Solaranlagen in der Landwirtschaft sind oft verschmutzt. Dadurch kann der Ertrag massiv sinken. Neue Studien dazu stellt Prof. Gerd Heilscher, Hochschule Ulm, vor.
Nicht nur in Schwaben polieren viele ihr „heiliges Blechle“ jede Woche in einer Waschanlage auf Hochglanz, um seinen Wert zu erhalten. Solarstromanlagen auf Wohngebäuden, Ställen oder im Freiland müssen zwar nicht ganz so häufig gereinigt werden, aber vielleicht doch häufiger als so mancher glaubt.
Lassen sich wuchernde Grünpflanzen und Vogelkot noch relativ einfach bei der jährlichen Überprüfung der Anlagen entfernen, ist das bei Anlagen auf Kuh-, Schweine- und Geflügelställen deutlich schwieriger. Denn hier setzen sich die Ausdünstungen als hartnäckiger Schmutzfilm auf den Anlagen ab. Dieser lässt sich auch durch regelmäßige Regenfälle meist nicht mehr so einfach abspülen. Die Folge sind deutliche Einbußen bei der Energieausbeute! Unter Umständen geht es hier um Verluste von bis zu 60 %! Das zeigen neue Vergleichsmessungen der Hochschule Ulm an gereinigten und nicht-gereinigten PV-Anlagen.
Wie wurde gemessen?
Diese Messungen wurden über einen Zeitraum von drei Jahren durchgeführt. Dazu wurde auf dem Dach eines Kuhstalls an eine Solarstromanlage mit einer Leistung von 58 kWp und 6 KACO Wechselrichtern eine feste Reinigungsanlage installiert (Referenzanlage). Zum Vergleich wurde daneben eine weitere PV-Anlage mit 1,8 kWp, aber ohne Reinigung montiert (Testanlage). Die Ergebnisse finden Sie in der Übersicht auf Seite 38.Die Ertragsunterschiede zwischen der kleinen Testanlage ohne Reinigung und der gereinigten Anlage wurden im März 2011 als Ausgangspunkt auf 100 % gesetzt. Bis Herbst 2011 sank der Ertrag auf 89 %. In den Wintermonaten lag er deutlich unter 50 %, was auf Schnee und Abschattungen der Testanlage bei niedrigem Sonnenstand zurückzuführen ist.
Der März 2012 begann auf einem Niveau von 78 %, sank dann bis Herbst auf 55 %. Das Jahr 2013 bewegte sich auf einem Niveau von 50 % bis 60 % mit einem erneuten deutlichen Abfall im Herbst. In 2014 wurde von März bis Mai nur noch 40 % des Ertrags der gereinigten Anlage erzielt. Damit sind im Verlauf von drei Jahren an dieser durch die Ausdünstungen des Kuhstalls belasteten Solaranlage Ertragseinbußen von 60 % gemessen worden. Nach der manuellen Reinigung der Testanlage Ende April 2014 wurde wieder der gleiche Ertrag wie zu Beginn der Messungen erzielt.
Fest installierte Reinigung:
Aufgrund dieser Ergebnisse sind bei mit Ausdünstungen belasteten Solaranlagen auf landwirtschaftlichen Dachflächen fest installierte, automatisierte Reinigungssysteme zu empfehlen. Diese Systeme werden über einen Regensensor aktiviert und reinigen die Module immer mit frischem Regenwasser. Vor dem Einsatz einer solchen Anlage sollte jedoch immer erst geprüft werden, ob das System die Moduloberfläche beschädigt. Achten Sie auf eine entsprechende Zertifizierung, um die Garantie des Modulherstellers nicht zu verlieren.Bei nicht belasteten Dächern reicht eine jährliche optische Prüfung der Module und ggf. eine Reinigung – insbesondere bei lokalen Verschmutzungen an den Modulrändern. Auch wenn die Anlagenüberwachung Mindererträge anzeigt, ist eine lokale Reinigung sinnvoll.
Was ist nach 20 Jahren?
Mit dem Reinigungssystem, das bei unseren Messungen eingesetzt wurde (Fabrikat SunBrush), haben wir den Reinigungsvorgang bei zwei Modulen über einen Zeitraum von 20 Jahren simuliert. Insgesamt erfolgten mehr als 4 000 Reinigungsdurchläufe an den Modulen. Das Ergebnis: Weder bei der Leistungsmessung noch bei der optischen Prüfung konnten durch die Reinigungsanlage Veränderungen an den Modulen nachgewiesen werden.Was tun im Winter?
Im Winter stellt sich immer wieder die Frage, ob sich das Schneeräumen auf einer Solaranlage lohnt. Die Auswertung der monatlichen Solareinstrahlung in Süddeutschland macht deutlich, dass auf das Winterhalbjahr nur 25 % des gesamten Solarpotenzials eines Jahres entfallen. Neueste Berechnungen, die über einen Zeitraum von zehn Jahren gemacht wurden, zeigten Ertragsminderungen durch Schneetage von 6,7 % bis 8,6 % des jährlichen Solarpotenzials auf einer horizontalen Fläche. Dies stellt die Obergrenze der Verluste durch Schnee in Süddeutschland dar. Durch geneigte Dächer rutscht der Schnee schneller ab, wodurch sich diese Verluste verringern.Der Grad der Dachneigung spielt bei den Ertragsverlusten eine nicht zu unterschätzende Rolle: Über vier Winter haben wir die Energieverluste durch Schnee bei einer Dachanlage mit einer Neigung von 45° mit einer von der Leistung her vergleichbaren Dachanlage mit 18° verglichen. Der Ertragsverlust der flachen Anlage betrug gegenüber der steilen zwischen 529 kWh bis 1 324 kWh pro Winter. Dies entspricht einem Anteil am Jahresenergieertrag von 2,0 % bis 4,9 %.
Reinigung von Freilandanlagen:
Auf Freilandanlagen sind die Verluste im Vergleich zu den gemessenen Ertragsminderungen auf Kuhställen sehr gering. In Ertragsgutachten werden für Süddeutschland Erfahrungswerte für die Verluste durch Verschmutzung von 0,5 % bis 1 % angesetzt.Probleme treten hier allenfalls durch lokale Quellen auf, z. B. Verschmutz-ungen in Autobahnnähe oder an Bahngleisen, oder sie sind durch zeitlich begrenzte Umwelteinflüsse wie durch Pollenflug oder Sandstürme bedingt. Anstelle von fest montierten Reinigungsanlagen sind hierfür mobile Reinigungssysteme, die an Traktoren befestigt sind, zweckmäßig.
