TEIL C

Entwicklung der photovoltaischen Nutzung 2012 (c)

Weiter geht es mit dem Thema Verschmutzung und Reinigung von PV-Anlagen.

Die 2014 von Franz Ehleuter in Lachen im Allgäu gegründete SunBrush mobil GmbH bezeichnet sich als „weltweit führender Hersteller von mobilen Reinigungssystemen für Solaranlagen“.

Auch Reinigungsgeräte für Gebäudefassaden werden entwickelt, produziert und vertrieben. Die Firma betreibt ein eigenes Testzentrum und unterhält eine Forschungskooperation mit dem Institut für Energie- und Antriebstechnik der Fachhochschule Ulm.

Mit Gründung der SunBrush USA in Nevada betritt das Unternehmen Anfang 2021 den nordamerikanischen Markt, nachdem schon im Vorjahr das erste System nach Chile geliefert worden war. Eine per Funksteuerung betriebene Reinigungslösung für für kommerzielle Aufdach-Solarsysteme, die 10.000 m² pro Stunde reinigen kann, wird im Oktober 2024 unter dem Namen TrackFlex vorgestellt.

Bei dem Vulkanausbruch auf La Palma vom September 2021, der bis zum Dezember geht und als der längste bekannte Ausbruch eines Vulkans auf der Kanarischen Insel gilt, wird die aus etwa 5.000 PV-Modulen bestehende 1 MW PV-Anlage im Gebiet Las Manchas von El Paso durch eine 1 m dicke Schicht Vulkanasche bedeckt, wie auf dem erschreckenden Foto zu sehen ist, das die Tageszeitung Nius dem Fachblog pv-magazine.com zur Verfügung gestellt hat.

Es ist natürlich der Extremfall einer ,Verschmutzung’, bedeutet aber gleich mehrere Probleme: Das Gewicht der Asche kann für die Struktur zu schwer sein, scharfe Aschepartikel oder kleine Steine in der Asche können das Modulglas zerkratzen, und ebenfalls in der Asche enthaltene Säuren oder Schwefelverbindungen können eine Korrosion der Rückwandplatten verursachen.

Feuerwehrleute versuchen, die Dächer der nahegelegenen Häuser zu reinigen, um zu verhindern, daß der Wind noch mehr Asche auf die Paneele bläst. Bevor sie zum Standort zurückkehren und mit der Reinigung und Bewertung der entstandenen Schäden an der PV-Anlage beginnen können, müssen sie darauf warten, daß die Eruptionen nachlassen. Möglicherweise muß das Projekt von Grund auf neu aufgebaut werden.

Im November 2021 veröffentlicht eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Anish Tuteja, die aus Wissenschaftlern der University of Michigan, der University of Alaska und den Sandia National Laboratories des US-Energieministeriums besteht, einen Artikel über eine neu entwickelte Beschichtung, die die großflächige Schnee- und Eisräumung bei Solaranlagen durch eisphobe Oberflächen mit geringer Grenzflächenzähigkeit erleichtert, und dies bei Temperaturen von bis zu -35°C.

Die nur 50 μm dicke Beschichtung besteht aus einer optisch transparenten Oberfläche, die sowohl eine extrem niedrige Grenzflächenfestigkeit als auch eine hohe Zähigkeit gegenüber Eis aufweist. Hergestellt wird sie mit einer Lösung aus mittelkettigem Triglyceridöl (MCT), um zwei gängige industrielle Polyvinylchloride, MC2 bzw. MC6, in Form einer dünnen Polymerbeschichtung zu plastifizieren.

Bei Tests an einer netzgekoppelten PV-Anlage in Fairbanks, die in den Wintern 2019 und 2020 über insgesamt 77 Tage laufen, werden die beiden Lösungen auf das Glas der Moduloberfläche und den strukturellen Rahmen aufgetragen, wobei 16 Exemplaren der 2 x 1 m großen Module zum Einsatz kommen. Dabei wird der Nachweis erbracht, daß die neuen Oberflächen verschiedene Formen von Schnee und Eis von im Feld installierten Solaranlagen über mehrere Wochen hinweg bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt ablösen können, was zu einer erheblichen Steigerung der Stromerzeugung führt.

Die unbeschichteten Paneele hingegen blieben während des Testzeitraums vollständig von Schnee und Eis bedeckt und konnten fast keinen Strom erzeugen. Auch die durch Wind verursachte Schneeräumung war während der Tests minimal, da nur Winde mit sehr geringer Geschwindigkeit registriert wurden.

Die optisch transparenten Oberflächen sind leicht skalierbar und können in Gebieten mit anhaltendem Schneefall in großem Umfang eingesetzt werden. Die Wissenschaftler schätzen die Materialkosten auf weniger als 1 $/m². Weitere Anwendungsbereiche der Beschichtung sind z.B. Windschutzscheiben für Autos, LIDAR-Abdeckungen für autonome Fahrzeuge und optische Sensoren für kalte Klimazonen.

Der Titel des Artikels lautet ,Facilitating Large-Scale Snow Shedding from In-Field Solar Arrays using Icephobic Surfaces with Low-Interfacial Toughness’. Als nächstes ist geplant, weitere Experimente durchzuführen, bei denen die Beschichtung einige Jahre lang auf Solarpaneelen im Freien getestet wird.

Bereits im Juli 2022 wird über Feldversuche in Alaska berichtet, die zeigen, daß beschichtete Module im Vergleich zu unbeschichteten Modulen 85 % mehr Energie erzeugen können. Die bisherigen Daten zeigen auch, daß die Beschichtung auf Polymerbasis ihre Eis- und Schnee-Abweisungsleistung über mehrere Monate beibehält.

Gleichermaßen mit dem Ziel, die negativen Auswirkungen von Schnee und Eis auf Solaranlagen zu verhindern, testen Forscher der Research Institutes of Sweden AB (RISE) um Arvid Olofsson derzeit drei Arten von Beschichtungstechnologien, wie im März 2022 berichtet wird. Dies sind hydrophobe (HP), superhydrophobe (SHP) sowie glatte, flüssigkeitsdurchströmte poröse Oberflächen (Slippery Liquid-Infused Porous Surfaces, SLIPS).

Während das HP-Konzept auf einer glatten Oberfläche beruht, wird der SHP-Effekt durch die Bildung von Lufteinschlüssen zwischen der Oberfläche und der Schnee- oder Eisschicht erzielt, was eine geeignete Oberflächenstruktur erfordert. Bei der SLIPS-Technologie kommt die Schnee- oder Eisschicht mit einem Schmiermittel in Berührung, das durch die poröse Struktur der Beschichtung an Ort und Stelle gehalten wird.

Jede Art von Beschichtung hat ihre Vor- und Nachteile. HP- Beschichtungen zum Beispiel sind haltbar und im Handel erhältlich, aber weniger leistungsfähig, während ein Nachteil von SHP- Oberflächen ist, daß die Oberflächenstruktur leicht beschädigt werden kann, wenn sie z.B. bei der Eisbeseitigung Abrieb ausgesetzt ist. Wenn dies geschieht, gehen die SHP-Eigenschaften verloren und der Effekt könnte sich sogar umkehren, so daß Wassertropfen und Eis noch härter sitzen bleiben als auf einer unbeschichteten glatten Oberfläche.

Was die SLIPS-Oberflächen anbelangt, so wurden in früheren Forschungsarbeiten extrem niedrige Werte für die Eisanhaftung nachgewiesen, aber die Herausforderung besteht darin, der Verarmung des Schmiermittels mit der Zeit zu widerstehen.

Ziel der aktuellen Arbeiten ist es, die Eisanhaftung im Vergleich zu herkömmlichem Modulglas zu halbieren und dabei eine Lichtdurchlässigkeit von 96 % zu gewährleisten. Idealerweise sollte die Beschichtung auch chemisch und mechanisch robust sein und eine Lebensdauer haben, die der des PV-Moduls entspricht. Das Forschungsprojekt befindet sich jedoch in einer frühen Phase, und als nächstes sollen noch in diesem Jahr die verschiedenen Beschichtungstechnologien sowohl im Labor als auch durch Freilandexperimente in Norrland, der nördlichsten Region Schwedens, weiter erforscht werden.

Im selben Kontext soll hier auch die im Mai veröffentlichte und im Netz einsehbare Studie ,Enabling Renewable Energy Technologies in Harsh Climates with Ultra-Efficient Electro-Thermal Desnowing, Defrosting, and Deicing’ erwähnt werden, in der Wissenschaftler der University of Illinois Urbana-Champaign über die Entwicklung eines multifunktionalen Beschichtungsmaterials berichten, mit dem sich Schnee, Frost und Eis von PV-Modulen durch die sogenannte Gepulste Joule-Erwärmung (Pulsed Joule Heating) entfernen lassen.

Im Vergleich zur reinen Joule-Erwärmung, die für die Durchführbarkeit der vorgeschlagenen Technologie zu energieaufwendig wäre, werden durch die gepulste Erwärmung der Energieverbrauch und die für das Auftauen und die Schnee- und Eisentfernung erforderliche Zeit drastisch reduziert.

Zur Umsetzung wird auf das Glas der Module mit einer einfachen und gut skalierbaren Methode eine superhydrophobe  Beschichtung aufgetragen. Dabei wird zunächst eine nanometerdicke Aluminiumschicht (Al) auf das Deckglas aufgebracht, das anschließend in heißes deionisiertes Wasser getaucht wird, um Aluminiumoxid (AlO(OH))-Nanostrukturen zu erzeugen. Dabei kann die Dichte und Porosität der Nanostrukturen durch Variation der Eintauchzeit und -temperatur während der Herstellung verändert werden.

Der Film wird nach der hydrothermalen Behandlung optisch transparent, und da die Oberflächenrauheit unter 30 nm bleibt, verursacht sie keine Streuung des sichtbaren Lichts. Als Folienschicht für die Joule-Heizung wird Indiumzinnoxid (ITO) verwendet, aufgrund seiner bemerkenswerten optischen Durchlässigkeit von über 85 % sowie bestimmter elektrischer Eigenschaften.

