PV-Retrofit zur Leistungssteigerung – Langzeit-Feldergebnisse
Ultradünne SiO₂-Funktionsschichten zur Effizienzsteigerung bestehender Photovoltaikanlagen
Überblick
Die Leistungssteigerung bestehender Photovoltaikanlagen gewinnt weltweit zunehmend an Bedeutung. Während der Ausbau neuer Solarparks weiter voranschreitet, besteht ein erheblicher Anteil der installierten Photovoltaikleistung aus Anlagen, die seit vielen Jahren zuverlässig in Betrieb sind.
Viele dieser Anlagen sind technisch weiterhin intakt, weisen jedoch vermeidbare Energieverluste durch Reflexion, Verschmutzung und Umwelteinflüsse auf.
Langzeit-Feldmessungen zeigen, dass ultradünne SiO₂-basierte Funktionsschichten auf Photovoltaikglas messbare Verbesserungen des Energieertrags ermöglichen können, ohne dass elektrische oder mechanische Komponenten verändert werden müssen.
Diese nicht-invasive Retrofit-Technologie erlaubt eine Effizienzsteigerung bestehender Photovoltaikanlagen ohne Modulaustausch oder Änderungen an der elektrischen Infrastruktur.
Globales Potenzial von PV-Retrofit-Technologien
Die weltweit installierte Photovoltaikleistung hat inzwischen die Terawatt-Größenordnung erreicht. Ein bedeutender Anteil dieser Anlagen wurde zwischen 2000 und 2015 errichtet und befindet sich weiterhin im Betrieb.
Diese Systeme arbeiten meist zuverlässig, zeigen jedoch messbare Effizienzverluste durch:
- Reflexionsverluste an der Glasoberfläche
- Ablagerung von Staub und Partikeln
- ungleichmäßiges Benetzungsverhalten
- thermische Belastung
Retrofit-Technologien, die ausschließlich die Glasoberfläche modifizieren, ermöglichen eine Leistungssteigerung ohne Austausch von Modulen oder Eingriffe in elektrische Systeme.
Dieser Ansatz eignet sich besonders für große Photovoltaikanlagen.
Technologisches Prinzip
Ultradünne SiO₂-Funktionsschichten verändern die Oberflächenenergie von Photovoltaikglas im Nanometerbereich.
Die Beschichtung bildet eine dauerhaft gebundene funktionale Glasoberfläche mit folgenden Eigenschaften:
- verbesserte Lichttransmission
- reduzierte Reflexionsverluste
- bessere Nutzung diffuser Einstrahlung
- reduzierte Schmutzhaftung
- verbessertes natürliches Reinigungsverhalten
Da ausschließlich die Glasoberfläche verändert wird, bleiben elektrische und mechanische Eigenschaften unverändert.
Die Technologie kann sowohl bei Neuinstallationen als auch bei bestehenden Anlagen eingesetzt werden.
Ergebnisse aus Langzeit-Feldmessungen
Langzeitmessungen in Photovoltaikanlagen unterschiedlicher Klimazonen zeigen konsistente Leistungsverbesserungen.
Optischer Basiseffekt
Verbesserte Lichttransmission führt typischerweise zu:
Staubbelastete Umgebungen
In Regionen mit hoher Staubbelastung kann die Kombination aus optischen Effekten und reduzierten Verschmutzungsverlusten zu folgenden Verbesserungen führen:
Unter extremen Umweltbedingungen wurden höhere Werte beobachtet.
Langzeitstabilität
Mehrjährige Beobachtungen zeigen stabile Leistungsverbesserungen über lange Betriebszeiträume.
Die größten Unterschiede zeigen sich typischerweise:
- in den Morgen- und Abendstunden
- bei diffuser Einstrahlung
- bei wechselnden Wetterbedingungen
Diese Beobachtungen bestätigen die verbesserte Nutzung diffuser Einstrahlung.
Einfluss auf Verschmutzung und Reinigung
Verschmutzung gehört zu den wichtigsten Ursachen für Leistungsverluste in Photovoltaikanlagen.
Funktionalisierte Glasoberflächen reduzieren die Haftung von Partikeln deutlich.
Feldbeobachtungen zeigen:
- verlängerte Reinigungsintervalle
- stabilere Transparenz der Moduloberfläche
- reduzierten Wasserverbrauch
- geringeren Wartungsaufwand
In trockenen Regionen kann natürliche Reinigung durch Wind und Regen einen großen Teil der Verschmutzungen entfernen.
Diese Effekte sind besonders relevant für große Solarparks.
Industrielle Anwendungen
Die Technologie wurde bereits in Photovoltaikanlagen unterschiedlicher Klimazonen eingesetzt.
In Teilen Asiens wird die Oberflächenfunktionalisierung zunehmend in reguläre Wartungsprozesse von Solarparks integriert.
Die Anwendung erfolgt ohne Demontage der Module und ohne Eingriffe in elektrische Systeme.
Dadurch eignet sich die Technologie besonders für große Photovoltaikanlagen.
Sicherheit und Materialverträglichkeit
Ultradünne Funktionsschichten beeinflussen weder elektrische Sicherheit noch mechanische Stabilität von Photovoltaikmodulen.
Untersuchungen zeigen:
- stabile elektrische Parameter
- keine mechanische Belastung der Module
- vollständige Materialverträglichkeit mit Photovoltaikglas
Die Technologie ist für langfristigen Einsatz geeignet.
Wirtschaftlichkeit
Bereits moderate Verbesserungen des Energieertrags können bei großen Photovoltaikanlagen erhebliche wirtschaftliche Vorteile bringen.
Zusätzliche Energieproduktion und reduzierte Reinigungskosten können zu attraktiven Amortisationszeiten führen.
PV-Retrofit-Technologien bieten daher eine wirtschaftlich interessante Möglichkeit zur Verbesserung bestehender Photovoltaikanlagen ohne große Investitionen.
Besonders relevant ist dies für:
- große Solarparks
- staubbelastete Regionen
- wasserarme Gebiete
