Billiger Solarstrom: geringe Degradation reduziert die Erzeugungskosten.

WissenschaftlerInnen aus 8 Ländern bestätigen unser „Photovoltaik Lebenszyklus Management“.

Degradation beseitigen – Lebensdauer der Photovoltaik verlängern – Stromkosten senken.

Materialermüdung, Qualitätsverlust, Modulschäden – eine Degradation von Photovoltaik Anlagen hat viele Gesichter. Degradation ist der Schlüsselfaktor wie hoch die Kosten für den erzeugten Solarstrom tatsächlich sind. Die Stromgestehungskosten lassen sich also insbesondere dadurch senken, dass man die Betriebslebensdauer der PV-Systeme gezielt verlängert. Folglich müssen wir zwingend die Verursacher von Qualitäts- und Funktionsverlust rechtzeitig beseitigen. Dadurch steigern sich Laufzeit und Wirtschaftlichkeit. Ein Forscherteam aus 8 Ländern hat nun die wichtigsten Faktoren für Degradation klar benannt.

Die maximale Beseitigung möglichst vieler Verursacher von Degradation steht ohnehin im Zentrum der Ökologischen Solarreinigung: unser komplettes Dienstleistungsportfolio vom taktischen Taubenschutz, der Schulung für Gutachter und Elektriker, die Ausbildung zum Photovoltaikbeauftragten und natürlich die unterschiedlichen Reinigungsangebote dienen ausschließlich der möglichst langen Lebensdauer von Photovoltaik Anlagen.Der Erhalt von Wert und Funktion einer Photovoltaikanlage bringt den maximalen wirtschaftlichen und ökologischen Nutzen.

1. Modulqualität: ausgereifte Technik, langjährige Produktgarantie

Billige Modulpreise sind kein Garant für günstigen Strom

Degradation durch schlechte Verarbeitung der Photovoltaik Modul Hersteller

Herstellungsfehler treten häufig erst nach 5-10 Jahren auf.

In der wissenschaftlichen Expertise der Forschungsgemeinschaft (*** Quellenangabe ganz unten) werden die wichtigsten Belastungsfaktoren, die sich auf die Degradation von Photovoltaik Modulen auswirken zusammengefasst: Einstrahlung von Frequenzen und Feldstärke, Temperatur, Feuchtigkeit, mechanische Belastung, Verschmutzung und Chemikalien.

Viele Modulhersteller haben ihre Hausaufgaben gemacht
Das natürliche UV und landestypische Klimafaktoren sind natürlich unveränderlich. Hier muss der Modulhersteller ganz einfach für die jeweilige Region spezifische Photovoltaik-Systeme in angemessener Qualität produzieren, die dann auch gemäß anerkannter Richtlinien zertifiziert sind. Denn während seiner kompletten Lebensdauer ist das PV-Modul einer Summe an Wechselwirkungen aller Umwelteinflüsse, den mechanischen Belastungen und einer Mixtur von Luftschadstoffen ausgesetzt. Diese Faktoren können zu einer allmählichen Abnahme der Leistung und bei Extremereignissen auch zu einem plötzlichen Ausfall der Stromerzeugung führen.

Herstellerseits gab es in den letzten Jahren gezwungenermaßen eine bemerkenswerte Lernkurve. Wenn man an die Mikrorisse in den Wafern denkt, abgelöste Rückseitenfolierung, Bypass-Diodenprobleme, lichtinduzierte Degradation usw. haben die Ingenieure in der Produktentwicklung viele Kinderkrankheiten der Modulbranche erfolgreich beseitigt. Nach wie vor hat der Markt jedoch noch immer sehr viel Luft nach oben und man hetzt in der Produktentwicklung schon wieder dem „größer, schöner, weiter“ der Marketingabteilungen hinterher. Mit der neuen Generation an „Hochleistungsmodulen“ ist verbraucherseits Vorsicht geboten.

2. Ursachen für Degradation: Logistik, Montage, Service, Umwelt

Mit Fachwissen und Kompetenz während des gesamten Lebenszyklus

chemisch-physikalisch reaktiver Schmutz bewirkt Korrosion

Degradation vom Solarglas durch Luftschadstoffe.

Um die Lebensdauer eines Photovoltaik Moduls tatsächlich signifikant zu erhöhen, müssen möglichst viele vermeidbare Faktoren für Materialverschlechterung ausgeschlossen werden. Hier ist die Wertschöpfungskette über den gesamten Lebenszyklus gefordert: vom Logistiker, Installateur, Elektriker, Solarreiniger, bis zum PV Betreiber, also verantwortlichen Stromerzeuger.