Die Dünnschichtheizung mit einer superhydrophoben Oberfläche wirkt an der Grenzfläche zwischen dem Substrat und Schnee/Frost/Eis und soll durch die Begrenzung der Wärme auf einen sehr dünnen Bereich ein Abtauen an der Grenzfläche bewirken. Bei Tests an einem Prototyp im Labormaßstab erweist sich, daß die Methode nur einen einzigen elektrischen Stromimpuls zur Erwärmung der Oberfläche erfordert, um Schnee, Reif oder Eis vollständig zu entfernen, und dies dreimal so schnell wie Konvektionsverfahren. Nun wird daran gearbeitet, die Technik zu einem kommerziellen Produkt für Solarpaneele und andere Anwendungen zu machen.

Im Juli und August 2023 erscheinen zwei weitere sachbezogene Meldungen, die ich hier anschließen werde. Zum einen veröffentlichen Wissenschaftler der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie (NTNU) und des Forschungsinstituts SINTEF eine im Netz einsehbare Untersuchung mit dem Titel ,The influence of icephobic nanomaterial coatings on solar cell panels at high latitudes’, in welcher sie die Auswirkungen von Beschichtungen aus eisabweisenden Nanomaterialien auf PV-Anlagen in hohen Breitengraden bewerten.

Die Bewertung für drei Standorte in Norwegen - Oslo, Trondheim und Bergen - zeigt, daß die zusätzliche PV-Energieproduktion, die mit dieser Lösung erreicht wird, von den klimatischen Bedingungen am Standort abhängt, und insbesondere von der Menge an Schnee und Eis, die sich auf der PV-Oberfläche ansammelt. So beträgt die Wirksamkeit der eisabweisenden Beschichtungen in Oslo 65 %, in Trondheim 60 % und 45 % in Bergen.

uf dem Markt erhältlich werden die eisabweisenden Materialien aber noch lange nicht sein da sie hohe Degradationsraten aufweisen. Daher ist es bisher auch noch nicht möglich, Informationen über ihre Kosten und die wirtschaftliche Durchführbarkeit der Maßnahmen zu geben.

Die zweite Meldung betrifft eine neue Struktur aus Kupfer-Nanodrähten, die passiv Oberflächen mit einer Wirksamkeit von nahezu 100 % enteisen kann. Immerhin ist die Eisbildung nicht nur ein Problem für Solaranlagen, sondern auch für Straßen, Flugzeuge, Windturbinen, Stromleitungen und vieles mehr.

Das Geniale an der Struktur, die von Wissenschaftlern der Dalian University of Technology in China entwickelt wurde: Die Kupfer-Nanodrähte erwärmen die Oberflächen, ohne eine künstliche Energieversorgung zu benötigen. Stattdessen beziehen sie ihre Energie direkt aus dem Sonnenlicht und sind so konzipiert, daß sie diese Wärme effektiv absorbieren und gleichmäßig über die gesamte Fläche verteilen. Der Bericht mit dem Titel ,Photothermal superhydrophobic copper nanowire assemblies: fabrication and deicing/defrosting applications’ ist vollständig einsehbar.

In einer Reihe von Experimenten ermittelt das Team die effektivsten Designs - aufrecht stehende Nanodrähte mit einem Abstand von nur 2 oder 3 µm zwischen ihnen. Diese Anordnung kann mehr als 95 % des eintreffenden Sonnenlichts einfangen, und die hohe Wärmeleitfähigkeit des Kupfers ermöglicht eine effiziente Ausbreitung der Wärme. Das Endergebnis ist eine superhydrophobe Oberfläche mit einer gemeldeten Auftauwirkung von fast 100 %. Wie man in der Fotoreihe sieht, geschieht das Abschmelzen innerhalb weniger Sekunden.

Die Forscher halten die Technik für vielversprechend, allerdings sind Haltbarkeit, Skalierbarkeit und chemische Stabilität der Nanodraht-Baugruppen in praktischen Anwendungen noch ziemlich begrenzt. Es sei daher notwendig, zunächst funktionale Verarbeitungsmethoden für Mikro-/Nanomaterialien zu entwickeln, um die Herstellungseffizienz, die Materialgröße und die Oberflächenbeständigkeit zu verbessern.

Hinweis: Andere Enteisungssysteme nutzen Elektrizität, um Oberflächen zu erwärmen, die mit Graphen oder Kohlenstoff-Nanoröhrchen beschichtet sind, während weitere aus magnetischen Beschichtungen bestehen, die das Eis einfach abgleiten lassen.

Eine weitere Lösung, an der auch schon länger gearbeitet wird, sind schmutzabweisende Beschichtungen für Solarmodule. Aktuell wird im November 2021 über eine britische Forschungsgruppe an der Universität Loughborough berichtet, die in Zusammenarbeit mit dem University College London und Industriepartnern eine Antischmutzlösung auf Polymerbasis entwickelt hat, welche durch die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) hergestellt wird, die mit der Glasherstellung kompatibel ist.

Die in Solarmodulen bereits getestete hydrophobe Anti-Schmutz-Beschichtung funktioniert bislang jedoch nur im Prinzip, da sie weder einer ständigen Belastung durch Umwelteinflüsse noch Abriebschäden durch regelmäßige Reinigung standhält. Um dies zu verbessern, finanziert das britische Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) das Projekt mit 1,2 Mio. £.

An der Universität Loughborough sind schon mehrere wissenschaftliche Studien zu dem Thema verfaßt worden, als Beispiele nenne ich hier ,Degradation of Hydrophobic, Anti-Soiling Coatings for Solar Module Cover Glass’' vom Juli 2020, sowie ,Abrasion resistance of hydrophobic, anti-soiling coatings for solar cover glass’ vom Januar 2021, die beide im Netz einsehbar sind.

Im März 2022 folgen Meldungen über eine selbstreinigende Beschichtung für Solarmodule, die auf photoaktiver Nanotechnologie basiert und im Rahmen des europäischen Projekts PV Impact von dem französischen Chemieunternehmen Axcentive Sarl und dem Solarmodulhersteller Photowatt entwickelt wurde. Die Applikation erfolgt durch manuelles oder automatisches Aufsprühen.

Die Beschichtung, die unter dem Markennamen Exocoat vermarktet werden soll, beruht auf einer superhydrophilen Oberfläche, die dafür sorgt, daß sich das Wasser sofort auf der Moduloberfläche ausbreitet, wodurch Lichtstreueffekte bei Regen vermieden werden. Außerdem erhöht diese Oberfläche den Selbstreinigungseffekt, indem sie das Wasser unter den Schmutz fließen läßt und ihn durch die Schwerkraft entfernt. Dies geschient, weil der hydrophile Effekt im Gegensatz zu wasserabweisenden Beschichtungen den Winkel der Wassertropfen verringert, so daß sie unter die Verunreinigung eindringen können. Dadurch gleiten antistatische, größere Partikel wie Schmutz und Sand einfach von der Oberfläche ab.

Aktiviert wird die Beschichtung durch Licht, wobei sie Radikale erzeugt, die organische Verschmutzungen abbauen. Luftgetragene Partikel wie flüchtige organische Verbindungen (VOCs) und Stickoxide (NOx) werden ebenfalls beseitigt. Bei Tests mit einer Platte, die zur Hälfte mit Exocoat beschichtet ist und zur Hälfte nicht, erweist sich die beschichtete Seite aufgrund des Wasserschichteffekts als vollständig benetzt und selbstreinigend. Die beiden Unternehmen versuchen nun, die Technologie weiter zu verbessern.

Um auch hier die thematisch ähnlichen Ansätze zusammenzufassen: Im Dezember 2022 sind es Wissenschaftler der ägyptischen Al-Azhar-Universität, die eine selbstreinigende, hydrophobe Beschichtungslösung für Solarpaneele entwickelt haben, und zwar auf der Grundlage von Polydimethylsiloxan (PDMS) und Siliziumdioxid (SiO₂)-Nanokompositen, gemischt mit Ethanol und Isopropanol. Die Studie unter dem Titel ,Enhance the performance of photovoltaic solar panels by a self-cleaning and hydrophobic nanocoating’ ist im Netz einsehbar.

Das Thema bekommt zu dieser Zeit immer mehr Aufmerksamkeit, und der nächste Ansatz geht auf das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) zurück. Hier stellt ein Team um Valentin Heise im Januar 2023 eine schmutzabweisende Beschichtung für Solarzellen vor, die in der Lage ist, nachts superhydrophile Eigenschaften zu erlangen und den Schmutz durch die abperlenden Regentropfen abzuwaschen.

Zur Umsetzung wird auf ultradünnem Glas eine Schicht Titanoxid (TiO₂) aufgebracht, das nach etwa 30 Minuten unter UV-Einstrahlung seine Eigenschaften von hydrophob zu superhydrophil verändert. Bei Solarmodulen wechseln die Eigenschaften somit gemeinsam mit dem Tag-Nacht-Rhythmus. Dies hat zur Folge, daß Dreck, Staub und Schmutz sich nicht dauerhaft auf der Oberfläche ansammeln können.

Damit das Titanoxid die gewünschten Eigenschaften erreicht, muß es allerdings kristallin sein, was mit sehr hohe Temperaturen während des Produktionsprozesses verbunden ist. Da Folien somit nicht so einfach beschichtet werden können, weichen die Forscher auf das sogenannte Dünnglas aus. In einer ersten Pilotanlage gelingt es tatsächlich, Glas mit einer Dicke von lediglich 100 µm mit einer nochmal deutlich dünneren Schicht Titanoxid mit einer Dicke von 30 - 150 nm zu überziehen.

Nun soll der Prozeß weiter optimiert werden, um dann gemeinsam mit der Solarindustrie, wie z.B. der deutschen Spezialfirma für Vakuumbeschichtungsanlagen Von Ardenne GmbH, in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren marktreife Produkte zu entwickeln. Außerdem will das Fraunhofer FEP in Zukunft auch an Schichtsystemen arbeiten, die nicht nur mit UV-Licht, sondern auch mit sichtbarem Licht aktiviert werden können.

