Reinigung von Solaranlagen auf Ställen

Das vorliegende Merkblatt soll zunächst auf den grundsätzlichen Reinigungsbedarf und verschiedene Verschmutzungsarten und Reinigungsprinzipien eingehen. Anschließend wird eine Auswahl der am Markt erhältlichen Reinigungssysteme miteinander verglichen. Vor einer Reinigung zu beachten sind die Garantiebedingungen und Anwendungsempfehlungen der Komponentenhersteller. Die erforder­lichen Anforderungen an die Arbeitssicherheit sind ebenfalls zu beachten.

Wie häufig müssen Photovoltaikanlagen gereinigt werden?

Die Reinigungshäufigkeit ist sehr stark von den örtlichen Gegebenheiten und letztendlich vom Verschmutzungsgrad der Anlage abhängig.

Sinkt der Ertrag tiefer als die Kosten der Reinigung, ist es stets wirtschaftlich, eine Reinigung vorzunehmen.

Oftmals empfiehlt sich die Reinigung zweimal jährlich durchzuführen: einmal nach der Blütezeit (Verschmutzung durch Pollen und Blütenstaub) und einmal nach der Ernte (Verschmutzung durch aufgewirbelten Staub).

Anlässe für eine häufigere Reinigung sind lange Trockenperioden, in der Nähe befindliche Futtermittelanlagen oder Industrieanlagen sowie Abluftanlagen auf Geflügel- und Schweineställen.

Woran erkennt man, dass eine Anlage gereinigt werden muss bzw. an Leistung verliert?

• Optische Betrachtung: bei sehr starker optischer Verschmutzung (Staub, Pollen, Futtermittelreste, Vogelkot, Moose und Flechten).
• Vergleich mit Einspeisevergütung des Vorjahres: aufgrund der wechselnden Wetterverhältnisse jedoch sehr schwierig.
• Vergleich mit benachbarten Anlagen: häufig vergleichen Landwirte die Entwicklung des Ertrags ihrer Anlage untereinander. Dadurch werden Wettereinflüsse weitestgehend relativiert.
• Datenlogger: immer mehr Photovoltaikanlagen werden mit Datenloggern oder Fernüberwachung ausgestattet. Damit lassen sich die Erträge der Anlage sehr komfortabel kontrollieren.
• Vergleichsmessung durch Testreinigung: ein String wird gereinigt und anschließend der gereinigte mit dem nicht gereinigten String am Wechselrichter verglichen. Dadurch können wetterbedingte Einflüsse ausgeschlossen werden.

Die Reinigung ist als wirtschaftlicher Faktor sowohl für den Werterhalt der Anlage als auch für die Amortisation der Investition wichtig. Oftmals fehlt jedoch die Berücksichtigung von möglichen Leistungseinbußen durch Verschmutzungen bei der Investitionsentscheidung oder bei der Kalkulation.

3.1    Verschmutzungsarten

Welche Verschmutzungen sind auf PV-Modulen relevant?

Die Verschmutzungen auf PV-Modulen sind neben Vogelkot in erster Linie vom Ursprung der Stäube und Aerosole aus der Umgebung abhängig. Meist sind dies in der Landwirtschaft Stäube aus dem Stall, von Futtermitteln, durch die Verwendung von Einstreu, durch feine Sandpartikel oder durch Ernterückstände. Die Stäube bestehen hautsächlich aus organischen Verbindungen (Fette, Kohlenhydrate, Proteine) und mineralischen Rückständen (Asche, Ruß etc.). In welchen Anteilen die Inhaltsstoffe auf ­einem Stalldach anzutreffen sind, hängt in hohem Maße von der Tierart und der Haltungsform, insbesondere des Einstreumanagements, ab. Nach DLG-eigenen Untersuchungen verschiedener Verschmutzungen im Stallaußenbereich variierten die Rohascheanteile zwischen 12 – 20 %, Roh­protein­anteil zwischen 35 – 60 % und Rohfettanteil zwischen 6 – 10 %. Dies deckt sich weitestgehend auch mit anderen Literaturangaben.
Wird bei der Reinigung hartes Wasser verwendet, ist gegebenenfalls auch mit Kalkablagerungen zur rechnen (siehe Kapitel 3.4).

Wann empfiehlt sich die Verwendung eines Reinigungsmittels?

• Bei fetthaltigen Verschmutzungen (vor allem bei Anlagen auf Geflügel- und Schweineställen)
• Bei hartnäckigen Verschmutzungen wie Vogelkot
• In Regionen mit hartem, kalkhaltigem Wasser (ca. ab 8 °dH / 1,5 mmol/l) zur Enthärtung.

Was ist bei der Verwendung eines Reinigungsmittels zu beachten?