Wenn das Forscherteam nämlich mechanische Belastung als Ursache für Degradation aufführt sind nicht nur Hagel, Schnee und Sturm gemeint. Mechanische Belastung entsteht selbstverständlich auch bei unzureichender Versandverpackung der Module, bei ruppiger Installation, durch Laufen auf den Montageklammern beim E-Check und bei einer Reinigung mit Rotationsbürste oder zu schweren „Reinigungsrobotern“.

Insbesondere Verschmutzung und Chemikalien aus Luftschadstoffen sind Faktoren, die in der PV Branche fachlich noch immer nicht ausreichend verstanden und gewürdigt werden. Es müssen durchaus nicht die schlecht gefilterten Abgase eines industriellen Produktionsbetriebs sein, die materialaggressiv in das Solarglas einwirken. Bereits der Schadstoffeintrag einer heute üblichen, „normalen“ Luftverschmutzung bewirkt über Jahre hinweg Materialkorrosion im PV-System.

Der materialaggressive Mix aus Chemikalien, Feinstäuben und Gasen verursacht natürlich selten innerhalb eines Jahres bereits eine korrosive Materialveränderung. Das Gros der PV-Betreiber beauftragt die erste Reinigung jedoch erfahrungsgemäß erst nach 5 – 15 Jahren. Solch lange Zeiträume sind differenziert zu bewerten. Durch die speziellen Eigenschaften im technischen Aufbau des PV Panels steigt nach wenigen Jahren die Wahrscheinlichkeit für eine von außen verursachte Degradation signifikant. Auf schwach geneigten PV-Anlagen unter 15° kann Glaskorrosion durchaus bereits nach 2-3 Jahren mit bloßem Auge sichtbar eintreten.

3. Solarglas ist technologisch bedingt anfällig für Degradation.

Das PV-Modul ist der Bunsenbrenner im Chemielabor.

Verschmutzung durch Luftschadstoffe verursacht Korrosion

Stark reaktiver Schmutz stammt von Heizung, Verkehr, Schiene und produzierendem Gewerbe.

Solarglas ist – anders als eine Fensterscheibe – besonders anfällig für Materialkorrosion. Zum einen ist das spezielle Deckglas für Eigenschaften einer hohen Lichttransmission technologisch ganz anders aufgebaut als das übliche Fensterscheiben-Floatglas. Doch auch die Solartechnik im Photovoltaikmodul verursacht eine besondere Situation: sie versetzt das Glas in Temperaturbereiche von ca. 60°C – 80°C.

Auf dem Solarglas lagern sich über die Jahre Schmutz, also Luftschadstoffe an. Erinnern Sie sich noch an den Chemieunterricht, wenn chemische Reaktionen mithilfe des Bunsenbrenners provoziert wurden? Mit einsetzendem Sonnenschein steigt die Arbeitstemperatur im Solarglas an. Das provoziert eine Veränderung des Aggregatszustandes der im Schmutz enthaltenen Luftschadstoffe. Das PV-Modul zieht also tagtäglich die aufgelagerten Chemikalien von feuchtkalt hoch bis in den trocken-heißen Aggregatszustand. Dies bewirkt chemisch-physikalische Reaktionen und letztlich korrosive Veränderungen im betroffenen Material.

Sehr viele Luftschadstoffe sind aufgrund ihrer Zusammensetzung von Haus aus chemisch-physikalisch reaktiv. Deshalb ist eine Verschmutzung, die sich über Jahre hinweg aufbaut tunlichst zu vermeiden, weil dieser thermische Wechsel auf Dauer eine degradative Reaktion im Solarglas bewirkt. Die sensiblen Eigenschaften einer sehr guten Lichtdurchlässigkeit können verloren gehen, aber auch andere Materialeigenschaften wie Bruchlasttoleranzen können sich verändern.

Durch Herstellung und Materialaufbau weisen die Gläser sehr unterschiedliche Eigenschaften auf. Die Qualität mancher Modulhersteller ist resistenter, andere PV Module hingegen sind sehr empfindlich gegenüber Umwelteinflüssen.

4. Degradation durch Algen, Flechten, Moos und Pilze.

Pflanzenbewuchs wird noch immer unterschätzt.

Flechten und Moos auf Photovoltaikanlagen sind ein weit verbreitetes Problem.

Algen, Flechten, Moos und Pilze darf man nicht auf PV-Modulen dulden.

Man nennt es biogene Verschmutzung und meint den anfangs unscheinbaren Bewuchs durch Pilze, Algen, Moos und Flechten am Rahmenschlitz und auf dem Solarglas. Pflanzlicher Bewuchs ist ebenfalls ein direkt in die Modulmaterialien einwirkender degradativer Faktor. Pflanzenwachstum kann das Deckglas demineralisieren. Graben sich Flechten und Moos erst einmal in den Schlitz zwischen Glas und Rahmen hinein, marodieren sie die Eindichtung und im Laufe der Zeit kann die bekannte Randdelamination der kompletten Photovoltaikanlage auftreten. Durch Abschattung des stromerzeugenden Wafers bewirkt der Bewuchs thermische Abdrücke bis hin zum Hot-Spot-Schaden.

