsätze der Reinigungswalze in dicht aufgeständerten Solarparks. Das Eigengewicht der Bürste (350 Kilogramm) ermöglicht weite Ausladungen, um schwer zu erreichende Dachmodule zu reinigen.
Photovoltaik-Institut Berlin
Reinigung von großen Solarparks in der Wüste
Durch Sand und Feinstaub kommt es in vielen Regionen der Welt zu erheblichen Ertragsverlusten bei Photovoltaikkraftwerken. Die manuelle oder automatische Reinigung der Module soll Abhilfe schaffen, sie kann jedoch zu Schäden an der Glasoberfläche führen. Das Photovoltaik-Institut Berlin (PI Berlin) hat verschiedene praxisnahe Stresstests entwickelt, mit denen die Wirkung von Reinigungsgeräten auf die Moduloberfläche geprüft werden kann. Modulhersteller erhalten einen Nachweis für resistente Oberflächen beziehungsweise Empfehlungen für passende Reinigungsverfahren.
Sandstürme fegen über die Parks
Wenn ein Sandsturm über ein Solarkraftwerk fegt, kann es durch vollständiges Versanden der Module zu einem 100-prozentigen Ertragsverlust kommen. Aber auch wenn die Module nur teilweise mit Sand bedeckt sind, führt das häufig zu deutlichen Ertragseinbußen. Zusätzlich kommt es durch eine starke lokale Erwärmung der nicht verschmutzten Solarmodule nicht selten zu Schäden. Denn die Verschmutzungen wirken sich wie Teilverschattung aus. Dauern sie längere Zeit an, kann sich der Schmutz sogar ins Frontglas einbrennen. Da hilft auch die beste Reinigung nichts mehr.
Sensible Oberfläche der Module
So können aus Hotspots weitere Ertragsverluste oder in Einzelfällen auch sicherheitsrelevante Schäden wie durchgeschmorte Rückseitenfolien an den Modulen entstehen. „Wir sehen den Trend, dass in Wüstenregionen immer häufiger Reinigungsroboter zum Einsatz kommen“, sagt Juliane Berghold vom PI Berlin. „Daher müssen Modulhersteller in Ausschreibungen neuerdings oft die Bestätigung eines unabhängigen Prüfinstituts vorlegen, die ihren Solarmodulen eine reinigungsresistente Oberfläche bescheinigt.“
Gläser nicht zerkratzen
Im Markt gibt es verschiedene Reinigungssysteme: Roboter reinigen die Module mit Wasser oder trocken, mit Luftdruck oder Bürsten. „Wir simulieren verschiedene Methoden praxisnah in individuellen Testaufbauten“, erläutert Berghold. „Dabei sehen wir sehr oft, dass die Reinigung die Antireflexionsbeschichtung eines Moduls im Lauf der Zeit beschädigt – besonders wenn die Module nicht im Vakuumverfahren beschichtet wurden. Manchmal ist die gesamte Glasoberfläche zerkratzt.“
Reinigung ohne Wasser
Das PI Berlin berät Projektierer und Betreiber, welche Reinigung sich für welche Modultypen eignet, und führt regelmäßig Tests für Hersteller von Reinigungsrobotern durch. Für Ecoppia, einen Hersteller von Reinigungssystemen, hat das PI Berlin ein neues Reinigungsverfahren getestet, das ohne Wasser auskommt.
Ein Projekt im Südosten von Israel
Welche Modultypen für diese Reinigung geeignet sind, prüften die Ingenieure und Forscher des PI in ihrem Berliner Labor und im Feld. Vier verschiedene Modultypen wurden Stress-Reinigungstests unterzogen – unter Testbedingungen, die die realen Einsatzbedingungen im geplanten 40-Megawatt-Projekt im Südosten Israels simulierten. „Als Betreiber wollten wir sichergehen, dass das geplante wasserfreie Reinigungsverfahren keinen Nachteil für das Solarkraftwerk bedeutet“, berichtet Esther Westreich, Geschäftsführerin von Global Sun Operation Ltd., der Betreibergesellschaft des Kraftwerks. Das Unternehmen gehört zur Arava Power Gruppe, einem der größten Projektentwickler Israels.
Bislang zwei Gigawatt betreut
Das PI Berlin hat bereits Projekte mit insgesamt mehr als zwei Gigawatt Nennleistung weltweit begleitet, darunter mehrere Projekte mit automatischer Modulreinigung. Mit seinem interdisziplinären Team aus Forschern und Ingenieuren berät das Unternehmen als unabhängiger Experte bei Planung, Bau und Betrieb von Photovoltaikkraftwerken. Es verfügt über eigene Testlabore und eine Entwicklungsabteilung für Solargeneratoren. Gegründet wurde das Institut vor neun Jahren von den Photovoltaikexperten Stefan Krauter, Sven Lehmann und Paul Grunow, der zu den Gründern von Solon und Q-Cells zählt.
Andreas Grochowiak (links) und Alfons Thihatmer haben den neuen Reinigungsroboter Hycleaner Black Solar entwickelt.
Der Reinigungsroboter schafft 400 Quadratmeter pro Stunde.
Komfortable Steuerung per Joystick: Auf diese Weise bewegt sich das Gerät autark über die Modulfelder.