Bereits im Februar 2023 meldet das australische Nanotechnologie-Unternehmen Nanoveu, daß es eine multifunktionale Anti-Schmutz-Beschichtung entwickelt hat, die verhindern soll, daß sich auf PV-Paneelen Oberflächenschmutz und Algenwachstum bilden. Die Firma besitzt bereits eine Produktreihe namens Nanoshield, zu der beispielsweise die E-Serie Hardcoat gehört, eine antimikrobielle Beschichtung, die selbstpflegend, antifouling, antistatisch und hydrophil ist.

Die neue transparente Beschichtung, die auf der Grundlage der antiviralen Produkte des Unternehmens entwickelt wurde, soll zunächst das Wachstum von Algen und Flechten auf Solarpaneelen verhindern, die ein großes Problem für Solarsysteme unter tropischen Bedingungen darstellen. Daneben verhindern die hydrophilen und antistatischen Eigenschaften der Beschichtung, daß Sand, Schmutz und andere Oberflächenverunreinigungen an den Modulen haften bleiben.

Die Nanoveu testet die Effizienz des Nanoshield-Produkts auf den Philippinen, wobei die Ergebnisse voraussichtlich in der ersten Hälfte dieses Jahres veröffentlicht werden. Auf der Firmenhomepage sind diese zwar nicht zu finden, doch Mitte 2024 werden schon fünf Pilotpojekte in den USA, Vietnam, Malaysia, Marokko und den VAE vorgestellt - und die entsprechenden Produktlinien Nanoshield Solar-S, Nanoshield Solar-S-Premium sowie Nanoshield Marine angeboten, von denen letztere speziell für schwimmende Solarparks entwickelt wurde und Kunststoff-, Glasfaser- und alle metallischen Komponenten für 18 - 24 Monate schützt.

Im Juni  2023 folgen Berichte über das indische Start-Up TriNANO Technologies, das eine Nanobeschichtung für Solarmodule entwickelt hat, die die Stromerzeugung um bis zu 4 % erhöht, da sie Licht einfängt, nicht reflektiert und selbstreinigend ist. Außerdem kann sie die Temperatur der Zellen im Vergleich zu nicht beschichteten Modulen um bis zu 3°C senken. Das Beschichtungsverfahren, eine Festphasenabscheidung ohne Verwendung von Flüssigkeiten, wird mit einer tragbaren Maschine und 6 kg schweren Rahmen an bestehenden Paneelen durchgeführt, ohne daß diese aus dem Betrieb genommen werden müssen.

Die Beschichtung soll sich in etwa zwei Jahren amortisiert haben und kann mehr als fünf Jahre lang halten - im Gegensatz zu den handelsüblichen flüssigen Beschichtungen aus organischen Materialien, die mit Farbe, Pinsel oder Spray aufgetragen werden und sich innerhalb von zwei Jahren zersetzen.

Die umweltfreundliche und chemisch stabile Nanobeschichtung wurde bereits ausgiebig getestet, z.B. am National Center for Photovoltaic Research and Education (NCPRE) am IIT Bombay, am National Institute of Solar Energy (NISE) in Gurugram, sowie bei Aufdach-Solaranlagen in Mumbai und Bengaluru. Ein entsprechende Patentantrag wurde in Indien und anderen Mitgliedsländern des Patent Cooperation Treaty (PCT) eingereicht.

Im Oktober ist es wiederum eine Gruppe von Wissenschaftler des Madison Area Technical College in Wisconsin, die ermutigende Ergebnisse meldet, die sie bei der Erprobung neuartiger Beschichtungsmaterialien in Feldversuchen erzielt hat. Der Bericht mit dem Titel ,Field tests of a self-sintering, anti-soiling, self-cleaning, nanoporous metal oxide, transparent thin film coating for solar photovoltaic modules’ ist im Netz einsehbar.

Bei ihren Feldversuchen testen die Forscher insbesondere Anti-Schmutz-Beschichtungen, die mittels Sprühdeposition und Sol-Gel-Synthese hergestellt werden. Sie bestehen aus einer nanopartikulären Suspension, die eine Mischung aus Titandioxid, Titanoxid (TiO₂), Siliciumdioxid, Siliziumdioxid (SiO₂) und Metalloxiden enthält, die von dem in den USA ansässigen Unternehmen Microporous Oxides Science and Technology LLC (MOST) entwickelt wurden. Bei der Sol-Gel-Synthese konsolidieren, verkleben und härten die Filme aus, wenn sie im Freien dem Sonnenlicht ausgesetzt sind.

Dem Bericht zufolge haben die superhydrophoben, selbstreinigenden und schmutzabweisenden Beschichtungen auf PV-Modulen den Ertrag der Paneele um mehr als 3 % erhöhen können. Dabei steigert die Beschichtung die Gesamtkosten einer Platte nur um 1,4 %.

Im November 2024 erscheint die einsehbare Studie ,Anti-icing transparent coatings modified with bi- and tri-functional octaspherosilicates for photovoltaic panels’, die von von Wissenschaftlern der Technischen Universität Warschau, der Technology Partners Foundation, der Technischen Universität des Militärs und der Adam-Mickiewicz-Universität in Poznan durchgeführt wurde.

Die Wissenschaftlern beschreiben darin eine neue, transparente Anti-Eis-Beschichtung für PV-Paneele, die auf Silikonepoxid basiert, das entweder mit zwei oder drei funktionalisierten Oktasilikaten (OSS) modifiziert ist. Octaspherosilikate sind eine Klasse von siliziumorganischen Verbindungen mit einer anpaßbaren Struktur, die die Vereisungsschutz-Eigenschaften verbessern kann. Bei Versuchen mit fünf unterschiedlichen Kombinationen von Chemikalien wird festgestellt, daß die Eishaftung um bis zu 43 % verringert werden kann, wobei sich die Gefrierverzögerungszeit um das bis zu 70-fache erhöht.

Einen völlig anderen Ansatz zur dauerhaften Reinhaltung von Solarmodulen verfolgen die Forscher Sreedath Panat und Kripoa Varanasi am Massachusetts Institute of Technology (MIT), wie im März 2022 zu erfahren ist. Ihr wasserloses Verfahren beruht auf elektrostatischer Abstoßung, wobei ihre Forschung vom italienischen Energieunternehmen ENI S.p.A. unterstützt wird.

Bei der neuen Methode wird ein elektrisch aufgeladener Draht in geringem Abstand langsam über die Oberfläche des Moduls gezogen, das mit aluminiumdotiertem Zinkoxid (AZO) als effiziente Elektronentransportschicht sprühbeschichtet ist. Das elektrische Feld, das diese Elektrode erzeugt, lädt die Staub- und Schmutzteilchen auf. Parallel dazu wird die Oberfläche des Moduls ebenfalls elektrisch aufgeladen. Die beiden Ladungen stoßen sich ab, und die Staub- und Schmutzteilchen springen quasi von der Oberfläche herunter. Ober- und unterhalb der Module müssen lediglich Führungsschienen angebracht werden, auf denen das System entlangrollen kann.

Für ihre Arbeit hatten die beiden Forscher Staubpartikel aus der Wüste von Arizona analysiert, die hauptsächlich aus Siliziumdioxid. Diese Kristalle können im Grunde nicht elektrostatisch aufgeladen werden, allerdings absorbieren sie bei einer Luftfeuchtigkeit zwischen 30 und 95 % so viel Wasser, daß ihre elektrische Leitfähigkeit zunimmt.

Im Laborversuch mit leicht feuchten Sandkörnchen auf einem kleinen Solarmodul, das mit einem Spezialmaterial beschichtet ist, das sowohl durchsichtig als auch elektrisch leitfähig ist, wird eine Elektrode angeschlossen, mit der eine Spannung von bis zu 12.000 V erzeugt wird. Mit dieser elektrischen Spannung lassen sich die Sandkörnchen positiv aufladen, so daß sie von der negativ geladenen Elektrode angezogen werden. Anderen Quellen zufolge kann das System mit einer Spannung von etwa 12 V betrieben werden.

Bei Simulationen zeigt sich zudem, daß der Stromverbrauch des Geräts vernachlässigbar ist, da es keinen Stromfluß zwischen der oberen und der unteren Elektrode gibt. Der einzige Stromverbrauch ist derjenige, der mit der Verschiebung der sich bewegenden Elektrode verbunden ist.

Die Versuche belegen, daß verschmutzte Solarmodule nahezu vollständig gereinigt werden können, solange die Luftfeuchtigkeit mehr als 30 % beträgt. Sandkörner mit einem Durchmesser von mehr als 30 µm werden ab Spannungen von 6.000 V nahezu komplett von der Oberfläche gezogen. Kleinere Körnchen mit größerer Haftfähigkeit bleiben zwar auf der Oberfläche liegen, doch diese beeinflussen die Effizienz der PV-Module nur bedingt.

In den meisten Wüstenregionen weist die Luft in der Nacht ausreichend Luftfeuchtigkeit auf, um eine Reinigung am Morgen zu ermöglichen. Um dies zu bestätigen, sind als nächstes Feldtests an bestehenden Solaranlagen geplant. Über die Historie der Elektrostatik und ihre Anwendungen findet sich mehr im Kapitel Micro Energy Harvesting (s.d.).

Eine Recherche in diesem Zusammenhang ergab, daß die NASA seit 2003 an einer passiven Technik namens Elektrodynamische Staubschutzschilde (Electrodynamic Dust Shields, EDS) arbeitet, die auf dem 1967 von der NASA entwickelten Konzept des elektrischen Vorhangs (Electric Curtain) basiert, von dem erste Prototypen in den 1970er Jahren durch Masuda an der Universität Tokio gebaut wurden. Details darüber ließen sich bislang leider nicht finden, vermutlich ist das Material noch nicht digitalisiert worden.

