Wie lassen sich Agrophotovoltaik Anlagen fachgerecht reinigen?

Eine Chance für die Solarparkreinigung, denn konventionelle Reinigungsmethoden sind ungeeignet.

Möchte man Agrophotovoltaik reinigen, werden ganz andere methodische Anforderungen an das Reinigungshandwerk gestellt, als in den üblichen Photovoltaik Freiflächenanlagen. Werden diese technologischen Herausforderungen gemeistert, wird auch die Solarparkreinigung davon profitieren. Denn aktuell steckt die Reinigungsbranche international in der Sackgasse.

Weltweit geht es um die Entfernung von Wüstensand und um die Reinigung von allen anderen Schmutzarten. Es ist tatsächlich ein ernsthaftes Problem geworden diese riesigen PV Modulflächen überhaupt zu bewältigen, um die Solarerträge aufrechtzuerhalten. Aufgrund dieser Hilflosigkeit und aufgrund fehlender technologischer Alternativen hat sich in den letzten 5 Jahren trotz vielfältiger Kritik die Rotationsbürste durchgesetzt.

Internationale Studien belegen im Jahr 2017, dass die Schäden durch Reinigung mit Rotationsbürsten teuer geworden sind. Die Forscherteams empfehlen, bereits bei der Planung von Solarparks die Schäden durch Reinigung in der betriebswirtschaftlichen Kalkulation einzuplanen. Hiervon betroffen sind auch Reinigungssysteme mit rotierenden Bürsten, denen zuvor durch deutsche Prüfinstitute völlige Schadensfreiheit attestiert wurde.

Solarparks und Agrophotovoltaik Anlagen im Vergleich

übliche Photovoltaik Freilandanlagen

1. Photovoltaik Freilandanlagen
Herkömmliche Photovoltaik Freilandanlagen werden in der Öffentlichkeit kontrovers diskutiert, weil diese Flächen für 20-30 Jahre aus der landwirtschaftlichen Nutzung herausgenommen werden. Naturwissenschaftliche Studien belegen jedoch, dass sich die Biodiversität in deutschen Solarparks nach wenigen Jahren Betriebsdauer einstellt und sich auch seltene Pflanzen- und Insektenarten ansiedeln. Nach ca. 15 Jahren Nutzung als Solarpark haben sich die ehemals intensiv landwirtschaftlich genutzten Böden komplett regeneriert.

Die Betreiber von PV Freiflächenanlagen können mit einer verantwortungsvollen Bewirtschaftung ökologische Inseln der Artenvielfalt in der intensiv genutzten Agrarlandschaft gezielt fördern. In naturnah angelegten Solarparks sind die Montagegestelle ausreichend hoch gebaut, damit die Gräser erst nach der Samenreife gemäht werden müssen. Für den technischen Service genügt es wenn Laufgänge freigeschnitten werden. Für Magerwiesen gelten andere Konzepte, beispielsweise das einmalige Abweiden durch eine Schafherde. Ökologisch verantwortungsvolle Solarparkbetreiber verzichten auf den Einsatz von Pestiziden und Vollschotterung. Starthilfe für die Artenvielfalt kann man nach Inbetriebnahme leisten, indem man statt Bastardweidelgras lokal heimische Wildkräutermischungen ansäht.

1.1 Die Reinigung von Photovoltaik Freilandanlagen
In der Freifläche sind die gleichen PV Module verbaut wie auf Gebäuden. Es gelten dieselben Anforderungen an das Reinigungshandwerk. Riskante Reinigungsgeräte und Methoden wurden in anderen Fachbeiträgen ausführlich beschrieben. Grundsätzlich ist der Einsatz von Reinigungschemie, auch der biologisch abbaubaren Reinigungsmittel in der Solarreinigung kritikwürdig. Aufgrund des Trocknungsverhaltens von PV Modulen verbleiben zu viele Chemikalien auf dem Solarglas und in den Rahmenschlitzen und schieben die Degradation an, also eine wertschädigende Reinigungsmethode. Die meisten Regenrinnen sind nicht an die Kläranlage angeschlossen. Die Solarreinigungschemie wird unmittelbar in das Grundwasser oder den Vorfluter eingeleitet. Dies ist eine Umweltstraftat. Die Reinigung mit wirkstoffhaltigen Reinigungsmitteln im Solarpark ist ethisch verwerflich und de jure verboten.

Agro Photovoltaikanlagen mit Doppelnutzung

2. Agro Photovoltaikanlagen:
Agro PV Anlagen vereinen solare Energieerzeugung und landwirtschaftliche Nutzung. Sie steigern die Landnutzungseffizienz um mehr als 60%. Agro Photovoltaik überwindet den Konflikt von Landwirtschaft und Energieerzeugung. Die Photovoltaikanlage wird auf sehr hohen Gestellen installiert, so dass die Ackerfläche darunter parallel landwirtschaftlich genutzt werden kann. Es gibt bereits seit den 1980er Jahren intenational wissenschaftlich begleitete Pilotprojekte und funktionierende Eigeninitiativen zur ressourceneffizienten Landnutzung. In Süddeutschland wurde im März 2016 von der Demeter-Hofgemeinschaft Heggelbach am Bodensee ein Agrophotovoltaik-Prototyp mit 194 KWp Leistung in fünf Metern Höhe montiert. Das entspricht dem Strombedarf von 62 Haushalten. Das Fraunhofer und das Wuppertal Institut begleiten das Projekt. Erklärtes Projektziel ist die Entwicklung der APV-Freiflächenanlagen-Technologie zu einem marktfähigen Produkt und eine anschließende Markteinführung der Agrophotovoltaik. Unter den Modulen wachsen Klee, Kartoffeln, Weizen und Sellerie. Mit einem eigens entwickelten und patentierten Verfahren werden die bifacialen PV Module so ausgerichtet, dass der Acker gleichmäßig beleuchtet wird und der Solarertrag möglichst hoch ist. Weitere Informationen finden Sie auf der Internetseite der Hofgemeinschaft Heggelbach.