Grundsätzlich eignen sich saure Reinigungsmittel bei anorganischen Verschmutzungen wie Kalkablagerungen. Alkalische Reiniger oder neutrale Mittel mit hohem Tensidanteil werden bei fett- und proteinhaltigen Verschmutzungen eingesetzt. Wichtig ist allerdings, stets die Materialverträglichkeit des jeweiligen Produktes zu beachten. Hierbei geht es nicht nur um das Modul selbst. Das Reinigungsmittel kann auch die Modulbefestigung oder das Dach angreifen.

So gilt in jedem Fall: Nur vom Hersteller freigegebene Produkte einsetzen!

Ein weiterer Aspekt ist die Umweltverträglichkeit: Es ist im Einzelfall zu prüfen, wo die Reinigungslösung abließen kann, z. B. in die Güllegrube oder in die Wiese. Die Inhaltsstoffe des Reinigungsmittels müssen ökologisch und ggf. auch für die Ausbringung als Gülle auf dem Feld unbedenklich sein.

Welches Wasser eignet sich am besten für die Reinigung?
Es sind viele Wasserarten im Gespräch: Leitungswasser, Regenwasser, Brunnenwasser, enthärtetes Wasser, entmineralisiertes Wasser, Osmosewasser.

In Regionen mit weichem, kalkarmem Wasser (bis ca. 8 °dH / 1,5 mmol/l) kann Leitungswasser in der Regel problemlos zur Reinigung eingesetzt werden.

In Regionen mit hartem, kalkhaltigem Wasser (ab ca. 8 °dH / 1,5 mmol/l) sollte zusätzlich ein Reinigungsmittel oder ein Wasserenthärtungssystem eingesetzt werden. Wird weder ein Reinigungsmittel noch ein Wasserenthärtungssystem eingesetzt, bleiben nach der Abtrocknung der gereinigten Module Kalkflecken auf der Oberfläche zurück, die ebenfalls die Leistung des Moduls herabsetzen können.

Üblicherweise liegt die Wasserhärte von Regenwasser nahe null. Dadurch eignet sich auch Regenwasser prinzipiell zur Reinigung von Photovoltaikanlagen. Eine Wasserprobe des Regenwassers ist allerdings unerlässlich, da es beim Auffangen und Speichern des Wassers zu Verunreinigungen kommen kann. Dies gilt auch für Brunnenwasser, da hier häufig erhöhte Mangan- und Eisengehalte vorkommen können.

Bei der Nutzung von Regen-/Brunnenwasser empfiehlt sich stets die Verwendung eines Wasserfeinfilters am Geräteeingang.

Die Herstellerangaben für das zu verwendende Wasser sind zu beachten.

Was hilft gegen Kalkflecken?
Sollte nach dem Auftrocknen der Module Kalkflecken zurückbleiben, empfiehlt sich bei der nächsten Reinigung der Einsatz eines säurehaltigen Reinigungsmittels oder einer Wasserenthärtungsanlage.

Wie bestimmt man die Wasserhärte vor Ort?
Die lokale Wasserhärte kann bei dem jeweiligen Wasserversorger erfragt werden. Alternativ können Schnelltests verwendet werden.

Heiß- oder Kaltwasser, womit reinigt man am besten?
In den meisten Anwendungsfällen ist eine Reinigung mit Kaltwasser völlig ausreichend. Die meisten Systeme arbeiten vor allem mit mechanischer Reinigungskraft, wie rotierenden Bürsten oder hohem Wasserdruck. Der Großteil der Verschmutzungen (Emissionsverschmutzungen, Staub, Pollen, Vogelkot, Moose und Flechten) kann meist so entfernt werden.

4.1.1     Flächenleistung

Die tatsächliche Flächenleistung hängt von vielen Einflussfaktoren ab. Die in der Übersicht angegebenen Werte sind somit als Durchschnittswerte zu sehen.

Entscheidende Einflussfaktoren:

• Erfahrung des Anwenders
• Nach mehrmaliger Anwendung steigt die Flächenleistung durch eine verbesserte Handhabung deutlich an.
• Rüstzeiten für den Auf- und Abbau
• Reinigungsmethode von oben oder von unten:
  Erfahrungsgemäß ist bei einigen System von oben eine höhere Flächenleistung erzielbar.
• Beschaffenheit der Photovoltaikanlage, Dachneigung und Modulaufbau
• Verschmutzungsgrad der Photovoltaikanlage
  Bei stark verschmutzten Anlagen kann mehrfaches Reinigen erforderlich sein.
• Bei Teleskopsystemen: Länge der Teleskopstange
  Je weiter diese ausgefahren wird, desto geringer die Flächenleistung wegen der schlechteren Handhabbarkeit der Teleskopstange. Bei sehr großen Anlagen bietet es sich daher an, die Hälfte der Anlage von oben und die andere Hälfte von unten zu reinigen.

4.1.2 Qualität

Das Borstenmaterial von Reinigungssystemen mit Bürsten ist prinzipiell sehr weich. Kratzer auf den Modulen werden somit vermieden. Allerdings ist zu beachten, dass die Bürsten nicht im ausgeschalteten Zustand über trockene, verschmutzte Module geschoben werden. Schmutzpartikel könnten so Kratzspuren verursachen. Rotierende Bürsten schleudern Wasser nach außen und sorgen somit für eine Vorwässerung der benachbarten Module. Dies löst den Schmutz an und beugt in gewissem Umfang Kratzspuren vor.