Das Interesse der Raumfahrtbehörde richtet sich in erster Linie auf Anwendungen auf dem Mond und dem Mars, wo nicht nur Solarpaneele vom Staub stark beeinträchtigt werden, sondern auch Wärmestrahler, Kameralinsen, Spiegel und Helmvisiere.

Zwischen 2003 und 2006 entwickeln das Kennedy Space Center (KSC) der NASA und die University of Arkansas daher ein EDS-System für Solarpaneele auf dem Mars, und von 2007 bis 2010 wird die Technologie für Mondanwendungen weiterentwickelt (ESMD Dust Project). Im Oktober 2014 startet dann das KSC-Forschungsprojekt ,Electrodynamic Dust Shield for Lunar/ISS Experiment’, das bis zum September 2016 läuft.

Im Netz existieren mehrere PPT-Präsentationen darüber, die auch die Experimente an Bord der ISS sowie Nutzlast-Konzepte umfassen, wie z.B. ,Space Environmental Testing of the Electrodynamic Dust Shield Technology’ von Carlos I. Calle et al. vom Juni 2013, oder ,Electrodynamic Dust Shield for Space Applicatons’ vom April 2016. In den meisten Fällen wird Calle als der Hauptforschungsleiter genannt.

Die EDS-Technologie wird erstmals 2019 im Rahmen der NASA-Mission Experiment 11 zur ISS geschickt, um sie im Vakuum des Weltraums zu testen. Die Technologie ist in zwölf verschiedene Paneele aus Glas, Polyamid und Prototyp-Raumanzuggewebe eingebettet.

Auch bei der IM-1 genannten ersten Mondlandemission von Intuitive Machines im Februar 2024 ist die EDS-Technologie in zwei Linsen der EagleCam integriert, einem von Studenten der Embry Riddle Aeronautical University in Florida entwickelten CubeSat-Kamerasystem. Und später in diesem Jahr soll eine weitere Anwendung der EDS-Technologie im Rahmen der NASA-Initiative Commercial Lunar Payload Services (CLPS) an Bord der Blue-Ghost-Mondlandefähre von Firefly Aerospace auf dem Mond landen.

Zurück zur Erde. Hinzuweisen wäre hier auf die im Netz einsehbare Studie ,Dust settles, we don’t: The electrodynamic screen — A self-cleaning technology for concentrated solar power mirrors and photovoltaic panels’ der Boston University (BU) vom Oktober 2018, in der Zusammensetzung, Funktionsweise und Vorteile der Folientechnologie des Elektrodynamischen Siebs (Electrodynamic Screen, ebenfalls EDS abgekürzt) beschrieben werden, das als selbstreinigende Oberflächentechnologie auf Solar- und Wärmeenergiekollektoren zum Einsatz kommen soll.

Das mit 1,15 Mio. $ geförderte Projekt war im September 2015 auf der Konferenz Solar Power International angekündigt worden und ist Teil von CSP: APOLLO (Concentrating Solar Power: Advanced Projects Offering Low LCOE Opportunities), das wiederum zu der SunShot-Initiative des US-Energieministeriums gehört. Das Kernthema von CSP: APOLLO sind die technischen Herausforderungen von CSP-Anlagen, einschließlich Solarkollektoren, Receiver, Wärmeübertragung, thermischer Energiespeicherung, Stromkreisläufen sowie Betrieb und Wartung.

Das BU-Team befaßt sich in diesem Rahmen damit, die selbstreinigende Solartechnologie mit elektrodynamischem Sieb im Labormaßstab bei Heliostat-Spiegeln und Parabolrinnen in großtechnischen Solaranlagen einzusetzen. Ziel ist es, sowohl die Notwendigkeit, die Spiegel mit Wasser zu reinigen, als auch die Verschlechterung der CSP-Kollektorleistung aufgrund von Staubablagerungen zu verringern - was ja auch bei PV-Paneelen ein Thema ist.

Der aktuelle Artikel faßt die Ergebnisse der Experimente und Feldtests zusammen, die durchgeführt wurden, um durch die EDS-Folie die Effizienz in Bezug auf Reflektivität und Leistung zu verbessern. Ergebnisse von 3-monatigen Tests im Freien zeigen, daß sich das System wieder auf > 95 % der ursprünglichen Wirksamkeit erholt, nachdem es vor der Aktivierung der EDS-Folien auf 80 - 90 % gesunken war.

In dem Papier wird betont, daß die EDS-Folientechnologie kein Wasser benötigt, keine manuelle Arbeit und keine beweglichen Teile, um zu funktionieren. Zudem sei die benötigte Betriebsenergie nahezu vernachlässigbar und kann aus dem Erntegerät selbst gewonnen werden.  Es wird geschätzt, daß etwa 500 Solarmodule pro Tag mit nur 1 kWh Strom gereinigt werden können. Bei dem Projekt sollen auch neue Herstellungsverfahren entwickelt werden, die für die Großproduktion skalierbar sind.

Natürlich beschäftigen sich auch andere mit der elektrostatischen Staubentfernung bei Solarpaneelen. So berichten Wissenschaftler des Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) im Dezember 2022 darüber, daß sie zur Entwicklung eines Reinigungssystems für PV-Module einen triboelektrischen Generator (TENG) eingesetzt haben, der mechanische Energie durch Reibung zwischen verschiedenen Materialien in Strom umwandeln kann (,Highly efficient long-lasting triboelectric nanogenerator upon impact and its application to daily-life self-cleaning solar panel’).

Das Reinigungssystem des KAIST kombiniert den TENG mit einem elektrodynamischen Staubschutz (ebenfalls EDS abgekürzt), der elektrodynamische Wanderwellen- oder Stehwelleneffekte nutzt, um Staubpartikel von einer Oberfläche abzustoßen.

Der TENG, der eine hohe Energieumwandlungseffizienz von etwa 50,8 % aufweist, wird durch mehrmaliges Aufstampfen mit dem Fuß aktiviert und kann eine Leistung erzeugen, um die Entstaubungsanlage mit einer maximalen Spannung von 2,6 kV ausreichend zu betreiben. Den südkoreanischen Forschern zufolge ist ihr System in der Lage, mit dem Druck von nur zwölf Fußtritten 79,2 % des Staubs von einem Solarpaneel zu entfernen.

Forscher der University of Jordan (UJ) in Amman berichten widerum im April 2023 über  Versuche, bei denen ein elektrostatisch geladener Nebel mit niederfrequenter Hochspannung auf Oberflächen und Gegenstände gesprüht wird. Die Methode wird bereits häufig zu Reinigungs- und Desinfektionszwecken eingesetzt.

Den Wissenschaftlern zufolge enthält das Glas in Solarmodulen eine gleiche Anzahl positiver und negativer Ladungen, was bedeutet, daß es elektrisch ausgeglichen ist. Durch Reibung kann dieses Gleichgewicht jedoch gestört werden, so daß sich das Material elektrisch auflädt, was wiederum zu einer Anziehungskraft zwischen den Staubpartikeln und dem Glas führt.

Um die Anziehung zwischen den Staubpartikeln zu verringern, wird ein von der britischen Firma Exair hergestellter Ionisator verwendet, der die Oberfläche des PV-Moduls über seine gesamte Länge mit einem gleichmäßigen Luftstrom überflutet, der mit Ionen zur Beseitigung statischer Aufladung geladen ist. Die Gruppe testet die Reinigungstechnik zwei Wochen lang an vier polykristallinen 250 W Solarmodulen, wobei die Leistung mit derjenigen der natürlichen Reinigung und der Reinigung durch eine Antireflexbeschichtung verglichen wurde.

Bei dem natürlich gereinigten PV-Module betrug der Energieverlust 5,93 %, bei dem beschichteten Modul 2,33 %, und bei dem elektrostatisch neutralisierten Modul 4,56%. Zudem erwies sich die Nanobeschichtung unter den in der Studie genannten Bedingungen etwa 3,8 Mal wirtschaftlicher als die elektrostatische Neutralisierung. Da die Wirkung der Beschichtung jedoch schon nach elf Tagen beginnt nachzulassen, sehen die Forscher besonders bei Mega-Solarkraftwerken in trockenen Regionen eine vielversprechende Zukunft für die elektrostatische Reinigung, da sie weniger von den rauhen Außenbedingungen beeinflußt wird, die eine häufige Beschichtung erfordern, und auch kaum laufende Kosten verursacht. Die Studie ,Electrostatic cleaning effect on the performance of PV modules in Jordan’ ist im Netz einsehbar.

Über eine weitere Variante wird im Juli 2024 berichtet. Demnach entwickelt das US-amerikanische Start-Up Sol Clarity einen elektrodynamischen Schirm (EDS), der Staubpartikel statisch auflädt und sie dann mit Hilfe einer elektromagnetischen Wanderwellenbewegung, die durch die gepulsten Phasenspannungen erzeugt wird, von den Sonnenkollektoren wegfegt. Das Produkt, das in der Fabrik installiert oder vor Ort nachgerüstet werden kann, besteht aus zwei bzw. vier Schichten sowie einer Powerbox.

Als werkseitig installiertes System umfaßt es eine optisch klare Klebeschicht sowie eine dielektrische Schicht, die die gedruckten Elektroden enthält. Bei der Nachrüstversion werden zwei zusätzliche Schichten hinzugefügt, die die gedruckten Elektroden von der oberen dielektrischen Schicht trennen. Die Sol Clarity, die sich auf das o.e. Papier der Boston University vom Oktober 2018 bezieht, geht davon aus, daß das EDS-System ein bis zwei Minuten pro Tag in Betrieb sein wird.

Das Unternehmen testet die Technologie bei elf Solarmodulen in einer Gemeinschaftssolaranlage des Entwicklers Nexamp im Nordosten der USA, weitere Tests werden in einer Anlage in Chile durchgeführt, und 2025 soll die EDS-Technologie in einem Kraftwerk von Engie in Kalifornien eingesetzt werden. Das von Mass Ventures und dem Massachusetts Clean Energy Center (MassCEC) geförderte Start-Up ist nun auf der Suche nach Investitionspartnern.

