Anti-Dust-Moduldesign reduziert hartnäckige Verschmutzung und Reinigungskosten auf kommerziellen Solardächern

Staubansammlungen stellen weltweit eine erhebliche Quelle für den Verlust der Stromerzeugung in Photovoltaikanlagen dar. Laut dem Photovoltaik-Kraftwerkssystemprogramm der Internationalen Energieagentur (IEA PVPS) sind Verschmutzungen für schätzungsweise 4–7 % der globalen PV-Energieverluste verantwortlich. Für Solarbetreiber kann Schmutz auf Moduloberflächen die Stromleistung verringern und die Reinigungskosten erhöhen. Er macht auch die langfristigen Energieerträge weniger vorhersagbar.

Das Problem ist besonders relevant für gewerbliche und industrielle Dächer, wo flache Installationswinkel und lokale Umweltbedingungen zu hartnäckigen Ablagerungen führen können. Selbst regelmäßige Niederschläge halten Solarmodule nicht immer sauber. Forschungen zeigen, dass herkömmliche Modulrahmen Wasser und Schmutz entlang ihrer unteren Kanten zurückhalten können, wodurch Verschmutzungsstreifen entstehen, die das Sonnenlicht blockieren und die Stromproduktion beeinträchtigen.

Solare Verschmutzung verursacht weltweit erhebliche Energieverluste

Im Laufe des Jahres setzt sich luftgetragener Staub auf Solarmodulen ab und bildet allmählich eine Schmutzschicht auf dem Glas. Pollen und Umweltverschmutzung können das Problem verschlimmern, insbesondere in landwirtschaftlichen oder industriellen Gebieten. Das Ausmaß der Ansammlung variiert je nach lokalen Wetterbedingungen und dem Winkel, in dem die Module installiert sind. Regelmäßige Reinigung kann helfen, Ablagerungen unter Kontrolle zu halten.

Auch Europa ist von Staub betroffen, der über weite Strecken transportiert wird. Eine im Januar 2026 in Renewable Energy veröffentlichte Studie untersuchte Saharastaubereignisse in Portugal, Spanien, Frankreich, Italien und Griechenland zwischen 2019 und 2023. Forscher stellten fest, dass die Photovoltaikleistung bei hoher Staubbelastung um durchschnittlich 25–40 % zurückging, bei extremen Ereignissen sogar um über 50 %.
Diese Zahlen erfordern eine wichtige Unterscheidung. Saharastaub kann die Stromerzeugung reduzieren, noch bevor Partikel ein Solarmodul erreichen. Staub in der Atmosphäre begrenzt das einfallende Sonnenlicht und kann zur Wolkenbildung beitragen. Ablagerungen auf dem Glas stellen ein separates Problem dar, da sie das Sonnenlicht auch nach dem Vergehen des atmosphärischen Ereignisses weiterhin blockieren. Für PV-Betreiber kann Staub, der nach einem Sturm auf dem Glas verbleibt, zu einem längerfristigen Wartungsproblem werden.

Flach geneigte Installationen sind anfällig für Schmutzansammlungen entlang der Modulkanten

Der Winkel eines Solarmoduls beeinflusst die Bewegung von Regenwasser über seine Oberfläche. Bei steil geneigten Modulen kann Wasser lose Partikel zum unteren Rand tragen. Bei flachen Winkeln ist der Abfluss weniger effektiv und Schmutz bleibt eher auf dem Glas haften. Herkömmliche Aluminiumrahmen können zu diesem Problem beitragen. Ihre unteren Kanten ragen oft über die Glasoberfläche hinaus und verhindern, dass das Wasser vollständig abläuft. Wenn das eingeschlossene Wasser verdunstet, hinterlässt es Partikel. Wiederholte Exposition gegenüber Regen und luftgetragenem Staub kann allmählich einen konzentrierten Schmutzstreifen über den unteren Teil des Moduls bilden.

