Es gibt einige Studien über die Verschmutzung von PV-Anlagen in südlichen Regionen mit sehr geringem Niederschlag. Doch es gibt viele Ursachen für Verschmutzungen und oftmals ist eine vollständige Selbstreinigung durch Regen, auch in Regionen mit höherem Niederschlag, nicht gegeben. Der Effekt der Selbstreinigung hängt stark von der Neigung der Solarmodule ab. Je kleiner der Neigungswinkel wird, umso geringer wird der Effekt. Auch der Modulaufbau spielt eine Rolle. Bei rahmenlosen Modulen kann das Wasser besser abfließen und somit entstehen weniger Ablagerungen auf den Modulen. Auch ob die Module horizontal oder vertikal montiert sind spielt eine Rolle, da das Wasser auf horizontalen Modulen einen geringeren Weg zurück legt und die Kante, an der sich das Wasser sammelt, wesentlich größer ist.

Folgend sollen die Einflussfaktoren und die häufigsten Ursachen von Verschmutzungen vorgestellt werden.

Einflussfaktoren

• Standort
• Material der Module (Beschaffenheit der Glasoberfläche)
• Rahmen
• Neigung
• Niederschlag
• Montageart
• Randabstand zwischen Zellen und Rahmen

Häufige Ursachen für die Verschmutzung

• Laub und Blüten von Bäumen
• Pollen und Samen von Gräsern
• Ruß aus Kaminen
• Pflanzen wie Flechten, Algen und Moose an Dichtungen und auf dem Glas der Module
• Insekten
• Vogelkot
• Staub (besonders in Industriegebieten oder Landwirtschaft)
• Stallentlüftungen (Firstlüftungen)

Trifft eine oder mehrere der genannten Ursachen auf eine PV-Anlage zu, sollte diese auf jeden Fall auf Verschmutzungen überprüft werden. Dies bedeutet sowohl eine visuelle Kontrolle der Module, wie auch eine stetige Überwachung der Energieerträge mit Hilfe einer Monitoring-Software. Erst nach einer Anlagenkontrolle sollte der Betriebsführer entschieden, ob eine Reinigung der PV-Anlage erforderlich ist.

Folgen von Verschmutzungen

Die Folgen von Verschmutzungen sind in erster Linie Ertragsminderungen. In speziellen Fällen kann es aber sogar zu irreversiblen Schäden an den Modulen kommen, die auch nicht mit einer Modulreinigung wieder behoben werden können.

Verschmutzungsarten

Es gibt viele Ursachen und Arten von Verschmutzungen auf PV-Modulen. Werden die technischen Auswirkungen betrachtet, muss allerdings nur zwischen gleichmäßigen und punktuellen Verschmutzungsarten unterschieden werden.

Gleichmäßige Verschmutzung

PV Module die mit Staub verschmutzt sind, der untere Bereich ist bereits gereinigt

PV-Anlage auf einem Viehhof: die Module waren gleichmäßig mit Staub bedeckt. Die Zellen im vorderen Bereich sind bereits gereinigt.

Bei Verschmutzungen wie z.B. Staub, sind alle Zellen eines Moduls in der Regel gleichermaßen von der Verschmutzung betroffen. Dies ist gleich zu setzen mit einer Verminderung der Sonneneinstrahlung. Aufgrund der Tatsache, dass die Spannungsabhängigkeit bei geringen Einstrahlungsänderungen zu vernachlässigen ist, kann der Grad der Verschmutzung direkt über den Kurzschlussstrom ermittelt werden. Dabei wird aber auch gleich folgende Problematik deutlich: der Unterschied zwischen einer Verminderung der Einstrahlung und einer Verschmutzung ist alleine durch die Betrachtung der U-I Kennlinie nicht zu erkennen. Es bedarf also immer einer Referenz, um gleichmäßige Verschmutzungen zu erkennen und zu bewerten.

Punktuelle Verschmutzung

Ansicht von oben PV Module die mit Vogelkot und Dreck verschmutzt sind

Mit Vogelkot punktuell verschmutzte PV-Module.

Punktuelle Verunreinigungen wie z.B. Vogelkot haben die gleichen Auswirkungen wie Teilverschattungen. Diese haben keine Auswirkungen auf den Kurzschlussstrom, die U-I Kennlinie wird allerdings einen Knick aufweisen. Hintergrund ist, dass in kristallinen Modulen Bypass-Dioden verbaut sind (in der Regel 3 Stück bei 60 Zellen) um die Solar-Zellen zu schützen.

Die Erfahrung im operativen Monitoring und bei der Wartung im Feld hat gezeigt, dass die einzelnen Strings einer PV-Anlage in den meisten Fällen der Verschmutzung unterschiedlich stark ausgesetzt sind. Während einige Abschnitte des gesamten Modulfeldes sehr sauber sind, werden andere stark verschmutzt. Ein gutes Beispiel sind Anlagen auf Viehställen mit Firstlüftung. Die oberste Modulreihe ist der Verschmutzung mit Abstand am stärksten ausgesetzt. Dem entsprechend werden die Strings in der Nähe der Lüftung auch die stärkste Ertragsminderung durch Verschmutzung erfahren. Der Vorteil von solch einer ungleichmäßigen Verteilung der Verschmutzung auf dem Modulfeld ist, daß diese Verschmutzungen in der Anlagenüberwachung wesentlich einfacher erkannt werden können als wenn der Schmutz über alle Module gleichmäßig verteilt ist. Werden die Abweichungen der Energieerträge einzelner Strings zu groß, kann dies automatisiert von einer Fehlererkennung erkannt werden.

Im Detail werden wir dies noch im dritten Teil „Solaranlage reinigen – Ertragseinbußen durch Verschmutzungen“ in dieser Artikelserie beschreiben.

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