Eine weitere Firma, die sich mit der EDS-Technologie beschäftigt, ist die 2011 gegründete Schweizer CleanFizz SA. Auch dieser geht es darum, mittels elektrostatischer Wellen Staub und Sand von der Solarmodul-Oberfläche zu entfernen. Dabei arbeitet das System automatisch, indem eingebaute Sensoren Helligkeit, Feuchtigkeit, Oberflächentemperatur und andere Parameter messen und damit die Menge des auf der Oberfläche abgelagerten Staubs bestimmen. Hierdurch wird der Nutzer in die Lage versetzt, die Paneele jederzeit ohne Wasser, Personal oder mechanische Teile zu reinigen, wobei ein vernachlässigbarer Teil der Energie verwendet wird, die das Paneel selbst produziert.

Bei der CleanFizz wird die Abkürzung EDS übrigens für ,elektrodynamisches System’ verwendet. Das Unternehmen hat in Saudi-Arabien bereits Tests durchgeführt, die zeigten, daß sein Produkt mehr als 95 % der Verschmutzungsverluste von Solarmodulen eliminieren kann. Die Angaben auf den Homepage lauten sogar, daß es mehr als 90 % des Staubs innerhalb von 20 Sekunden entfernt und 98 % innerhalb von 60 Sekunden.

Eine Investitionsrunde Ende 2023 bringt dem Unternehmen 1 Mio. $ ein, doch für den Bau einer 300 MW Produktionsanlage werden nun 50 Mio. $ gesucht. Die Angebotspalette umfaßt zu dieser Zeit das „weltweit erste“ selbstreinigende 60-Zellen-Paneel SolFizz PV mit dem Maßen 168 x 98 cm; einen  selbstreinigenden Heliostat-Spiegel SolFizz CSP mit den Abmessungen 122 x 95 cm; semiflexible und halbtransparente PV-Hochleistungsmodule für Gewächshaus-Anwendungen; sowie ein maßgeschneidertes selbstreinigendes Architekturglas. In allen Fällen ist die EDS-Technologie vollständig in das Produkt integriert.

Hier sind noch weitere Beispiele für wissenschaftliche Publikationen im Zusammenhang mit der Verschmutzung von Solarpaneelen, die zu dieser Zeit erscheinen:

Im Oktober 2018 veröffentlicht die Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) in Brasilien die Studie ,Anti-soiling coatings for solar cell cover glass: Climate and surface properties influence’, in der verschiedene Strategien für die Oberflächenmodifizierung von Modulglas vorgeschlagen werden. Von vermutlich 2019 stammt eine Arbeit des NREL und der City University of New York mit dem Titel ,A Hybrid Hydrophobic-Hydrophilic Coating with Combined Anti-Reflective and Anti-Soiling Properties’, und vom Oktober 2021 die Studie ,Soiling of photovoltaic panels in the Gulf Cooperation Council countries and mitigation strategies’ der Qatar University, die sich primär mit den Auswirkungen der PV-Moduleverschmutzung in den Ländern des Golf-Kooperationsrates beschäftigt.

Der im Netz einsehbare Fachartikel ,Anti-Soiling Coatings for Enhancement of PV Panel Performance in Desert Environment: A Critical Review and Market Overview’ der Hamad Bin Khalifa University in Katar, der im Oktober 2022 erscheint, konzentriert sich auf die verschiedenen Anti-Staub-Technologien und kommt zu dem Schluß, daß in der MENA-Region und/oder in der Wüste insgesamt schmutzabweisende Dünnfilm-Beschichtungen (Anti-Soiling Coatings, ASC) eine bessere Lösung als die mechanischen Reinigungsverfahren darstellt, da sie abriebfrei sind, in großem Umfang eingesetzt werden können, und zudem wirtschaftlich tragfähig und langlebig sind.

Im Oktober 2023 ist es wiederum ein Artikel mit dem Titel ,Transparent and superhydrophobic FHA/SiO₂ coatings with obvious anti-soiling performance for photovoltaic modules’, in welchem Wissenschaftler der Zhejiang University of Technology in China darüber berichten, wie sie aus einer FHA-Emulsion, SiO₂-Nanopartikeln und TEOS-Vernetzer eine bei Raumtemperatur aushärtende superhydrophobe Beschichtung hergestellt haben.

Trotz dieser vielen Untersuchungen und Entwicklungen bilden die die mechanischen Reinigungsverfahren noch immer das Rückgrat der Paneele-Säuberung. Aus der bisherigen Übersicht kristallisieren sich hauptsächlich drei Umsetzungen heraus, die auch in den Folgejahren immer wieder auftauchen.

Dabei handelt es sich um kleinere Geräte, die selbständig auf den Paneelen herumfahren - ich nenne sie Crawler, andere auch Roombas; langgestreckte Bürstensysteme, die an Schienen oder mittels Führungsräder über die ganzen Modulreihen fahren und als Schieber bezeichnet werden könnten; sowie mobile hydraulische Putzsysteme, die an Traktoren, Baggern oder anderen fahrbaren Plattformen befestigt sind.

Eine solche hydraulisch betriebene Reinigungsmaschine namens SolarTrack MK1 wird im April 2022 in den Fachblogs gezeigt.

Das Gerät der indischen Firma Next Automation braucht nur fünf Tage, um eine 15 MW Anlage mit maximal 70.000 - 90.000 Litern Wasser zu reinigen - was zuvor einen Monat, sechs Arbeiter und 2.25.000 Liter Wasser erforderte.

Zu erwähnen ist ferner der hyCLEANER solarROBOT, der von der seit 2011 bestehenden deutschen TG hyLIFT GmbH in Gronau entwickelt wurde und im September 2019 erstmals präsentiert wird. Die batteriebetriebene, modulare Reinigungslösung verfügt über eine Auto-Drive-Funktion und ein Lenkhilfesystem. Sie eignet sich für Aufdach-, Carport-, Boden- und Schwimmanlagen.

Ein Novum ist laut Hersteller, daß sich an dem Gerät optional eine zweite Reinigungsbürste anbringen läßt, so daß durch eine versetzte Montage der Bürsten eine Arbeitsbreite von 2,4 m erreichbar ist. Die Bürsten können dabei mit Durchmessern von 90 und 130 cm gewählt werden. Der Preis des Roboters beträgt bis zu 34.000 €. Die Firma wird Mitte 2023 allerdings gelöscht.

Wesentlich häufiger - und immer wieder „neu entwickelt“ - erscheinen hingegen die ,Schieber', wie z.B. der der 2017 gegründeten indischen Firma Enray Solutions LLP, über den im Mai 2022 berichtet wird.

Der selbstangetriebene Roboter für die wasserfreie Reinigung von Freiflächen-Solaranlagen benötigt keine externe Stromversorgung, da er von einem eingebauten monokristallinen Solarmodul und einer Lithiumbatterie mit einer Steuerbox gespeist wird.

Er ist für rauhe Umgebungen konzipiert, ein Ganzmetallgehäuse und Aluminiumkomponenten machen ihn robust und leicht zugleich, er läßt sich einfach bedienen und reinigt sich beim Andocken selbst. Zudem ist er Cloud-fähig und kann das Wetter erkennen, um entsprechend zu arbeiten. Die Firma hat die Geräte bereits bei indischen Kunden wie Adani, NTPC, Tata Power und Vikram Solar installiert.

Im November 2022 präsentiert die ebenfalls indische Firma Greenleap Robotics Pvt. Ltd. - ein Start-Up des Indian Institute Of Technology Delhi (IIT Delhi) aus dem Jahr 2018 - den völlig autonomen und wasserlosen Roboter Lotus A4000, der ultraweiche Mikrofaser-Reinigungsflossen verwendet, die einen Luftstrom und einen kontrollierten Aufprall kombinieren, um Staubpartikel abzuschütteln, ohne die Antireflexionsbeschichtung der Paneele zu beschädigen.

Der Roboter wird von einer eingebauten 12 Ah/25,6 V Lithiumbatterie angetrieben, die eine Reinigungszeit von bis zu drei Stunden ermöglicht. Die Batterie braucht weniger als zwei Stunden, um vollständig aufgeladen zu werden, wofür die solarbasierte Dockingstation über einen selbstausführenden Ladestecker verfügt. Zudem ist das Gerät mit einem 4G-basierten Kommunikationssystem ausgestattet, um über die firmeneigene Webanwendung zentral verwaltet und gesteuert zu werden.

Ein weiteres indisches Unternehmen namens Sleepwalkers stellt im Juni 2023 sein Robotergerät Zero Dirt (o. Zero Dirt-BOLT) vor, das als automatisches und halbautomatisches Modell erhältlich ist und Trocken-, Naß- oder Hybridreinigungsmodi bietet. Dem Unternehmen zufolge soll es eine Reinigungseffizienz von 99 % erreichen. Die seit 2016 existierende Firma befaßte sich bislang hauptsächlich mit dem Entwurf sowie der Fundament- und Turmkonstruktion von Stromübertragungsleitungen.

Auch dieser PV-Reinigungsroboter wird von einer eingebauten Lithiumbatterie angetrieben, lädt sich über die eigenen Solarzellen selbst auf und kann mit einer Akkuladung 2 - 3 km weit fahren. Beim Pick-and-Place-Modell kann die Batterie zudem ausgetauscht werden.

Im August 2023 bringt die in Israel ansässige Airtouch Solar Group ihre neueste Reinigungslösung für PV-Anlagen im industriellen Maßstab auf den Markt, die eine autonome, wasserfreie Säuberung der Moduloberfläche ermöglicht.

Das 2017 von Yanir Allouche gegründete Unternehmen hatte schon zuvor autonome Roboterlösungen entwickelt und u.a. bei der Firma ReNew, einem Entwickler erneuerbarer Energien in Indien, zum Einsatz gebracht. Dort wurde bereits im August 2021 die 100 %ige Tochtergesellschaft Airtouch Solar Indien Pvt. Ltd. aus der Taufe gehoben.

