Teststand simuliert Modulverschmutzung in der Wüste

Am Soiling-Teststand lässt sich simulieren, wie Solarmodule in der Wüste verschmutzen. (Foto: Fraunhofer CSP)
Am Soiling-Teststand lässt sich simulieren, wie Solarmodule in der Wüste verschmutzen. (Foto: Fraunhofer CSP)
06.07.2017

Hitze, Staub und Sand sind die Begleiterscheinungen hoher Solarstrahlung in Wüstengebieten. Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP hat mit Partnern ein Verfahren entwickelt, mit dem sich das Verschmutzungsverhalten von Modulen im Labor simulieren lässt. Klemens Ilse vom Fraunhofer CSP erhielt dafür den Best Student Paper Award der Fachtagung IEEE PVSC 44.

Solarmodule sind beim Betrieb in Wüstenregionen nicht nur wegen der UV-Einstrahlung und der großen Temperaturschwankungen großen Belastungen ausgesetzt. Auch die als „Soiling“ bezeichnete Verschmutzung ist eine Herausforderung. Der Wind weht Sand und Staub auf die Oberflächen, wo sich durch Taubildung festen Ablagerungen bilden – mit der verringerten Lichtabsorption schmilzen auch die Erträge der Solarparks.

„Verschmutzte Module werden derzeit in erster Linie mechanisch gereinigt, etwa durch Abwischen, mit Besen oder durch Reinigungsroboter. Eine bessere Lösung wären optimierte Oberflächen der Module, die dafür sorgen, dass Staub und Sand erst gar nicht stark anhaften können und natürliche Reinigungsmechanismen wie zum Beispiel Wind besser wirken. Bei der Entwicklung der dafür passenden Materialien wollen wir helfen«, sagt Klemens Ilse, der am Fraunhofer CSP gerade seine Doktorarbeit zur Verschmutzung von Solarmodulen in Wüstengebieten schreibt.

Die Wissenschaftler wollen das Verschmutzungsverhalten zunächst genauer verstehen. Um Fragen zur Struktur der Partikel, ihrer Reaktion mit dem Deckglas und zum Einfluss von Feuchtigkeit zu klären, wurde am Fraunhofer CSP in Kooperation mit der Hochschule Anhalt ein Soiling-Teststand aufgebaut. »Damit können wir sowohl das Verstaubungsverhalten von beschichteten Glasproben als auch die Betauungsvorgänge realistisch im Labor nachstellen«, erklärt der 27-jährige Physik-Doktorand, der die Simulation in einem Aufsatz dargelegt hat, für den er im Rahmen der Fachtagung IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC) 44 in Washington mit dem Best Student Paper Award ausgezeichnet wurde.

Demnach entsprechen die Daten aus dem Labor recht genau den Daten aus einem fünfmonatigen Vergleichstest in der chilenischen Atacama-Wüste. Allerdings benötigt man im Labor nur wenige Stunden, um die gewünschten Ergebnisse über Verschmutzungsmuster oder Aufbau der Staubschichten zu erhalten. Die Wissenschaftler erhoffen sich eine beschleunigte Entwicklung optimierter Oberflächengläser.

Der Verein Deutscher Ingenieure VDI und das Deutsche Institut für Normung DIN haben einen Normungsausschuss für einheitliche Standards von Verstaubungstests gegründet, in dem Klemens Ilse die Federführung hat. Basierend auf den Empfehlungen dieses Ausschusses plant die Topas GmbH mit Sitz in Dresden, einen Teststand zu entwickeln.

Ralf Ossenbrink / Fraunhofer CSP

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