Eine im Jahr 2021 in Frontiers in Energy Research veröffentlichte Studie untersuchte diese Verschmutzungsstreifen auf gewerblichen und industriellen Dachinstallationen in China. Forscher fanden hartnäckige Schmutzablagerungen selbst in Guangzhou, wo jährlich etwa 1.800 Millimeter Regen fallen, mehr als doppelt so viel wie in Hamburg. Trotz häufiger Niederschläge sammelte sich entlang der unteren Kanten der Module weiterhin Schmutz an. Verschmutzungsstreifen traten auch das ganze Jahr über in Xi'an auf, einschließlich der regenreichen Sommermonate.

Dieselbe Studie untersuchte zwischen Juni und Oktober 2019 eine Solaranlage in Kaifeng. Forscher stellten fest, dass die Schmutzansammlung entlang der unteren Kanten der Module mit einem durchschnittlichen Unterschied von 4,7 % im maximalen elektrischen Strom im Vergleich zum sauberen Referenzsystem verbunden war. Dies zeigt, dass hartnäckige Schmutzablagerungen die Leistung von Solarmodulen beeinträchtigen.
Die Ergebnisse sind auch für Gewerbedächer in Europa relevant, wo Solarmodule oft in flachen Winkeln installiert werden. Staub kann ein besonderes Problem auf Gebäuden in der Nähe von landwirtschaftlichen Flächen oder stark frequentierten Industriegebieten darstellen.

Reinigung von Solarmodulen erhöht Betriebskosten und Wasserverbrauch

Die Reinigung ist lohnenswert, wenn der Wert des wiedergewonnenen Stroms die Kosten der Arbeit übersteigt. Die geeignete Häufigkeit variiert stark je nach Standort. Ein Dach in der Nähe von landwirtschaftlichen Feldern kann andere Bedingungen aufweisen als eine Anlage in einer Küsten- oder städtischen Umgebung.

Die Reinigung großer Dachsolaranlagen kann teuer sein, insbesondere wenn der Zugang schwierig ist. Betreiber müssen diese Kosten gegen den Wert des Stroms abwägen, den sie zurückgewinnen könnten. Die Reinigung erfordert auch erhebliche Mengen an Wasser. Im Jahr 2022 schätzten Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT), dass jährlich weltweit rund 38 Milliarden Liter Wasser für die Reinigung von Solarmodulen verbraucht wurden. Laut MIT reicht dies aus, um den Trinkwasserbedarf von bis zu zwei Millionen Menschen zu decken.

Die Solarindustrie erforscht Alternativen, darunter Roboterreinigungssysteme und Technologien, die Staub ohne Wasser entfernen. Ein weiterer Ansatz beginnt mit dem Solarmodul selbst. Änderungen am Rahmendesign können helfen, die Ansammlung von Schmutz und Wasser entlang der Kanten zu verhindern, sodass Regen mehr Staub auf natürliche Weise wegwaschen kann.

Ein Anti-Dust-Rahmendesign reduziert Wasser- und Schmutzansammlungen

Eine Möglichkeit, hartnäckige Schmutzablagerungen zu reduzieren, ist die Änderung der Form des Solarmodulrahmens. Herkömmliche Rahmen haben oft eine erhöhte Kante, die Regenwasser und Schmutz am unteren Glasrand einfängt. Ein Anti-Dust-Rahmen beseitigt diese Barriere durch eine kürzere untere Kante, die bündig mit der Glasoberfläche abschließt. Regenwasser kann leichter abfließen und lose Schmutzpartikel mit sich führen.

Diese Art von Rahmen wird in LONGis Guardian Anti-Dust Modulen verwendet. Das Design ist besonders nützlich für flach geneigte Installationen, bei denen Wasser langsamer abläuft und sich eher Schmutz ansammelt. Die Module können weiterhin mit Standard-Befestigungsklemmen installiert werden.

