Neue Möglichkeiten für die Ertragsoptimierung mit Anti-Soiling-Beschichtungen von Photovoltaik-Modulen

Der Einsatz von Photovoltaikmodulen in sonnenreichen Gebieten, vor allem in Wüstenregionen wie Marokko, Saudi-Arabien oder Dubai, nimmt zu. Neue Solarparks entstehen, da die Sonneneinstrahlung im sogenannten Sonnengürtel der Erde meist doppelt so hoch ist wie in unseren gemäßigten Breiten. Beim Einsatz der Solarmodule in der Wüste kommt es jedoch zu Ablagerungen von Sand- und Staubpartikeln auf den Moduloberflächen, was als »Soiling« bezeichnet wird. In einem neuen Projekt arbeitet ein Team des Fraunhofer CSP gemeinsam mit Partnern an Lösungen für dieses Problem.

Photovoltaik Modul in der Wüste
© QEERI/Ben Figgis

Die Verschmutzung von Solarmodulen mit Sand und Staub mindert die Erträge in Wüstenregionen.

Viel Sonne, dazu viel Platz, der wegen der Bodenbeschaffenheit weder als Wohngebiet noch für Agrarflächen infrage kommt: Der Einsatz von Photovoltaikmodulen in Wüstengebieten bietet reizvolle Möglichkeiten und wird aktuell auch wieder intensiver als Option für die Erzeugung von Wasserstoff und anderen flüssigen Treibstoffen in Betracht gezogen. Die Anlagen müssen sich dort jedoch besonderen Anforderungen stellen. Die Temperaturschwankungen und -unterschiede sowie die UV-Strahlungsbelastung sind in Wüstenregionen deutlich erhöht. Dazu kommen Verschmutzungen der Solarmodule durch aufgewirbelten Sand und Staub, die sich auf der Moduloberfläche anlagern und durch Taubildung verfestigen. Tritt dieses »Soiling« auf, erreicht weniger Sonnenlicht die Solarzellen, sodass weniger Strom produziert wird und somit der Ertrag geringer ist.

Aktuell wird die Reinigung von verschmutzten Photovoltaikanlagen hauptsächlich mechanisch durchgeführt, das heißt durch Abwischen oder Abbürsten mit Reinigungsgeräten oder durch den Einsatz von Reinigungsrobotern. An einer effizienteren Lösung forscht derzeit ein Team aus Mitgliedern des Fraunhofer CSP mit Industriepartnern im Rahmen des Forschungsprojekts »PV-Foil«. Dr. Christian Hagendorf, Leiter der Gruppe »Diagnostik und Metrologie« am Fraunhofer CSP, äußerte sich zum Projektstart: »Wir möchten in unserem Forschungsverbund neuartige Oberflächen mit Anti-Schmutz-Eigenschaften für die Anwendung auf Photovoltaik-Modulen entwickeln und charakterisieren. Wenn unserem Forschungsverbund das gelingt, können wir damit einen wichtigen Beitrag zum Einsatz von Photovoltaik im Sonnengürtel und damit für den Klimaschutz leisten.«

Die optimierten Oberflächen sollen demnach dafür sorgen, dass Staub und Wüstensand weniger an den Modulen anhaftet und somit natürliche Reinigungsmechanismen, wie zum Beispiel Wind, effizienter wirken können. Durch die Untersuchungen soll in den sonnenreichen Regionen die Stromausbeute der Solarpaneele sowie die Planungssicherheit für die Betreiber hinsichtlich des zu erwartenden Ertrags erhöht und zugleich die Betriebskosten für Reinigung und Wartung gesenkt werden.