Luftschadstoffe und Pflanzenbewuchs sind beides gleichermaßen Verursacher von degradativer Materialveränderung und Modulschäden. Zumal sich beides voneinander abhängig entwickelt. In der Ökologischen Solarreinigung legen wir den Hauptaugenmerk auf die schwerer entfernbaren Pflanzen. Die fachgerechte und reale Entfernung von langjährigem Bewuchs aus den Rahmenschlitzen braucht Erfahrung und Know-How, lohnt sich jedoch für den Werterhalt und die lange Betriebslaufzeit, wie unsere Fallstudien zeigen. Ergänzend zur Reinigungsleistung bekommen unsere Kunden ein Label in Form einer Flechtenampel verliehen. Unsere Flechtenampel gibt einen kurzen Zustandsbericht der PV Anlage und falls erforderlich auch eine entsprechende Handlungsempfehlung.

Die Entfernung von Algen, Flechten, Moos, und Pilzen bewahrt also einerseits vor ernsthaften Modulschäden. Lässt man sogar präventiv erst gar kein Pflanzenwachstum an den PV Modulen aufkommen, bewahrt man das Material vor gravierender Degradation. Mit unserer Flechtenampel verleihen wir jeder Photovoltaikanlage unserer Kunden ein bildhaftes Sigel. Unsere Flechtenampel klassifiziert den biogenen Status der PV-Anlage und gibt dem Betreiber ein eindeutiges Feedback über den Verlauf einer der wichtigsten Faktoren für Degradation der PV-Anlage.

5. Nachhaltig gepflegte Photovoltaikanlagen kennen keine Degradation.

Die Verlängerung der Lebensdauer.

Seit mehr als 2 Jahrzehnten bieten wir Maßnahmen zur Verbesserung der Betriebslebensdauer von Produkten und speziell auch für Photovoltaikanlagen. Je holistischer der Ansatz, um so nachhaltiger sind auch die Ergebnisse. Im Bereich der Photovoltaik ging es mir ursprünglich eigentlich nur um die Prävention vor Modulschäden, weil zur damaligen Zeit die Modulqualität vielfach höchst zweifelhaft war und das Recycling von PV-Modulen noch ganz am Anfang. Letztlich haben wir in der tagtäglichen Arbeit erkannt, wie weitreichend man die Prävention begreifen kann: eine konsequent ökologische, fachmännische Photovoltaikreinigung kann die Degradation senken, die Erträge stabil im technisch maximalen Maximum halten, dabei die Gesamtwirtschaftlichkeit optimieren und schließlich die Stromgestehungskosten signifikant senken.

Je länger wir die PV Anlagen im Betriebsprozess halten, um so länger bewahren wir diese vor einer Abwanderung in die Recycling- und Abfallwirtschaft. Folglich dreht sich bei uns alles um die Verlängerung der Lebensdauer von Photovoltaik-Modulen, also um die möglichst lange, hocheffiziente, regenerative Stromerzeugung.

Das ist entscheidend wenn man die Klimaziele ernsthaft erreichen möchte, weil das Recycling der PV-Module noch immer viel zu aufwendig und teuer ist. Statt die Repowering-Wegwerf-Spirale immer weiter anzuheizen, ist es klüger den PV-Markt über eine wirtschaftliche Nachhaltigkeit abzukühlen. Denn möchte man ambitionierte Klimaziele nur annähernd mit regenerativen Energiequellen erreichen, brauchen wir beim PV-System eine hohe Qualität gekoppelt mit einer adäquaten kommerziellen Attraktivität. Was jeden von uns überzeugt, ist neben Umwelt- und Nachhaltigkeitsgedanken auch immer eine solide Wirtschaftlichkeit.

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***12 WissenschaftlerInnen aus acht Ländern haben den aktuellen Wissensstand bezüglich der Risikofaktoren von degradativer Qualitätsminderung an PV-Anlagen und der Entstehung von Modulschäden mit einer unfangreichen Publikation zusammengefasst. Titel: „Review of degradation and failure phenomena in photovoltaic modules“, AutorInnen: M. Aghaei, A. Fairbrother, A. Gok, S. Ahmad, S. Kazim, K. Lobato, G. Oreski, A. Reinders, J. Schmitz, M. Theelen, P. Yilmaz, J. Kettle, Quelle: Review of degradation and failure phenomena in photovoltaic modules