Bei Verwendung dieser Reinigungsmethoden erlischt bei den meisten Modulherstellern der Garantieanspruch. Dichtungen, elektrische Leitungen oder Bauteile können beschädigt werden und Wasser in das Modulinnere ein­dringen. Vor einer Reinigung mit Hochdruck­systemen muss geklärt sein, ob der Modulhersteller diese Reinigungsverfahren zugelassen hat.

Was ist das beste Reinigungsverfahren?
Grundsätzlich kann die manuelle oder halbautomatische Reinigung auf zwei Arten durchgeführt werden. Die Reinigung kann direkt vom Dachfirst erfolgen, in dem der Anwender per Klettergurt gesichert wird und die Module oben stehend nach unten hin reinigt. Alternativ können die Module von unten nach oben gereinigt werden, während der Anwender auf einer Arbeitsbühne (Hubsteiger oder Gerüst) in Traufhöhe arbeitet.
Eine Einweisung vom Hersteller oder Händler ist für den Anwender empfehlenswert.

Es sollte auf eine gute Handhabbarkeit des Reinigungssystems geachtet werden. Sowohl die Reinigung von einer Arbeitsbühne in Höhe der Traufe als auch das Reinigen auf dem First stehend sollte gut beherrschbar sein und gute Reinigungsergebnisse erzielen.

Ebenfalls ist darauf hinzuweisen, dass eine erhöhte Rutschgefahr beim Reinigen auf dem First durch spritzendes Wasser entsteht. Hierbei sollten geeignete Schuhe getragen und für einen sicheren Stand gesorgt werden.

Wie lang darf eine Teleskopstange sein?
Es ist zu beachten, dass das Reinigen mit manuellen und halbautomatischen Systemen (z. B. rotierende Bürsten) einen gewissen Kraftaufwand bedarf. Der Aufwand nimmt mit der Länge der verwendeten Teleskopstange stark zu. Aus diesem Grund empfiehlt es sich, bis zu einer Länge von etwa 8 m zu reinigen und nur in Ausnahmefällen mit einer längeren Stange zu arbeiten. Die Erfahrungen bei praktischen Tests haben gezeigt, dass die Möglichkeit des Durchhängens der Stange bei einer großen Länge besteht, so dass die Bürste oder die Wischer ggf. nicht mehr flach auf den Modulen aufliegen können.

Um den Kraftaufwand zu verringern und ein besseres Handling zu gewährleisten, sollte nur gerade gereinigt werden, d. h. die Teleskopstange verläuft parallel zum Ortgang und der Anwender steht direkt hinter der Stange.

Kann man die Reinigung alleine durchführen?
Es ist ratsam, die Reinigung mit zwei Personen durchzuführen. Hierbei bedient eine Person das Reinigungsgerät während die andere für unterstützende Handgriffe zuständig ist, wie beispielsweise das Bedienen des Hubsteigers, das Nachführen von Schläuchen oder das Bedienen des Hochdruckreinigers. Das Arbeiten zu zweit erleichtert die Reinigung und erhöht die Sicherheit.

Bei welcher Dachneigung kann vom Dach aus gereinigt werden?
Vor Beginn der Reinigungsarbeiten muss die Dachneigung beachtet werden. Die Erfahrungen haben gezeigt, dass eine Reinigung auf dem Dachfirst stehend bis 40 ° Dachneigung möglich ist. Allerdings wird die Reinigung mit zunehmender Dachneigung deutlich anstrengender und birgt ein höheres Gefahrenpotenzial. Die Dachneigung muss unbedingt in die Entscheidung, welches Reinigungsverfahren verwendet werden soll, mit einfließen.

Zu welcher Tageszeit sollte die Reinigung durchgeführt werden?
Ein sehr wichtiger Punkt, der bei der Reinigung von PV-Modulen generell beachtet werden muss, ist der Temperaturunterschied zwischen den Modulen und dem Wasser. Dieser Unterschied darf nicht zu groß sein, da es sonst zu sehr hohen Spannungen in der Glasoberfläche und im schlimmsten Fall zum Riss des Glases kommen kann. Diese irreparable Beschädigung ist unbedingt zu vermeiden. Generell sollte die Reinigung nur morgens oder abends und/oder bei Bewölkung erfolgen, da zu diesen Zeitpunkten die Modultemperatur am geringsten ist. Optional ist die Wassertemperatur an die Modultemperatur anzupassen. Hierbei ist die Maximaltemperatur für das Reinigungssystem zu beachten.

Hinweis: Ein PV-Modul kann im Betrieb Temperaturen von bis zu 80 °C erreichen.

DLG-Prüfberichte

• DLG Prüfbericht 6103F
• DLG Prüfbericht 6184F
• DLG Prüfbericht 6218F

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