Elektrostatische Reinigung von Solarpanelen
Image: Courtesy of the researchers

Große Solarparks befinden sich oft in Wüsten. Hier gibt es reichlich Platz und die für die Solarstromerzeugung nötige Sonneneinstrahlung ist das ganze Jahr über garantiert. Dafür gibt es ein anderes Problem: Staub. Weil sich Staub auf den Solarmodulen ansammelt, kann sich deren Leistung innerhalb eines Monats um fast 30 % verringern. Hinzu kommt: Da durch den Klimawandel verursachte Staubstürme zunehmen, kann der Wirkungsgrad der Solarmodule rapide sinken, sofern diese nicht mehrmals pro Monat gereinigt werden. Eine gängige Methode zur Reinigung ist das Abstrahlen der Module unter Hochdruck mit Wasser. Damit das Glas der Paneele nicht erneut verschmutzt oder beschädigt wird, kann nur reines, entmineralisiertes Wasser verwendet werden. Die Kosten für den Transport des Wassers in die oft abgelegenen Wüstenregionen machen etwa 10 % der gesamten Betriebs- und Wartungskosten aus. Schätzungsweise würden jedes Jahr bis zu 10 Milliarden Gallonen Trinkwasser allein für die Reinigung von Solarpanels verbraucht, eine Wassermenge, die den Jahresbedarf von etwa 2 Millionen Menschen in Entwicklungsländern decken könne.

Die Ineffizienz der derzeitigen Reinigungsmethoden veranlasste Kripa Varanasi, Professor für Maschinenbau am Massachusetts Institute of Technologie (MIT), und seinen Doktoranden Sreedath Panat dazu, ein berührungsloses Reinigungssystem zu entwickeln, das Staub automatisch und ohne Wasser von den Solarpanels entfernen kann. Das System nutzt die elektrostatische Abstoßung, um Staubpartikel von der Oberfläche der Solarzellen zu entfernen. Die Forscher hatten festgestellt, dass sich, obwohl Staub an sich nicht elektrisch leitend ist, die Partikel durch eine Elektrode, die direkt über der Oberfläche des Solarpanels verläuft, aufladen lassen. Anschließend wird eine transparente Folie (ähnlich wie bei Smartphones und Laptops) mit einer entgegengesetzten Ladung versehen und auf dem Panel angebracht. Mit dem Ergebnis, dass die Glasoberfläche des Panels die lästigen Staubpartikel abweist. Das System, das mit einer geringen Menge an Sonnenenergie funktioniere, könne zusammen mit einem separaten Reinigungsroboter verwendet oder nachträglich an den Panels installiert werden.

Während die MIT-Ingenieure ihr neues System skalierbar machen wollen, arbeiten andere Forscherinnen und Forscher an der Entwicklung einer Beschichtungstechnologie für Solarpaneele, die von den selbstreinigenden Eigenschaften des Lotusblatts inspiriert ist. So versuchten deutsche Forschende an der Ben-Gurion-Universität eine hydrophobe Beschichtung für Solarzellen auf Siliziumbasis zu entwickeln, die verhindern soll, dass sich Staub auf der Oberfläche sammelt.


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