Anti-Soiling-Beschichtung Mehr Leistung und weniger Verschmutzung für Solarmodule

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1 Anti-Soiling-Beschichtung Mehr Leistung und weniger Verschmutzung für Solarmodule

2 Effizienter Schmutzschutz für Photovoltaik Photovoltaik- und Solarthermie-Module unterliegen aufgrund von Umwelteinflüssen wie z.b. Sand, Staub, Regen, Schnee einer Leistungseinbuße durch Anhaftung von Schmutz auf der Oberfläche. Diese Verminderung hängt sehr stark von der Exposition und den örtlichen Gegebenheiten ab und beträgt bei PV-Modulen nach Literaturangaben und Erfahrungsberichten bis zu 50 % der Ausgangsleistung. Durch diese Leistungsverluste sinkt die Wirtschaftlichkeit der betroffenen Anlagen entscheidend. buzil als namhafter Hersteller hochwertiger Reinigungs-, Pflege- und Desinfektionsmittel beschäftigt sich seit vielen Jahren mit den Themen Schmutzarten, Schmutzanhaftung und Anti-Soiling-Eigenschaften. Das Unternehmen verfügt über langjährige Erfahrung sowie Applikations-Know-how bezüglich Beschichtungen auf verschiedenen harten und elastischen Oberflächen. Das Wissen aus dem Bereich der Reinigungsbranche wird zunehmend in neue zukunftsorientierte Branchen und Technologien transferiert. Die hier vorgestellte permanente Anti-Soiling-Beschichtung für die Solarbranche wurde im Rahmen eines vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderten Projekts durchgeführt. buzil verfügt durch seine eigene F&E-Abteilung und Produktion über die Ausstattung, die Mitarbeiter und das Know-how der chemischen Entwicklung sowie Applikationstechnologie. Für die Entwicklung und Durchführung physikalischer Messmethoden konnte mit der Hochschule Deggendorf ein kompetenter Projektpartner gewonnen werden. Die Hochschule Deggendorf mit dem Optical Engineering Labor verfügt über das Fachwissen, die technische Ausstattung und Methodenkompetenz für die Analyse sprödharter Werkstoffe. Die Herstellung des Coatings erfolgt mittels der Sol-Gel-Technologie. Die lösemittelbasierte Beschichtung kann sowohl durch Dip-Coaten als auch durch Rakeln während des Herstellungsprozesses auf das Substrat aufgebracht werden. Die Aushärtung erfolgt bei einem definierten Temperaturprogramm. Dieser Prozess lässt sich für Float- und Strukturgläser anwenden. Gerne treten wir mit weiteren Interessenten in Kontakt und erarbeiten mit ihnen gemeinsam die Aufbringung in Ihrem Prozess. 2

3 Exemplarische Betrachtung Photovoltaikanlage auf dem buzil-firmendach Grunddaten buzil PV-Anlage Umfang: 939 Module a 1,673m² m² Prognostizierter Jahresertrag: kwh Einspeisevergütung: 0,14 /kwh kalkulierter Ertrag pro Jahr: kalkulierter Ertrag in 25 Jahren: Betrachtung 1 Betrachtung 2 Ziel: Ertragssteigerung der PV-Anlage Annahme: Reduzierung des Ertrages durch Verschmutzung innerhalb von 4 Jahren um 10%* 1. Jahr -2,5% Jahr -5,0% Jahr -7,5% Jahr -10,0% Gesamt Musterrechnung Ertragssteigerung: Reduzierung der Verschmutzung um 50% Ertragssteigerung in 4 Jahren Ertragssteigerung in 25 Jahren Ziel: Reduzierung der Reinigungskosten Annahme: Pro Reinigung der PV-Anlage entstehen Kosten in Höhe von 1,25 /m² (1x jährlich erforderlich) Kosten pro Reinigung: Kosten in 4 Jahren, Reinigung 1x jährlich: Kosten in 25 Jahren, Reinigung 1x jährlich: Musterrechnung zur Einsparung: Ersparnis durch Halbierung der Reinigungszyklen Einsparung in 4 Jahren Einsparung in 25 Jahren * "Langzeiterfahrungen in der Photovoltaik-Systemtechnik", Heinrich Häberlein, Berner FH, 7. Nationale Photovoltaik-Tagung 8./ Emmenbrücke Ein Gemeinschaftsprojekt von und 3