Die 4 m lange Reinigungseinheit namens Airtouch AT 4.0 wiegt weniger als 40 kg und verwendet einen Luftstrom und Mikrofaserwischer, um den Schmutz von den Oberflächen der PV-Module zu entfernen, wobei das Gerät mit einer vollen Ladung bis zu 2.000 m reinigen kann. Optional können Gummiflossen für schwer zu entfernende Verschmutzungen hinzugefügt werden. Aufgeladen werden die Roboter mit Hilfe von Solarzellen.

Daneben gibt es noch die Version Airtouch AV 2.0 für Tracker-Anlagen, deren Technologie eine autonome Reinigung mehrerer Trackingreihen ohne menschliche Interaktion möglicht macht. Die Reinigungseinheiten der Airtouch sind zudem mit Sensoren ausgestattet und drahtlos mit der Cloud verbunden, was ihre Fernüberwachung, Fernsteuerung und Verwaltung ermöglicht.

Die nächste Meldung vom Oktober 2023 betrifft das chinesische Unternehmen Sol-Bright Technology Co. Ltd. mit Sitz in Peking, das auf der Renewable Energy India Expo sein neu entwickeltes automatisches Roboter-Reinigungssystem (Automatic Robotic Cleaning System, ARCS) der ,sechsten Generation’ vorstellt, welches eine Reinigungseffizienz von mindestens 99,5 % erreichen soll.

Der Situo (o. Gen.6 ARCS) genannte Roboter verwendet eine Walzenbürste, ist 2,5 m lang und zeichnet sich durch ein leichtes Design, einen Aluminiumrahmen zur Minimierung von Korrosion und einen gekrümmten Körper aus, der auch starken Winden standhält. Seine Vorgänger, die in den Referenzen auf der Firmenhomepage zu sehen sind, waren dagegen klobige Kästen.

Das seit 2013 bestehende Unternehmen bezeichnet sich als „weltweit größter Anbieter von automatischen Roboterreinigungssystemen für Solarpaneele“, hält mehr als 20 Patente und hat von der 1. bis zur 6. Generation mehr als 55.000 Robotereinheiten für rund 17 GW an PV-Projekten in aller Welt ausgeliefert.

Zur Vervollständigung dieses umfangreichen Exkurses über die Methoden und Technologien der PV-Paneele-Reinigung, der die Mehrzahl der signifikanten Akteure umfaßt, sind noch einige Umsetzungen und Forschungen zu nennen, deren Kenntnis möglicherweise nützlich ist.

So hat beispielsweise das portugiesische Start-Up Solarud eine Methode entwickelt, um Verschmutzungen rund um die Rahmen von Solarmodulen mit geringer Neigung zu beseitigen. Der im Mai 2022 vorgestellte kleine Plastikclip leitet Regenwasser ab, das andernfalls an der Kante stehen bleiben würde und hilft dadurch, Staub und Verschmutzungen zu entfernen. An dem Clip fällt die rauhe, geriffelte Oberfläche auf, die zu einem Kapillareffekt führt, der das Wasser mit erstaunlicher Kraft am Plastik entlang über den Rand laufen läßt.

Zwar kann der Clip die nach wie vor unerläßliche Reinigung nicht ersetzen, soll aber die Energieerzeugung zwischen den Reinigungszyklen verbessern, indem er die Auswirkungen der Verschmutzung vermindert.

Der Clip ist für Solarmodule mit Rahmenhöhen von 40, 35 oder 30 mm und einer Dicke zwischen 8 und 11 mm verwendbar und eignet sich für Module mit Neigungen zwischen 3° und 20°. Das Unternehmen produziert die Clips im 3-D-Druck. Jedes Stück wiegt 6 g, besteht aus UV-beständigem, recycelbarem Kunststoff für eine lange Haltbarkeit und kostet 2 €.

Eine Recherche zeigt, daß es ähnliche Wasserablauf- oder Entwässerung-Clips für Solarmodule auch von anderen Anbietern gibt, wie z.B. der Firma preVent GmbH, und dazu auch noch wesentlich günstiger.

Im Dezember 2022 berichten Forscher der Universität von Johannesburg in Südafrika über die Entwicklung eines neuen Reinigungssystems für Solarpaneele, das einen farbempfindlichen Licht-zu-Frequenz-Wandler zur Erkennung von Schmutz einsetzt. Es basiert auf dem Farbsensor TCS3200 und dem Open-Source-Mikrocontroller Arduino Uno und soll rund 95 % des Staubs von einem PV-Paneel in weniger als einer Minute entfernen können, und das zu geringeren Kosten als andere Systeme.

Das System kann Verschmutzungen auf Solarmodulen erkennen, indem es Farben mißt, Farben kalibriert und die Meßergebnisse mit Referenzwerten vergleicht. Die Wissenschaftler beschreiben ihr Reinigungssystem in dem Fachartikel ,Solar panel surface dirt detection and removal based on Arduino color recognition’, der im Netz einsehbar ist.

Ein neuer Bericht des Photovoltaic Power Systems Programme (IEA-PVPS) der Internationalen Energieagentur (IRENA), der im Januar 2023 erscheint, schätzt, daß sich die entgangenen Einnahmen durch die Verschmutzung von PV-Modulen auf mehr als 3 Mrd. € pro Jahr belaufen, was mit immer größeren PV-Anlagen noch beträchtlich steigen wird (,Soiling Losses – Impact on the Performance of Photovoltaic Power Plants’).

Im August folgt die Studie ,Experimental analysis on the impacts of soil deposition and bird droppings on the thermal performance of photovoltaic panels’, die von Wissenschaftler des Vellore Institute of Technology in Tamil Nadu durchgeführt wurde und die Leistungsverluste analysiert, die durch verschiedene Arten von Staub und Vogelkot verursacht werden.

Die Ergebnisse sollen es Entwicklern ermöglichen, die Auswirkungen von Verschmutzungen bei der Standortwahl und der Systemauslegung besser zu berücksichtigen und abzumildern. Es ist anzunehmen, daß eine vertiefende Recherche noch diverse weitere, ähnliche Untersuchungen zum Vorschein bringen würde.

Eine andere Studie, die im September 2023 durch das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP veröffentlicht wird, untersucht, wie Reinigungsmittel Photovoltaik-Module beschädigen. Demnach ist das Schädigungspotential kommerzieller PV-Reiniger hoch, insbesondere für die Antireflexschicht auf dem Frontglas der Solarmodule. Das und die damit verbundenen Energie-Ertragseinbußen sind vielen Anwendern jedoch nicht bewußt.

Im Januar 2024 wird über eine weitere Methode berichtet, PV-Paneele eisfrei zu bekommen. Die von Wissenschaftler des KAIST in Südkorea haben hierfür eine neue Dünnschichtbeschichtung aus Goldnanostäbchen entwickelt, die Eis nur mit Hilfe von Sonnenlicht passiv schmelzen kann - was stark an die o.e. Arbeiten an der Dalian University of Technology in China erinnert.

Die Beschichtung des KAIST-Teams besteht aus Zellulose-Nanokristallen (CNCs) als Basis, die leicht aus natürlichen Quellen gewonnen werden können, sowie goldenen Nanostäbchen als aktiver Bestandteil. Diese absorbieren das Sonnenlicht und heizen sich auf. Durch ein spezielles Verfahren werden Filme hergestellt, in denen sich die goldenen Nanostäbchen zu Ringen anordnen und so ihre Enteisungsfähigkeit verbessern. Bei Labortests sind die Oberflächen bereits nach zehn Minuten Lichteinwirkung weitgehend eisfrei.

Die im Netz vollständig einsehbare Studie trägt den Titel ,Plasmonic metasurfaces of cellulose nanocrystal matrices with quadrants of aligned gold nanorods for photothermal anti-icing’.

Einer Meldung im Juli 2024 zufolge hat eine Forschungsgruppe des chinesischen Hangzhou Electric Power Design Institute, der Northeast Electric Power University und der Firma  Hangzhou Power Equipment Manufacturing ein neuartiges Schmutzerkennungssystem für PV-Anlagen entwickelt, das auf Kameradrohnen, die über den Anlagen fliegen, einer Reihe von Bildverarbeitungstechniken sowie einem KI-Algorithmus zur Pfadoptimierung basiert.

Im Vergleich zu anderen Methoden hat die vorgeschlagene Umsetzung eine geringere Rechenkomplexität, eine schnellere Arbeitsgeschwindigkeit, einen schwachen Lichteinfluß und eine ausgesprochen gute Fähigkeit, Verschmutzungen zu lokalisieren. Der entsprechende Report trägt den Titel ,Research on detection method of photovoltaic cell surface dirt based on image processing technology’ und ist im Netz einsehbar.

Im Oktober berichten Forscher der Universität Port Said in Ägypten über eine von ihnen entwickelte selbstreinigende hydrophile Nanobeschichtung für Solarpaneele, die aus einer Mischung aus Ethanol, deionisiertem Wasser, Ammoniumhydroxid und Tetraethylorthosilikat besteht. Im Zuge eines zehn Monate langen Tests im Freien stellen sie einen um 64,7 % höheren Stromertrag fest, im Vergleich zu Referenzmodulen ohne Beschichtung. Die Studie trägt den Titel ,Experimental investigation of a nano coating efficiency for dust mitigation on photovoltaic panels in harsh climatic conditions’ und ist ebenfalls vollständig einsehbar.

Peripher sei noch auf das italienische Unternehmen Italgam Srl verwiesen, das im September 2024 eine neue Technologie vorstellt, um Tauben und andere Vögel davon abzuhalten, sich unter Solarpaneelen auf Dächern einzunisten.

Die EVO 2.0 genannte Lösung verwendet Borsten, die zwischen der Rückseite der Paneele und dem Dach angebracht werden. Es gibt sie in zwei Ausführungen mit unterschiedlichen Durchmessern. Die Borsten bestehen aus UV-beständigem Polypropylen, während der Stahldraht in den Bürsten aus Edelstahl besteht, um Korrosion zu verhindern. Der Firma zufolge verwenden bereits mehr als 1.300 Solarunternehmen die Evo-Bürste.

