Gutachten SunBrush Solarreinigungsanlage

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Wilhelm Kerner
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1 Gutachten Beratung 1 Gutachten SunBrush Solarreinigungsanlage Auftraggeber Franz Ehleuter SunBrush mobil GmbH Hauptstr Lachen Telefon: +49 (0) Handynummer: +49 (0) info@sunbrushmobil.info Bearbeiter Prof. Gerd Heilscher Gutachten - Beratung Matthias Casel B.Eng. Telefon: Mobil: heilscher@hs-ulm.de casel@hs-ulm.de

2 2 Inhaltsverzeichnis Auftraggeber... 1 Bearbeiter... 1 Messaufgabe:... 3 Messmittel:... 4 Messbedingungen:... 4 Messung 1: Lieferzustand... 4 Messung 2: trockene Reinigung, Quarzsand... 4 Messpunkte für die optische Oberflächenanalyse... 5 Ergebnisse... 6 Anhang... 7 Messergebnisse Messung Leistungsmessung PV-Module... 8 Oberflächenanalyse Elektrolumineszenzmessung Messergebnisse Messung Leistungsmessung PV-Module Oberflächenanalyse Elektrolumineszenzmessung Energieverbrauch PV-Reinigungsanlage Reinigung der Moduloberfläche mit einer Politur... 27

3 3 Messaufgabe Untersuchung von PV-Modulen auf Leistungsverluste und Verschleiß durch möglichen mechanischen Abrieb und Kratzer. Die mechanische Belastung wird mit einer PV-Reinigungsanlage der Firma SunBrush mobil durchgeführt. Die Bürste der Reinigungsanlage hat die Glasoberfläche der PV- Module unter Zugabe einer definierten Menge Quarzsand pro Reinigungsdurchlauf 1002 mal trocken gereinigt. Abbildung 1: Trockenreinigung mit der SunBrush- Reinigungsanlage beim Durchlaufen der 1002 Bürstendurchgänge. Umgerechnet auf 20 Jahre bedeutet das einmal pro Woche einen Bürstendurchgang. Zur Analyse der Einwirkung der Reinigungsanlage werden an den Solarmodulen vor und nach der Reinigung folgenden Messungen durchgeführt: Leistungsmessungen durch Bestimmung der U/I Kennlinie mit einem Flasher bei verschiedenen Einstrahlungen Elektrolumineszenz Messung mit der EL Kamera Optische Kontrolle der Glasoberfläche der PV-Module mit einen Mikroskop an definierten Messpunkten

4 4 Messmittel Solarmodule Kioto Solar Seriennr. : , , Flasher: Sun Simulator 3c, Serialnumber: PAA0325 EL-Kamera, Cool Samba HR-830 Mikroskop, Auflicht-Digital-Zoom-Microskop Di-Li 2001 Solarreinigungsanlage SunBrush Quarzsand Messbedingungen Messung 1: Lieferzustand Optische Oberflächenanalyse, Mikroskop in 20-facher und 40-facher Vergrößerung Leistungsmessung der PV-Module bei einer Einstrahlung von 1000 W/m², 900 W/m², 800 W/m², 700 W/m², 400 W/m², 200 W/m² Elektrolumineszenzmessung Messung 2: trockene Reinigung, Quarzsand Nach 1002 Bürstendurchgängen mit trockener Oberfläche unter Zugabe von ca.140g Quarzsand pro Modul Optische Oberflächenanalyse, Mikroskop in 20-facher und 40-facher Vergrößerung Leistungsmessung der PV-Module bei einer Einstrahlung von 1000 W/m², 900 W/m², 800 W/m², 700 W/m², 400 W/m², 200 W/m² Elektrolumineszenzmessung Ermittlung des Energieverbrauchs

5 5 Messpunkte für die optische Oberflächenanalyse Definition der zwei Messpunkte pro Modul PV-Modul Anschlussbox Messpunkt 2 Messpunkt 1 Abbildung 2: Das Bild zeigt das Auflicht-Digital-Zoom-Microskop Di-Li 2001 mit Ringleuchte, welches für die Oberflächenanalyse der Module verwendet wurde.