4 Schmutz & Anti-Soiling Da es keine bekannte und bereits etablierte Methode zur Bewertung der Anhaftung von Sand oder anderen Schmutzarten gibt, wurden reproduzierbare Methoden zur Aufbringung und Bewertung von Schmutz auf den modifi zierten Oberfl ächen entwickelt. Bei der Schmutzauswahl wurde u.a. die unterschiedliche Zusammensetzung von Feinstaub in städtischen und ländlichen Gegenden berücksichtigt. Zur Bewertung von Verschmutzung durch partikulären, anorganischen Schmutz konnte der sehr aussagekräftige und reproduzierbare sogenannte Sand-Riesel-Test etabliert werden. Die Beurteilung der Sandanhaftung erfolgt sowohl visuell als auch anhand der Bestimmung der Transmissions- und Hazewerte. 1. mit Beschichtung ohne Beschichtung 2. mit Beschichtung ohne Beschichtung mit Beschichtung ohne Beschichtung Sand-Riesel-Test Transmission Transmission [%] 100,00 95,00 90,00 85,00 80,00 75,00 70,00 65,00 60,00 55,00 ohne Sand nach Sandauftrag Abklopfen (Simulation Wind) mit Beschichtung ohne Beschichtung Sand-Riesel-Test zur Bewertung von Verschmutzung 4

5 Auch für weitere Schmutzarten wie z.b. Ammoniumsalze, welche insbesondere in ländlichen Umgebungen durch Düngemittel entstehen, konnte eine signifikante Reduzierung der Anhaftung im Labortest ermittelt werden. Parallel zu den Laboruntersuchungen werden beschichtete Glasplatten im Vergleich zu unbeschichteten Substraten auf dem Betriebsgelände von buzil einer Freibewitterung ausgesetzt. BUZIL-WERK Wagner GmbH & Co. KG in Memmingen Freibewitterungsanlage im Firmenhof Freibewitterungsanlage auf dem Firmendach 5

6 Beständigkeit Die entwickelte Beschichtung weist eine sehr hohe Beständigkeit auf. Dies wurde durch verschiedene Prüfungen nach Norm und in-house-methoden bestätigt: Temperaturwechselprüfung (Klima-Wechsel-Test) Test gemäß EN 61215:2005, 567h, 200 Zyklen: -40 C/+85 C Feuchte-Frost-Prüfung Test gemäß EN 61215:2005, 240h, 10 Zyklen: +85 C, 85% rf/-40 C Feuchte-Wärme-Prüfung (Damp-Heat-Test) Test gemäß EN 61215:2005, 1000 h 85 C/85% rf UV-Stabilität Test gemäß DIN EN ISO :2003, 1000 h Zyklen: 8 h 60 C, UV-A 340/4 h 50 C, kein Licht Abriebfestigkeit Test in Anlehnung an DIN EN , Abriebfi lz (0,52 g/cm²), mind. 500 Hübe Gitterschnittfestigkeit Test gemäß DIN ISO : : Chemische Beständigkeit in Natronlauge und Schwefelsäure In-house-Testmethoden, 1h 0,1 M NaOH, 1h 0,1 M H 2 SO 4 Die herausragende Beständigkeit und Robustheit der Anti-Soiling-Beschichtung liegt u.a. in der glasähnlichen Struktur begründet. REM-Aufnahme der Beschichtung 6

7 Anti-Reflex-Effekt Die Beschichtung erzielt zusätzlich zum Anti-Soiling-Charakter eine Erhöhung der Transmissionswerte. Dieser Anti-Refl ex-effekt verstärkt sich durch Veränderung des Einstrahlungswinkels auf kleiner 90. Das bedeutet, je schräger der Lichteinfall auf das Modul, desto größer ist der Unterschied zwischen dem Energieeintrag eines beschichteten Moduls gegenüber einem unbeschichteten. Dieser Zuwachs ist in der grauen Kurve in Bezug auf die rechte y-achse dargestellt. Winkelabhängige Transmission Transmission mit Beschichtung Transmission ohne Beschichtung 100 Transmissionszuwachs 3,00 Mittelwert der Transmission nm [%] ,50 2,00 1,50 1,00 0,50 Transmissionszuwachs [%] ,00 Winkel [ ] Gegenüberstellung der Transmissionswerte 7

8 Weitere Informationen unter BUZIL-WERK Wagner GmbH & Co. KG Fraunhoferstr. 17. D Memmingen. T +49 (0) 8331 / F +49 (0) 8331 / E info@buzil.de