Im Zuge der Recherche finde ich heraus, daß das niederländische Unternehmen BirdBlocker schon früher Kunststoffstreifen aus hochdichtem Polyethylen mit langen, miteinander verbundenen Nadeln entwickelt hat, die unter Solarmodulen auf Schrägdächern angebracht werden können, um Vögel am Nisten zu hindern Die Streifen, die bündig auf dem Dach aufliegen, werden mit Clips aus rostfreiem Stahl am Rahmen der Module befestigt.

Das Unternehmen präsentierte die Lösung, die das Risiko von Bränden und Vogelkot verringert, erstmals im Februar 2023 auf der Energie- und Umwelt-Fachmesse Genera in Madrid, Spanien. Die Lösung gibt es in einer Standardversion für Schrägdächer sowie in einer weiteren Variante mit ultralangen Nadeln für Solarmodule, die weiter entfernt vom Dach montiert sind. Die Nadeln der Standardversion messen 125 mm, die der längeren Version 200 mm, können aber für jedes Dach auf die passende Länge zugeschnitten werden.

In diesem Zusammenhang soll auch auf die im Jahr 2012 von Steinar Henskes gegründete Firma Bird Control Group (o. Bird Control Systems B.V.) mit Büros in Delft, Melbourne und Portland hingewiesen werden, die ein solarbetriebenes, autonomes Laserabschreckungssystem vertreibt, das die Vogelpopulationen in sensiblen Gebieten nachweislich um mindestens 70 % reduziert. Und im Gegensatz zu vielen anderen Methoden der Vogelabwehr ist die Laser-Lösung nicht tödlich, tierfreundlich, leise und auch langfristig wirksam.

Die Strahlen des Klasse 3B Lasers sind grün, weil Vögel grüne Laser am besten wahrnehmen, und sie haben eine effektive Reichweite von 300 - 600 m bei voller Sonne. Nachts können die Laser bis zu einer Entfernung von 2,5 km wirksam sein. Ein eigenständiges Laser-Vogelabwehrsystem vom Typ AVIX Autonomic Mark II mit Solarmodulen, Batterie, Steuergerät und Verkabelung kostet allerdings rund 20.000 $.

Das Gerät ist auch nicht primär für Solarparks gedacht, obwohl die Firma darauf hinweist, daß beispielsweise in Neuengland besonders Möwen ein Ärgernis sein können, da sie Venusmuscheln (o. Quahogs, Mercenaria mercenaria) auf Solarpaneele werfen und diese oft beschädigen. Der Firma zufolge zeigte ein 2014 auf einem Dach in den Niederlanden installierter Laser eine 90 %-ige Verringerung der Möwenaktivität.

Bislang wurden die Laser hauptsächlich auf Farmen zum Schutz der Ernte eingesetzt, meist in der Morgen- und Abenddämmerung, wenn die Vögel aktiv auf Nahrungssuche sind; aber auch zur Eindämmung einer Ausbreitung der Vogelgrippe von wilden auf gezüchtete Populationen in Geflügelfarmen mit Freilandhaltung. Als die Laser hier tagsüber und nachts aktiviert werden, geht die Zahl der Wildenten, die das Gebiet aufsuchen, um 99,7 % zurück, und auch andere Wildvögel verringern ihre Besuche um mehr als 96 %. Die Firma listet auf ihrer Homepage eine Vielzahl von Referenzprojekten auf, hauptsächlich aus dem Agrarsektor.

Der Frankfurter Flughafen wiederum, der von Wäldern und Wiesen umgeben ist, verwendet eine handgeführte Version des Lasers, den bis zu 2,5 km weit reichenden Aerolaser (o. Agrilaser Handheld), nachdem zuvor Pyrotechnik, Schrotflinten und Lautsprecher zum Einsatz kamen. Eine weitere Anwendung namens Aerolaser Helipad ist ein gemeinsam mit CHC Helicopter und Total E&P Nederland entwickeltes Gerät, das Laser und Schall kombiniert, um Vögel auf tierfreundliche Weise von den Hubschrauberlandeplätzen von Offshore-Anlagen fernzuhalten.

Im Jahr 2018 wird die AVIX-Vogelschutztechnologie an einer 1,1 MW Dach-Solaranlage auf einem Logistikzentrum in der Nähe von Tortona in Norditalien installiert, was die Anwesenheit von Vögeln auf dem Dach um 85 % reduziert - und damit auch den Aufwand zur Reinigung der Paneele.

Berichten vom März 2022 zufolge ist die Bird Control Group inzwischen der Ansicht, daß ihr Produkt sehr gut zur Solarindustrie paßt, vor allem, da sich der Markt hin zur Agriphotovoltaik verlagert. Das Unternehmen entwickelt derzeit einen Algorithmus für maschinelles Lernen, der die Wirksamkeit des Lasersystems weiter erhöhen soll.

Eine weitere Umsetzung erfolgt im April 2023 an einer Dach-Solaranlage der PostNord in Helsingborg, Schweden, wo durch das Lasersystem die jährlichen Kosten für die Reinigung und -wartung von 100.000 auf 15.000 schwedische Kronen gesenkt werden können.

Zum Abschluß dieses Exkurses sei auf eine wesentliche Tatsache hingewiesen: Der Markt für Roboter und andere Technologien zur Reinigung von Photovoltaikmodulen hat ein beträchtliches Wachstumspotential im Multi-Milliarden-Bereich. Dies läßt sich alleine schon durch die Preise der entsprechenden Marktberichte belegen. Eine Einzelplatzlizenz des im Juni 2022 herausgegebenen Reports ,Global Solar Panel Cleaning Equipment Market Research Report 2022’ kostet 2.900 $, die Firmenlizenz 5.800 $.

Ähnlich ist es auch in den Folgejahren: Eine Einzellizenz des Berichts ,2023-2029 Global Semi-Automatic Solar Panel Cleaning Equipment Industry Research & Trends Analysis Report’ von Market Intellix wird beispielsweise für 5.200 $ angeboten, die Firmenlizenz für 7.800 $.

Nicht sehr viel günstiger ist der im Oktober 2023 veröffentlichte Report ,Global Autonomous Solar Panel Cleaning Robot Market By Type (Fully Automatic, Semi-Automatic), By Application (Residential Solar, Commercial Solar), By Geographic Scope And Forecast’, der sich über den Prognosezeitraum 2023 - 2030 erstreckt. Der Herausgeber Verified Market Reports (VM Reports) verlangt 3.950 $ für eine Einzellizenz, und 7.550 $ für eine Firmenlizenz - was für SF ziemlich teuer ist.

Weiter mit der verbliebenen Jahreschronologie 2012:

Im September schlägt der MIT-Student Otto Ng in einer TED-Präsentation ein 10.000 km² großes Solardach mit dem Namen Powerscape vor, das die enorme Sonneneinstrahlung in der Wüste der arabischen Halbinsel ausnutzt, um die Wirtschaft des Nahen Ostens und den Rest der Welt mit Energie zu versorgen und zugleich als neuer Lebensraum zu dienen, da das Dach den Boden vor dem direkten, harten Sonnenlicht schützt.

Powerscape ist ein programmierbarer, aufspannbarer Baldachin aus Heliostat-Ballons, Kabelnetzgewebe und „Schichten von Solarenergie sammelndem Material“, die sich über die Landschaft erstrecken. Anderen Quellen zufolge besitzt das System aufblasbare Spiegel, welche das Sonnenlicht auf einen Stirling-Dish bündeln, der Wärme in Strom umwandelt. Ng gibt jedoch keine Schätzungen darüber ab, wie viel Energie ein Quadratmeter Dachfläche erzeugt, oder wie hoch der Wirkungsgrad seiner Technologie im Vergleich zu bestehenden Solarkollektoren ist.

Das System kann die Bewegung der Sonne am Himmel nachverfolgen und ändert im Laufe des Tages sogar seine Farbe, um das grelle Sonnenlicht abzulenken. Und nachts ist es so transparent, daß man die Sterne hindurch sehen kann. Neben der nicht nähere bezifferten Stromerzeugung, die gewaltig sein muß, geht Ng davon aus, daß sich durch die Beschattung die biologische Entwicklung, die meteorologische Aktivität und die geologischen Phänomene zwangsläufig verändern werden, und daß die geringere Hitze und Verdunstungsrate die Wüstenregionen für Menschen, Tiere und Pflanzen bewohnbarer machen wird.

Eine wichtige Meldung im September: Nun will auch das schwedische Möbelhaus IKEA PV-Solaranlagen verkaufen. Zusammen mit dem chinesischen Hersteller Hanergy werden die Solarmodule zunächst testweise in Großbritannien angeboten, in Form eines günstigen Komplettpakets. Anschließend soll entschieden werden, ob das Geschäft auch auf andere Länder ausgeweitet wird. Ähnlich wie in Deutschland gibt es in Großbritannien eine Einspeisevergütung für Hauseigentümer, die ihren Solarstrom ins öffentliche Netz leiten.

Die Ausbreitung des Angebots dauert allerdings. Erst ab Oktober 2018 bietet IKEA eine 3,52 kW Photovoltaikanlage namens SOLSTRÅLE für 9.999 € an, die aus acht hocheffizienten Dünnschicht-Modulen besteht. Zudem vermittelt IKEA nur, der tatsächliche Verkäufer ist der Photovoltaik-Anbieter Solarcentury Microgen (Deutschland) GmbH.

Als äußerst zukunftsweisend erweist sich, daß bereits im Dezember 2012 eine Mini-PV-Anlage aus Deutschland in den internationalen Blogs kursiert, als erste Vertreterin einer Gattung, die bald unter dem Namen Balkonkraftwerke in aller Munde ist - und sogar zum Politikum wird.

