Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWSHamed Hanifi vom Fraunhofer CSP für »Best Student Oral Presentation« auf IC-SEWEN19 geehrt
Bei der International Conference on Sustainable Energy-Water-Environment (IC-SWEN 19) in Katar ist Hamed Hanifi vom Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP für die »Best Student Oral Presentation« im Bereich Energie ausgezeichnet worden. Sein Vortrag stellte vor, wie Solarmodule in Wüstengebieten verschaltet und installiert werden sollten, damit es weniger Ertragseinbußen durch Verschmutzung gibt.
Der Sonnengürtel der Erde ist in mehrfacher Hinsicht ideal, um dort Photovoltaik zur Stromerzeugung zu nutzen: Es gibt viel Sonne, zudem ist in den unbewohnten Wüstengebieten reichlich Platz, um großflächige Solaranlagen zu errichten. Entsprechend groß sind die aktuellen Zubauraten in diesen Regionen. Die Erträge des Sonnenstroms aus der Wüste sinken aber, wenn sich Sand oder Staub auf den Solarmodulen ablagert und somit weniger Licht die Solarzellen erreicht.
Diesem »Soiling« genannten Problem widmet sich das Fraunhofer CSP in Halle (Saale) in vielfältiger Weise. Hamed Hanifi zeigte in seinem Vortrag »Optimum PV Module interconnection layout and mounting orientation to reduce inhomogeneous soiling losses in desert environment« auf der internationalen Fachtagung auf, dass sowohl eine angepasste Verschaltung der Zellen helfen kann, die Soiling-Effekte zu reduzieren, als auch eine spezielle Vorgehensweise bei der Installation von Photovoltaik-Modulen in Wüstenregionen empfehlenswert ist.
Hamed Hanifi nahm in seinem Vortrag vor allem das inhomogene Soiling in den Blick. Dabei werden unterschiedliche Bereiche eines Solarmoduls unterschiedlich stark verschmutzt. Insbesondere, wenn sich an der Unterseite eines Moduls viel Sand ansammelt, kann das die Performance des Moduls erheblich beeinträchtigen. Es kommt zu Teilverschattungen, zugleich kann dadurch die Temperatur innerhalb des Moduls beträchtlich steigen. Dies kann den Totalausfall eines Moduls zur Folge haben. Um das zu vermeiden, sind Anpassungen in der Zellgröße, bei der elektrischen Verschaltung und der Ausrichtung bei der Montage der Module die richtigen Maßnahmen.
In seiner Studie untersuchte Hanifi drei verschiedene Modul-Auslegungen jeweils hinsichtlich der Effekte von Soiling in den Ecken und entlang der Ränder eines Moduls. Dabei wurden Voll- und Halbzellen sowie verschiedene Verschaltungen genutzt und die entsprechenden Module jeweils in zwei verschiedenen Richtungen installiert, wobei die Spezifika der jeweiligen Landschaft berücksichtigt wurden. Die Ergebnisse aus einer Simulation wurden durch entsprechende Messungen verifiziert. Es zeigt sich: Die richtige Auswahl der Zellgrößen, eine angepasste Verschaltung und die passende Ausrichtung bei der Installation können den Stromertrag eines Moduls um bis zu 65 Prozent im Vergleich zu den auf dem Markt erhältlichen Standard-Modulen steigern. »Das erhöht die Effizienz der Wüstenmodule und bedeutet zudem mehr Planungssicherheit für die Betreiber von Anlagen. Sie können nun kalkulieren, welche Gegenmaßnahmen gegen inhomogenes Soiling möglich und lohnend sind«, sagt Hanifi zu seinen Ergebnissen.