1. 22 ep Photovoltaik – 1-2013
AUS DER PRAXIS
Auswirkungen rotierender
Reinigungsbürsten
Bei der Reinigung von Solarmodulen kommen verschiedene
Reinigungstechniken zum Einsatz. Neben weichen, doppelt
gesplissten Bürsten werden auch rotierende Bürsten verwendet.
Dabei versetzen die schnelle Rotation und eine mögliche
Unwucht der Bürste das Solarmodul in Schwingung. In einer
Studie der Solarschmiede GmbH zusammen mit der Solar-
reinigungsfirma ASL Solar wurden nun die Auswirkungen
einer rotierenden Bürste auf die Zellebene von Photovoltaik-
Modulen untersucht.
Rahmenbedingungen
Um zu untersuchen, wie sich
rotierende Reinigungsbürsten auf
die Zellebene von PV-Modulen
auswirken, simulierten die Solar-
schmiede GmbH zusammen mit
der Solarreinigungsfirma ASL
Solar einen typischen Arbeitsab-
lauf. Für die Simulation wurden
nacheinander jeweils acht poly-
kristalline Module (60 Zellen) und
fünf monokristalline Module (72
Zellen) auf einem Gestell mit einer
Neigung von 30° befestigt (Bild
).
Die verwendete rotierende Bürste
vom Typ C700 (Reinigungsbreite
780 mm; Masse ca. 3,5 kg) weist
eine Umdrehungsgeschwindigkeit
von etwa 11 Hz auf, was einer
Drehzahl von 700 Umdrehungen
pro Minute entspricht. Die Bürste
wurde mit einem speziellen Tele-
skopstab auf das Modul gelegt,
und durch einen Hochdruck-
reiniger (120 bar) angetrieben.
Das Wasser passiert dabei zuerst
einen Harzfilter, der das Wasser
entmineralisiert, um so Kalkbil-
dung auf der Moduloberfläche zu
vermeiden. Für die Elektrolumi-
neszenz- und Flashermessungen
stand ein Messwagen der Firma
BEC Engineering zur Verfügung.
Durchführung
und Auswirkungen
Das Team untersuchte zu Beginn
der Simulation jedes Modul mit-
tels Elektrolumineszenz-Messung
auf eventuell bereits vorhandene
Schäden in der Zellstruktur und
nahm die Leistungskurve mit
einem Flasher auf. Als ein Reini-
gungszyklus wurde der Weg von
der unteren Kante zur oberen
Kante des Moduls und wieder
zurück zu der unteren Kante
definiert (Bild ). Unter der An-
nahme, dass eine PV-Anlage in
Deutschland alle vier Jahre gerei-
nigt wird, startete die Simulation
mit 60 Reinigungszyklen, was bei
12 Zyklen pro Reingung einer Be-
lastungsdauer von 20 Jahren ent-
spricht. Gereinigt wurde jeweils im
linken, im mittleren, sowie im
rechten Bereich des Moduls.
Da in südlicheren Gebieten, in
denen u. a. aufgrund geringeren
Niederschlags eine „Selbstreini-
gung“ der Module seltener vor-
kommt, Module häufiger gereinigt
werden, wurde im weiteren Verlauf
die Anzahl der Zyklen stufenweise
um je 20 Zyklen pro Modul bis hin
zu 140 Zyklen erhöht. Um eine
realitätsnahe Simulation zu ge-
währleisten, erfolgte die Reini-
gung manuell.
Nachdem die Module nach der
Simulation abmontiert und an-
schließend durch Elektrolumines-
zenz-Messung erneut untersucht
wurden, konnte beim Vergleich der
aufgenommenen Bilder (Bilder )
festgestellt werden, dass ent-
gegen der Vermutung sowohl die
Rotation der Bürste als auch die
damit verbundene Vibration der
Moduloberfläche keine Schäden
auf Zellebene verursachen. Selbst
geringe Ansätze von Mikrorissen
dehnten sich aufgrund der Ein-
wirkung der rotierenden Bürste
nicht weiter aus. Auch durch die
schrittweise Erhöhung der Zyklen-
anzahl und die damit einherge-
hende Mehrbelastung entstanden
keine Mikrorisse. Dieses Ergebnis
wurde durch die Kennlinienmes-
sungen bestätigt.
Resümee und Ausblick
Bei der Untersuchung konnte
beobachtet werden, dass das Ver-
wenden einer rotierenden Bürste
zur Reinigung von Solarmodulen
bei den hier verwendeten PV-
Modulen keine Schäden in Form
von Mikrorissen verursacht hat.
Zudem konnte keine Ausdehnung
bereits vorhandener Ansätze von
Mikrorissen festgestellt werden.
Generell muss jedoch gesagt wer-
den, dass durch die Beschaffen-
heit von Bürsten im Allgemeinen
und eine damit einhergehende
mechanische Belastung der Mo-
dule theoretisch eine messbare
Gefahr einer Beschädigung be-
steht. Werden darüber hinaus Rei-
nigungsbürsten falsch angewandt,
kann dies Mikrorisse verursachen
oder zum Ausdehnen bereits vor-
handener Mikrorisse führen.
Grundsätzlich gilt, dass die
Richtlinien der Hersteller zur
Reinigung von PV-Modulen zu
beachten sind.
C. Olschok, N. Kreuzberger,
M. Kennel
Aufbau des Teststandes Manuelle Reinigung
Elektrolumineszenzaufnahmen vor (links) und nach (rechts) der Simulation
Die Ausschnitte zeigen den Bereich in der oberen Mitte des Moduls. Zu erkennen ist, dass sich bereits vor-
handene Ansätze von Mikrorissen nicht weiter ausdehnten.