6 Abweichung in % Prof. Gerd Heilscher 6 Ergebnisse Der Vergleich der Solarleistungsmessungen verschiedener Module mit den Messungen nach 1002 Trockenreinigungsdurchgängen zeigt keinerlei Leistungsminderung zum Neuzustand. Auch konnten durch Vergleich der Vorher-Nachher Situation, mithilfe der Elektrolumineszenzmessung, keine Veränderungen an den Modulen festgestellt werden. Bei der optischen Kontrolle der Module unter dem Mikroskop, waren direkt nach den Reinigungsdurchläufen Schlieren sichtbar, welche mit ökologischem Reinigungswasser vollständig entfernt wurden. 0,4 0,2 0-0,2-0,4-0,6-0,8 Kioto Kioto Kioto , Einstrahlung in W/m² Abbildung 3: Ergebnisse der Leistungsmessungen der drei Testmodule vor und nach den 1002 Durchläufen bei unterschiedlichen Einstrahlungen. Währende zwei Module eine Leistungssteigerung von etwa 0,1% zeigen ist bei dem Dritten Modul eine Leistungsänderung von etwa -0,5% % sichtbar. In der Grafik sehen sind die Abweichungen in % im Vergleich vor und nach den 1002 Reinigungsdurchläufen an den Solarmodulen dargestellt. Die Abweichungen der Messungen der drei Solarmodule bei den sechs unterschiedlichen Einstrahlungen lagen bei +0,25 bis -1,1%. Die absolute Genauigkeit der Leistungsmessung liegt bei +/- 3%. Eine Temperaturänderung von 1 bewirkt bereits eine Leistungsänderung von 0,5%! Die Leistungsmessungen wurden an den Solarmodulen direkt nach den Reinigungsdurchläufen - vor der Entfernung der Schlieren durchgeführt. Daher lässt sich feststellen, dass nach den 1002 Trockenreinigungsdurchläufen mit der SunBrush Reinigungsanlage unter Zugabe von 140g Quarzsand pro Modul pro Reinigungsdurchgang keine Leistungsminderung der PV-Module messbar ist. Auch die Elektrolumineszenz Analyse und die Kontrolle der Solarmodule mit dem Mikroskop zeigt keine Veränderungen an den Solarmodulen. Darüber hinaus ist anzumerken das die verwendeten Kioto Module bereits bei dem ersten Test ohne Quarzsand im Jahr 2010 mit 4338 Nassreinigungsdurchläufen mit der Reinigungsbürste von SunBrush bearbeitet wurden.

7 7 Anhang Messergebnisse 1 Leistungsmessung Oberflächenanalyse Elektrolumineszenzmessung Messergebnisse 2 Leistungsmessung Oberflächenanalyse Elektrolumineszenzmessung Energieverbrauch der PV Reinigungsanlage Oberflächenanalyse Kioto nach Reinigung mit ökologischem Reinigungswasser

8 Messergebnisse Messung 1 Leistungsmessung PV-Module Seriennummer Kioto 422229

W/m², 700 W/m², 400 W/m² und 200 W/m² Seriennummer Kioto 422230 W/m², 700 W/m², 400

8 8 Messergebnisse Messung 1 Leistungsmessung PV-Module Seriennummer Kioto Leistungsmessung des PV-Moduls bei einer Einstrahlung von 1000 W/m², 900 W/m², 800 W/m², 700 W/m², 400 W/m² und 200 W/m² Seriennummer Kioto Leistungsmessung des PV-Moduls bei einer Einstrahlung von 1000 W/m², 900 W/m², 800 W/m², 700 W/m², 400 W/m² und 200 W/m²

9 Seriennummer Kioto 422231 Leistungsmessung des PV-Moduls bei einer

9 9 Seriennummer Kioto Leistungsmessung des PV-Moduls bei einer Einstrahlung von 1000 W/m², 900 W/m², 800 W/m², 700 W/m², 400 W/m² und 200 W/m²