In der Szene kursiert die Geschichte, daß der erste Anwender dieser Technologievariante Markus Real war, ein Schweizer Ingenieur des Eidgenössischen Instituts für Reaktorforschung, der auf einen Schuppen im Kanton Argau bereits 1979 einige der damals eher aus der Weltraumforschung bekannten Solarpaneele installierte und sie über einen Wechselrichter mit dem Stromnetz verband. Was das eigentlich revolutionäre ist. Den Wechselrichter hatte er selbst entwickelt, die Solarpaneele aus den USA importiert. Real teilt dem Elektrizitätswerk aber nicht mit, daß er Strom in sein Heimnetz einspeist und bei möglicher Überproduktion vermutlich auch in das allgemeine Stromnetz abgibt - weshalb er sozusagen der erste Photovoltaik-Guerillero ist.

Das von Dipl.-Ing. (FH) Holger Laudeley und seiner 1982  gegründeten Firma Holger Laudeley Betriebstechnik entwickelte neue modulare All-in-One-Solarsystem stellt die erste Generation der zukünftigen Mikro-/Kleinstsolarsysteme für Wohnhäuser dar, quasi DIY-Anlagen, für deren Installation wenige bis gar keine technischen Kenntnisse erforderlich sind. Und noch wichtiger, auch keine Genehmigungen.

Tatsächlich präsentiert Laudeley sein erstes Mini-PV-Kraftwerk bereits im Mai 2001 auf der Solarmesse Bremen - allerdings noch ohne große Resonanz. Motiviert dazu hatte ihn das im Februar 2000 vom Deutschen Bundestag beschlossene Gesetz für den Ausbau erneuerbarer Energien (EEG).

Sein erste Balkonkraftwerk, bestehend aus fünf Solarmodulen, montiert Laudeley im Januar 2012 am Balkon der Mietwohnung seiner Schwiegermutter in der Nähe von Bremen, was ihn damals 4.000 € kostet.

Laudeleys neues Solarkonzept wird ab August 2012 unter dem Label Sun Invention - Plug & Save vermarktet und ist so einfach wie genial. Es besteht aus einem normalen Solarmodul, an dessen Rückseite die gesamte elektrische Ausrüstung wie Wechselrichter, Verkabelung usw. angebracht ist. Das Einzige, was der Besitzer der neuen Anlage tun muß, ist das Modul auf die Sonne auszurichten und das Kabel in eine normale Steckdose im Haus oder in der Wohnung einzustecken.

Angeboten werden zwei Plug & Save-Module: Optimus enthält einen 0,25kWh Lithium-Ionen-Akku plus Batteriemanagementsystem, während Light ohne Speicherkomponente geliefert wird. Bis zu 18 dieser Module können zu einem 3,51 kW System verbunden werden. Zusätzlich gibt es verschiedene Montagesysteme für die Selbstmontage auf Flachdächern, am Boden, an Wänden oder am Balkon. In einem Online-Shop wird ein 0,975 kW / 0,5k Wh-Balkon-Set, bestehend aus zwei Optimus- plus drei Light-Modulen für 2.805 € angeboten.

Der Kinofilm Leben mit der Energiewende 1 des Filmemachers Frank Farenski, der die Geschichte des Balkonkraftwerks erzählt und im November 2012 Premiere hat, bringt dann eine Veränderung - und deutlich steigende Verkaufszahlen. Die weitere Geschichte ist auf Laudeleys Homepage umfassend dokumentiert - und auf die Balkonkraftwerke im Allgemeinen komme ich in einer späteren Jahresübersicht noch ausführlich zu sprechen.

Interessanterweise ergab meine Recherche, daß auch die im Jahr 2009 von den beiden Agraringenieuren Heinrich Gärtner und Ove Petersen gegründete Firma GP Joule schon 2011 mit einer steckerfertigen und selbst zu montierenden Mini-PV-Anlage auf den Markt gekommen ist, also ein Jahr bevor die schwarz-gelbe Bundesregierung durch Änderungen am EEG die boomende Solarindustrie in Deutschland nahezu ausgelöscht hat. Zur Erinnerung: Die Photovoltaik-Industrie verlagerte sich damals Stück für Stück nach China, und von 60 deutschen Module-Herstellern blieben schließlich nur drei übrig.

Das Kleinkraftwerk wird unter dem Namen miniJOULE bekannt und ist so erfolgreich, daß im Jahr 2023 eine Neuauflage mit dem Namen miniJOULE 2023 erscheint.

Ebenfalls im Dezember 2012 ist in den Blogs ein Snowboard der Firma Signal Snowboards (o. Signal Snowboarding Factory) zu sehen, das mit ultradünnen Solarzellen versehen ist. Damit sollen während des Boardens elektronische Kleingeräte wieder aufgeladen werden. Und natürlich kann das Board auch als Miniatur-PV-Anlage zum Aufladen von Geräten benutzt werden, wenn es gerade nicht als solches benutzt wird.

Um das „erste solarbetriebene Snowboard der Welt“ zu entwickeln, hatten Dave Lee und Signal Snowboards mit der Firma Powerfilm Solar zusammengearbeitet. Dabei wurde das flexible Solarpaneel auf das Snowboard-Deckblatt geklebt und dann mit einem zwischen den Bindungen montierten Konverter verkabelt. Das Solarmodul hat eine Ausgangsleistung von 2,112 W, während der Akku 2.000 mAh faßt und über einen USB-Ausgang sowie einen abnehmbaren Inverter, Ladestand-LEDs und ein Anschlußkabel verfügt.

Das Design, das inzwischen offiziell Solar Hybrid genannt wird, erregt schnell Aufmerksamkeit, woraufhin die Firma beschließt, das Board in der Saison 2014/2015 für 750 $ auf Bestellung zu fertigen. Die 10-köpfige Crew von Signal stellt jedes solarbetriebene Snowboard von Hand her, was einen großen Anteil an den Kosten hat. In der nächsten Saison soll der Preis um etwa 100 $ sinken.

Im Dezember 2016 folgen kurzzeitig Meldungen über ein weiteres Snowboard mit integrierten Solarzellen, an dem die Firmen Gilson Snow und QorTek bereits seit drei Jahren arbeitet und das in Kürze erhältlich sein soll. Auch dieses soll zum Aufladen von Handys usw. genutzt werden.

Dank der Technologie kann zudem das eigene Telefon an das Snowboard angeschlossen werden, um verschiedene Informationen abzurufen, wie zum Beispiel Live-Statistiken oder die G-Kräfte, die in den Kurven wirken. Außerdem kann die Bergrettung über ein GPS-Signal automatisch eingeschaltet werden, wenn der Benutzer in einen Unfall verwickelt ist. Tatsächlich erweist sich das Gilson-Qortek-Snowboard bislang aber nur als Proof-of-Concept und nicht als ein marktreifes Produkt.

Passend an dieser Stelle ist der Hinweis, daß zu dieser Zeit auch das „erste echte elektrische Solar-Skateboard der Welt“ auf der Szene erscheint: das Young Board, das im September 2016 in den Blogs präsentiert wird, ist mit monokristallinen Solarzellen laminiert, die eine Leistung von 25 W versprechen. Initiator ist die Import-Export-Firma Center Young GmbH mit chinesischem Hintergrund und wechselndem Standort in Deutschland.

Das aus Bambus, Ahorn und Kohlefaser hergestellte Young Board ist 1 m lang und 28 cm breit, wiegt 5 kg und ist mit Radnabenmotoren ausgestattet. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt 30 km/h, die Reichweite bis zu 16 km. Eingebaut ist ein Lithium-Polymer-Akku, dessen Aufladung nur vier Stunden Sonnenschein benötigt. Um wiederum das Telefon oder den Laptop aufzuladen, gibt es ein USB-Kabel.

Zu seiner Finanzierung hatte die Firma auf Kickstarter eine Crowdfunding-Kampagne gestartet, die - was ich zum ersten Mal erlebe - exakt den gewünschten Zielbetrag von 25.000 € erreicht, von nur 14 Unterstützern, was etwas ominös wirkt, da die erste Lieferung des solaren E-Skateboards im November zu einem Stückpreis von 499 € angeboten wird. Nach der Kampagne soll ein Board dann 999 € kosten. Es ist aber nichts darüber zu finden, daß jemals eine Produktion aufgenommen wurde. Der Recherche zufolge wurde die 2014 gegründete Center Young GmbH Ende 2021 gelöscht.

 

Das quantitative Jahresfazit 2012 lautet:

Dem Europäischen Verband der Photovoltaik-Industrie (EPIA) und der Internationalen Energieagentur (IEA) zufolge nähert sich die weltweite PV-Gesamtkapazität rasch dem Meilenstein von 100 GW - oder hat diesen etwa zum Jahreswechsel sogar schon überschritten. Im Jahr 2012 wurden demnach insgesamt 28,4 GW an neuer Photovoltaik-Kapazität installiert, so viel wie nie zuvor. Das Marktforschungsunternehmens IHS spricht von einem Zuwachs von sogar 31,4 GW.

Aus dem Blickwinkel der Forscher des  Global Climate & Energy Project (GCEP) der Stanford University hat das Wachstum der Solarindustrie in den vergangenen zehn Jahren zur globalen Erwärmung beigetragen, weil die zur Herstellung der Solaranlagen benötigte Energie zum größten Teil aus fossil-nuklearen Brennstoffen stammte. Erst jetzt übersteigt die von den weltweit installierten Solarmodulen im vergangenen Jahr produzierte Energie den Bedarf für die Produktion neuer Module. Damit wird die PV-Solarbranche zum ersten Mal, seit der Boom begann, zum Nettoenergieerzeuger.

Durch den technischen Fortschritt, insbesondere in der Modulfertigung, sinkt der Energiebedarf der Produktion stetig und die Lebensdauer der Module steigt. Deshalb wird spätestens zwischen 2015 und 2020 auch die negative Energiebilanz der in der Vergangenheit installierten Anlagen ausgeglichen sein.

 

Weiter mit der photovoltaischen Nutzung 2013...