2.1 Service in Agro Photovoltaikanlagen:
Bei der Weiterentwicklung der heutigen „Prototypen Agro PV“ zur Marktreife muss zwingend das Thema Service und Reinigung berücksichtigt werden. Für die technische Betriebsführung und Servicetätigkeiten an APV Anlagen in 5 Meter Höhe bei gleichzeitiger Nutzung im Landbau sollte wegen möglicher Flurschäden kein Einsatz von Hubsteigern zwingend erforderlich sein.

2.2 Reinigung in Agro Photovoltaikanlagen:
In konventionellen Solarparks kennt man die Verschmutzungsproblematik nach ein paar Jahren Laufzeit. Hier muss wegen Verschmutzung über den Windeintrag und wegen Ansiedelung von Algen, Pilzen, Flechten und Moosen gereinigt werden. APV-Anlagen verschmutzen zusätzlich durch die darunterliegende landwirtschaftliche Nutzung. Die Verwendung von bifazialen Photovoltaikmodulen stellt ganz neue Anforderungen an die Reinigungstechnik, weil dieser Modultyp auf der Vorder- und Rückseite gereinigt werden muß. Die PV Module sollen auf der Rückseite immerhin 30% der Lichtaufnahme generieren. Das Material der Rückwand ist bei manchen bifazialen Modulen aus Glas, bei anderen aus einer weißen Folie gefertigt. Meist ist eine IP 67 Anschlußdose angebracht. Dies sind Herausforderungen für jede Reinigungsmethode.

3. Die Agrophotovoltaikreinigung ist eine Herausforderung für das Reinigungshandwerk:
Bringt man etwas fachliches Basiswissen aus der Reinigungs- und Photovoltaikbranche mit, kann man sehr schnell erkennen dass die fachmännische Reinigung herkömmlicher Photovoltaikanlagen keine einfache Sache ist. Der „Leitfaden für eine fachgerechte und real schadensfreie Solarreinigung“ gibt ausreichend fachliche Hinweise, um die praktische Ausführung adäquat anzupassen. Bei Agro-Photovoltaikanlagen können die üblichen Reinigungsgeräte und Reinigungsmethoden nicht angewandt werden.

3.1 Frontglas und Rahmenschlitze:
Das Frontglas und die Rahmenschlitze können mit einer geländegängigen Arbeitsbühne außerhalb der landwirtschaftlichen Saison gereinigt werden. Hier gelten die üblichen Grundsätze einer schadensfreien Solarreinigung: eine fachgerechte PV Reinigung verwendet keine riskanten und zweifelhaften Methoden. Die Verwendung von Rotationsbürsten und entmineralisiertem Wasser ist nicht empfehlenswert. Die Verwendung von wirkstoffhaltigen Reinigungsmitteln, auch sogenannt biologisch abbaubaren Reinigern im Aussenbereich ist eine Umweltstraftat.

3.2 Modulrückseite, Aluminiumrahmen und elektrische Anschlußdose:
Die Modulrückseite von bifazialen PV Modulen ist mit ca. 30% des Gesamtstromertrags eine tragende Säule in der Ertragsprognose von Agrofotovoltaikanlagen. Die Aluminiumrahmen sollen über Lichtreflektion die Lichtaufnahme zusätzlich optimieren. Schmutzauflagerung durch die Feldarbeit und den Lufteintrag werden den Wirkungsgrad der Agro PV Module reduzieren. Sowohl Regen, als auch Tropf- und Kondenswasser werden die Ansiedelung von pflanzlichem Wachstum begünstigen. Hier lässt sich nicht mit den üblichen Bürstensystemen reinigen. Konstruktive Hemmnisse wie Träger und Traversen behindern zusätzlich eine effiziente Reinigung der Photovoltaikanlagen. Bei der Weiterentwicklung der gängigen Konstruktionen von Agro Photovoltaikanlagen sollte deshalb darauf geachtet werden, dass man die Modulrückseiten bauseits gut erreichen kann, um einer innovativen Reinigungstechnologie die Chance einer effizienten Reinigung zu ermöglichen.

 

Tipp:
Der Redaktion ist ein deutsches Unternehmen namentlich bekannt, die aktuell einen Prototypen für die kontaktfreie PV Reinigung von Agro Photovoltaikanlagen entwickelt. Die Reinigungstechnologie nutzt ein neuartiges Niedrigstdruck-Verfahren, das explizit auf die schadensfreie Reinigung von Photovoltaikanlagen ausgerichtet sein soll.

Bewertung:
In dieser speziellen kontaktfreien Reinigungsmethode kann die Lösung für eine werthaltige maschinelle Reinigung der PV Modulrückseite liegen. Unabhängig davon, ob die PV Module in Glas-Glas Ausführung, oder mit transparenter Folie aufgebaut sind. Auch bei alterungsbedingter Degradation der IP 67 Anschlußdosen. Selbst die Rahmeninnenseiten sollen mit dieser innovativen Technologie rückseitig zu reinigen sein. Möglicherweise ist diese technische Innovation sogar ein Ausweg aus der Sackgasse für die Reinigung aller Photovoltaik Freiflächenanlagen.

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