10 10 Oberflächenanalyse Seriennummer Kioto Messpunkt 1, 20-fache Vergrößerung Messpunkt 1, 40-fache Vergrößerung

11 11 Messpunkt 2, 20-fache Vergrößerung Messpunkt 2, 40-fache Vergrößerung

12 Seriennummer Kioto 422230 Messpunkt 1,

12 12 Seriennummer Kioto Messpunkt 1, 20-fache Vergrößerung Messpunkt 1, 40-fache Vergrößerung

13 13 Messpunkt 2, 20-fache Vergrößerung Messpunkt 2, 40-fache Vergrößerung

14 14 Seriennummer Kioto Messpunkt 1, 20-fache Vergrößerung Messpunkt 1, 40-fache Vergrößerung

15 15 Messpunkt 2, 20-fache Vergrößerung Messpunkt 2, 40-fache Vergrößerung

16 16 Elektrolumineszenzmessung Seriennummer Kioto Seriennummer Kioto Seriennummer Kioto

17 Messergebnisse Messung 2 Leistungsmessung PV-Module Seriennummer Kioto 422229

W/m², 400 W/m² und 200 W/m² Seriennummer Kioto 422230 W/m², 400 W/m² und 200 W/m²

17 17 Messergebnisse Messung 2 Leistungsmessung PV-Module Seriennummer Kioto Leistungsmessung des PV-Moduls bei einer Einstrahlung von 1000 W/m², 900 W/m², 800 W/m², 700 W/m², 400 W/m² und 200 W/m² Seriennummer Kioto Leistungsmessung des PV-Moduls bei einer Einstrahlung von 1000 W/m², 900 W/m², 800 W/m², 700 W/m², 400 W/m² und 200 W/m² Seriennummer Kioto

18 18 Leistungsmessung des PV-Moduls bei einer Einstrahlung von 1000 W/m², 900 W/m², 800 W/m², 700 W/m², 400 W/m² und 200 W/m²

19 19 Oberflächenanalyse Seriennummer Kioto Messpunkt 1, 20-fache Vergrößerung Messpunkt 1, 40-fache Vergrößerung

20 20 Messpunkt 2, 20-fache Vergrößerung Messpunkt 2, 40-fache Vergrößerung

21 21 Seriennummer Kioto Messpunkt 1, 20-fache Vergrößerung Messpunkt 1, 40-fache Vergrößerung

22 22 Messpunkt 2, 20-fache Vergrößerung Messpunkt 2, 40-fache Vergrößerung

23 23 Seriennummer Kioto Messpunkt 1, 20-fache Vergrößerung Messpunkt 1, 40-fache Vergrößerung

24 24 Messpunkt 2, 20-fache Vergrößerung Messpunkt 2, 40-fache Vergrößerung

25 25 Elektrolumineszenzmessung Seriennummer Kioto Seriennummer Kioto Seriennummer Kioto

26 26 Energieverbrauch PV-Reinigungsanlage Bei den 1002 Durchläufen der PV-Reinigungsanlage wurden 2,2 kwh verbraucht. Dies entspricht einem Verbrauch von 2,2 Wh pro Reinigungsdurchgang, bzw. 0,11 kwh pro Jahr bei einer Reinigung pro Woche für drei Solarmodule. Im Bezug auf die drei gereinigten Solarmodule mit einem Jahresenergieertrag von etwa 600 kwh (Süddeutschland) ist der Energiebedarf der Reinigungsanlage vernachlässigbar.

27 27 Reinigung der Moduloberfläche mit einer Politur Seriennummer Kioto Messpunkt 1, 20-fache Vergrößerung Seriennummer Kioto Messpunkt 1, 40-fache Vergrößerung

28 28 Seriennummer Kioto Messpunkt 2, 20-fache Vergrößerung Seriennummer Kioto Messpunkt 2, 40-fache Vergrößerung

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