PV-Anlagen an Klärwerken: Ursachen, Risiken und Reinigungslösungen
Aktualisiert: 9. Okt.
Warum Photovoltaikanlagen auf Klärwerksgeländen besonderen Verschmutzungsbedingungen ausgesetzt sein können – und welche Anforderungen sich daraus für Reinigung und Werterhalt ergeben.
Photovoltaikanlagen sind für viele kommunale Kläranlagen ein wichtiger Bestandteil der betrieblichen Energieversorgung. Angesichts des hohen Strombedarfs für Belüftung, Pumpentechnik und weitere verfahrenstechnische Prozesse kann die Eigenstromerzeugung einen wesentlichen Beitrag zur Senkung der Energiekosten leisten.
Allerdings unterscheiden sich die Umgebungsbedingungen auf Klärwerksgeländen teilweise erheblich von denen gewöhnlicher Gewerbe- und Industrieimmobilien. Neben Staub, Pollen und atmosphärischen Ablagerungen können dort auch organische Stoffe, Feuchtigkeit und mikrobiell belastete Aerosole eine Rolle spielen.
Unter bestimmten Bedingungen entstehen dadurch hartnäckige Beläge auf den Glasoberflächen der PV-Module.
Für Betreiber stellt sich deshalb eine zentrale Frage: Wie lassen sich solche Verschmutzungen fachgerecht bewerten und entfernen, ohne die empfindlichen Moduloberflächen oder deren langfristige Funktion zu beeinträchtigen?
1. Besondere Umgebungsbedingungen auf Klärwerksgeländen
In kommunalen und industriellen Abwasserbehandlungsanlagen werden große Mengen organisch belasteten Wassers mechanisch, biologisch und teilweise chemisch behandelt.
Während dieser Prozesse können insbesondere durch Wasserbewegungen, Belüftung und Spritzvorgänge sogenannte Bioaerosole entstehen.
Dabei handelt es sich um luftgetragene Partikel biologischen Ursprungs. Hierzu können beispielsweise Mikroorganismen, Zellbestandteile und organische Partikel gehören.
Die tatsächliche Belastung hängt unter anderem von der eingesetzten Verfahrenstechnik, den Betriebsbedingungen, der Entfernung zur Emissionsquelle sowie meteorologischen Faktoren ab.
Für Photovoltaikanlagen können insbesondere folgende Einflüsse relevant sein:
Organische Partikel aus der unmittelbaren Anlagenumgebung
Staub und andere atmosphärische Ablagerungen
Feuchtigkeit, Tauwasser und wiederkehrende Benetzung
Pollen sowie pflanzliche und mikrobiologische Rückstände
Lokale Verschmutzungsschwerpunkte durch die Anordnung der Module
Entscheidend ist dabei das Zusammenwirken verschiedener Faktoren.
Nicht jede Ablagerung auf einem PV-Modul in Klärwerksnähe ist automatisch biologischen Ursprungs. Eine fachgerechte Beurteilung sollte deshalb zunächst die Art und Verteilung der Verschmutzung berücksichtigen.
2. Wie entstehen biologische Beläge auf PV-Modulen?
Die Glasoberfläche eines Photovoltaikmoduls ist grundsätzlich kein idealer Lebensraum für Mikroorganismen.
Dennoch können sich auf ihr unter geeigneten Bedingungen mikrobiell geprägte Ablagerungen entwickeln.
Dazu müssen mehrere Voraussetzungen zusammentreffen.
Feuchtigkeit
Wiederkehrende Feuchtigkeit begünstigt die Anhaftung von Partikeln und kann mikrobielles Wachstum unterstützen.
Besonders relevant sind Bereiche, in denen Wasser länger auf der Oberfläche verbleibt oder nur langsam abläuft.
Organische Rückstände
Organische Partikel können als Bestandteil von Oberflächenablagerungen Nährstoffquellen für bestimmte Mikroorganismen darstellen.
Oberflächenstruktur und Verschmutzung
Auch auf vergleichsweise glatten Glasflächen können Staub, Partikel und vorhandene Ablagerungen die Anhaftung weiterer Stoffe erleichtern.
Mikroorganismen
Unter geeigneten Bedingungen können sich Mikroorganismen auf einer Oberfläche ansiedeln und komplexe Gemeinschaften bilden.
In diesem Zusammenhang wird häufig von Biofilmen gesprochen.
Ein Biofilm besteht aus Mikroorganismen, die in eine selbst gebildete Matrix aus extrazellulären polymeren Substanzen eingebettet sein können.
Diese Matrix kann die Haftung an Oberflächen unterstützen und die Entfernung erschweren.
Ob es sich bei einem konkreten Belag tatsächlich um einen Biofilm handelt, lässt sich allein anhand seiner Farbe oder seines Erscheinungsbildes allerdings nicht zuverlässig feststellen.
3. Warum können solche Ablagerungen besonders hartnäckig sein?
Gewöhnliche Verschmutzungen auf PV-Modulen bestehen häufig aus relativ locker anhaftenden Partikeln.
Bei komplexen organischen oder mikrobiell geprägten Ablagerungen kann die Situation anders aussehen.
Die Verbindung aus Feuchtigkeit, Partikeln und organischen Bestandteilen kann zu einer stärkeren Anhaftung führen.
Bei einem tatsächlich vorhandenen Biofilm kommt zusätzlich die schützende und haftungsvermittelnde Wirkung seiner Matrix hinzu.
Das hat Auswirkungen auf die Reinigung.
Eine hohe Wassermenge oder ein hoher Reinigungsdruck führen nicht zwangsläufig zu einem besseren Ergebnis.
Im Gegenteil: Ein ungeeignetes Reinigungsverfahren kann empfindliche Oberflächen, Beschichtungen oder Modulkomponenten gefährden.
Bei der Auswahl eines geeigneten Verfahrens müssen deshalb sowohl die Verschmutzungsart als auch die technischen Vorgaben des Modulherstellers berücksichtigt werden.
4. Welche Auswirkungen haben Ablagerungen auf den Energieertrag?
Photovoltaikmodule wandeln einfallende Sonnenstrahlung in elektrische Energie um.
Verschmutzungen auf der Glasoberfläche können die Menge und Verteilung des Lichts beeinflussen, das die Solarzellen erreicht.
Je nach Art, Intensität und räumlicher Verteilung der Ablagerungen kann dies zu Ertragsverlusten führen.
Dabei sind zwei Effekte zu unterscheiden.
Gleichmäßige Verschmutzung
Eine großflächige, relativ gleichmäßige Verschmutzung kann die Lichtdurchlässigkeit reduzieren und damit die Stromerzeugung beeinträchtigen.
Ungleichmäßige Verschmutzung
Lokale Ablagerungen können einzelne Zellbereiche stärker abschatten als andere.
Solche ungleichmäßigen Bedingungen sind technisch besonders relevant, weil sie das elektrische Betriebsverhalten der betroffenen Module beeinflussen können.
Unter ungünstigen Voraussetzungen können dadurch zusätzliche Belastungen entstehen.
Allerdings gilt: Aus dem sichtbaren Verschmutzungsgrad allein lässt sich kein verlässlicher prozentualer Ertragsverlust ableiten.
Hierfür müssen weitere Einflussgrößen wie Einstrahlung, Modultemperatur, Anlagenkonfiguration und Betriebsdaten berücksichtigt werden.
Eine belastbare Bewertung sollte deshalb möglichst auf einer Kombination aus Sichtprüfung, Anlagendaten und geeigneten Vergleichsmessungen beruhen.
5. Warum ist die Reinigung technisch anspruchsvoll?
Photovoltaikmodule sind für den langfristigen Betrieb unter wechselnden Witterungsbedingungen ausgelegt.
Das bedeutet jedoch nicht, dass ihre Oberflächen und Komponenten beliebigen mechanischen oder chemischen Belastungen standhalten.
Insbesondere bei hartnäckigen Ablagerungen besteht die Herausforderung darin, eine ausreichende Reinigungswirkung zu erzielen und gleichzeitig die Materialverträglichkeit sicherzustellen.
Zu berücksichtigen sind unter anderem:
Modulglas und Beschichtungen: Viele Module besitzen funktionale Oberflächenbeschichtungen. Ungeeignete Reinigungsmittel oder abrasive Verfahren können diese beeinträchtigen.
Dichtungen und Rahmen: Reinigungsverfahren müssen auch mit den angrenzenden Materialien verträglich sein.
Elektrische Sicherheit: PV-Anlagen können bei Lichteinfall weiterhin elektrische Spannung erzeugen. Reinigung und Arbeitsschutz müssen daher auf die konkreten Anlagenbedingungen abgestimmt werden.
Herstellervorgaben: Zulässige Reinigungsmittel, Wassertemperaturen, Drücke und Verfahren können je nach Hersteller und Modultyp unterschiedlich sein.
Gerade bei älteren Anlagen ist eine Prüfung der technischen Dokumentation sinnvoll.
6. Welche Rolle spielt die Wahl des Reinigungsmittels?
Die Auswahl eines Reinigungsmittels sollte sich nicht allein an seiner allgemeinen Reinigungsleistung orientieren.
Entscheidend sind das konkrete Verschmutzungsbild und die Materialverträglichkeit.
Bei organischen Ablagerungen können speziell entwickelte Reinigungssysteme eine Alternative zu einer rein mechanischen Entfernung darstellen.
Dabei müssen jedoch mehrere Fragen beantwortet werden:
Ist das Mittel für die vorhandenen Modulmaterialien geeignet? Welche Einwirkzeit ist vorgesehen? Wie erfolgt die Entfernung gelöster Rückstände? Welche Anforderungen gelten für Abwasser und angrenzende Flächen?
Eine pauschale Freigabe bestimmter Wirkstoffe für sämtliche Photovoltaikmodule ist fachlich nicht sinnvoll.
Die Eignung eines Reinigungsmittels muss immer im Zusammenhang mit dem konkreten Modul, den Herstellervorgaben und dem vorgesehenen Verfahren bewertet werden.
7. Drohnengestützte PV-Reinigung als technische Lösung
Bei großflächigen Photovoltaikanlagen können die Zugänglichkeit und die Organisation der Reinigungsarbeiten eine erhebliche Rolle spielen.
Insbesondere bei schwer erreichbaren Dachflächen oder komplexen Gebäudestrukturen kann drohnengestützte Reinigung Vorteile bieten.
FlyClean Germany® setzt hierfür spezialisierte Reinigungstechnik ein, bei der das Reinigungsmedium über eine an der Drohne geführte Reinigungslanze aufgebracht wird.
Das Verfahren ermöglicht eine Reinigung aus der Luft, ohne dass das Reinigungspersonal die Modulflächen unmittelbar betreten muss.
Abhängig von Anlagengeometrie und Einsatzbedingungen können dadurch bestimmte Arbeiten mit Gerüsten oder Hubarbeitsbühnen vermieden werden.
Die technische Eignung ist jedoch immer objektspezifisch zu prüfen.
Für die Reinigung von Photovoltaikmodulen sind insbesondere der kontrollierte Auftrag des Reinigungsmediums, geeignete Arbeitsabstände sowie die Einhaltung der zulässigen mechanischen Belastungen entscheidend.
Auch die Flugplanung und die betrieblichen Sicherheitsanforderungen müssen berücksichtigt werden.
8. Reinigungskonzepte für besondere organische Ablagerungen
Konventionelle Reinigungsverfahren stoßen bei stark anhaftenden organischen Belägen unter Umständen an praktische Grenzen.
Deshalb ist es sinnvoll, nicht ausschließlich die eingesetzte Reinigungstechnik, sondern das gesamte Reinigungskonzept zu betrachten.
Dazu gehören:
Die Erfassung und Dokumentation des Verschmutzungsbildes.
Die Prüfung der Modul- und Materialeigenschaften.
Die Auswahl eines geeigneten Reinigungsverfahrens.
Gegebenenfalls eine begrenzte Testreinigung.
Die Bewertung des Reinigungsergebnisses.
Die Festlegung eines bedarfsgerechten Kontroll- und Reinigungsintervalls.
FlyClean Germany® beschäftigt sich im Rahmen seiner Reinigungsentwicklung auch mit spezialisierten Lösungen für organische Ablagerungen im Umfeld von Kläranlagen.
Hierzu gehört das Reinigungskonzept FC 6000 SRE, das für entsprechende Verschmutzungsbilder entwickelt wird.
9. Wann ist eine Reinigung wirtschaftlich sinnvoll?
Eine regelmäßige Reinigung kann zum Werterhalt und zur Sicherung der Leistungsfähigkeit einer Photovoltaikanlage beitragen.
Ob sich eine Reinigung wirtschaftlich lohnt, hängt jedoch von mehreren Faktoren ab.
Hierzu zählen insbesondere der tatsächlich verschmutzungsbedingte Ertragsverlust, die Anlagengröße, der wirtschaftliche Wert der erzeugten Energie und die Reinigungskosten.
Eine pauschale Empfehlung für feste Reinigungsintervalle ist deshalb nicht für jede Anlage sinnvoll.
Gerade bei Klärwerksstandorten empfiehlt sich eine zustandsorientierte Betrachtung, bei der die örtlichen Umgebungsbedingungen und die Entwicklung der Verschmutzung berücksichtigt werden.
Entscheidend ist nicht, wie häufig gereinigt wird, sondern ob das gewählte Verfahren zum richtigen Zeitpunkt technisch und wirtschaftlich sinnvoll ist.
Fazit: Spezielle Verschmutzungen erfordern eine differenzierte Betrachtung
Photovoltaikanlagen auf Klärwerksgeländen können besonderen Verschmutzungsbedingungen ausgesetzt sein.
Organische Partikel, Feuchtigkeit und mikrobiell geprägte Ablagerungen können dabei eine Rolle spielen und unter bestimmten Bedingungen zu hartnäckigen Oberflächenbelägen beitragen.
Für Betreiber ist deshalb eine differenzierte Vorgehensweise entscheidend.
Nicht jede sichtbare Verschmutzung erfordert unmittelbar eine Reinigung. Gleichzeitig sollten auffällige Ablagerungen nicht ausschließlich nach ihrem optischen Erscheinungsbild bewertet werden.
Eine fachgerechte Beurteilung verbindet die Analyse der Verschmutzung mit den technischen Anforderungen der Module und einer wirtschaftlichen Betrachtung.
FlyClean Germany® entwickelt und realisiert spezialisierte Reinigungslösungen für anspruchsvolle Gebäude-, Industrie- und Photovoltaikflächen – mit dem Ziel, Reinigungswirkung, Materialverträglichkeit und Wirtschaftlichkeit sinnvoll miteinander zu verbinden.
Kommentare