Das gleiche Rahmendesign hat auch einen Anti-Schnee-Effekt. Bei herkömmlichen Modulen kann die erhöhte untere Kante des Rahmens Schnee zurückhalten, wenn er zu schmelzen und am Glas herunterzugleiten beginnt. Die bündige untere Kante der LONGi Anti-Dust Module beseitigt dieses Hindernis und unterstützt die natürliche Schneeräumung. Dies kann dazu beitragen, die Moduloberfläche nach Schneefall früher freizulegen, obwohl der Effekt vom Dachwinkel und den Wetterbedingungen abhängt.

Zwei vergleichende Videodemonstrationen veranschaulichen diesen Effekt auf verschiedenen Solarmoduldesigns, einschließlich der TOPCon-Technologie. Sie zeigen LONGis früheres Hi-MO X6 Anti-Dust Modul, dessen Rahmendesign nun auch in der Hi-MO X10 Guardian Anti-Dust Serie erhältlich ist.

LONGi kombiniert Anti-Dust-Rahmendesign mit Hochleistungs-Rückkontakt und Shading Optimizer Technologie

Der Hi-MO X10 Guardian Anti-Dust kombiniert LONGis Anti-Dust-Rahmendesign mit der HPBC 2.0 Rückkontakttechnologie, um die Energieproduktion auch bei Verschmutzung oder Teilabschattung des Moduls aufrechtzuerhalten. Der Rahmen reduziert die Ansammlung von Staub entlang der unteren Kante, und die Zelltechnologie hilft, Leistungsverluste zu begrenzen, wenn Teile des Moduls weniger Sonnenlicht erhalten. Die Serie liefert bis zu 670 W Leistung und eine Modulwirkungsgrad von bis zu 24,8 %.

Das Herzstück des Moduls ist LONGis Rückkontakttechnologie der zweiten Generation. HPBC 2.0 platziert alle elektrischen Kontakte auf der Rückseite der Solarzellen, wodurch die Vorderseite frei von den Metallkontaktlinien herkömmlicher Module bleibt. Dies ermöglicht es mehr Sonnenlicht, die aktive Zelloberfläche zu erreichen. LONGis TaiRay-Siliziumwafer bieten zusätzliche mechanische Festigkeit, während die Zero-Busbar (0BB)-Technologie den elektrischen Übertragungsweg verkürzt und Leistungsverluste reduziert.

HPBC 2.0 hilft dem Modul auch, seine Leistung aufrechtzuerhalten, wenn einzelne Zellen weniger Sonnenlicht erhalten. Selbst ein kleiner Bereich hartnäckigen Schmutzes kann einen Teil einer Zelle abschatten und die Leistung eines größeren Modulteils beeinträchtigen. LONGis integrierter Shading Optimizer begrenzt diese Verluste durch ein zellbasiertes Design, das es dem Strom ermöglicht, betroffene Bereiche zu umfließen, ohne die Bypass-Dioden des Moduls sofort zu aktivieren. Dies hilft, die Stromerzeugung aufrechtzuerhalten und das Risiko übermäßiger Hitze in verschatteten Zellen zu verringern.

In Vergleichstests durch Chinas National Center of Supervision and Inspection on Solar Photovoltaic Product Quality (CPVT) verlor ein Hi-MO X10 Modul durchschnittlich 10,15 % seiner Leistung, als die Hälfte einer Zelle abgeschattet war. Die getesteten TOPCon-Module verloren unter den gleichen Bedingungen 36,48 %. Der Hi-MO X10 verzeichnete daher in diesem Test etwa 72 % geringere Leistungsverluste.
Die Kombination aller Funktionen hilft, den Energieertrag zu erhalten, für den die Anlage ausgelegt ist.

Die finanziellen Kosten von Staub auf gewerblichen Solardächern

Bei gewerblichen Solaranlagen können selbst relativ geringe Stromproduktionsverluste im Laufe der Zeit finanzielle Auswirkungen haben. Ein 1 MWp Dachsystem mit einem angenommenen Jahresertrag von 1.000 MWh würde beispielsweise 30 MWh verlieren, wenn die Verschmutzung seine Leistung um 3 % reduziert. Bei einem Stromwert von 0,15 € pro kWh entspräche dies einem jährlichen Verlust von 4.500 €.

Betreiber können durch Reinigung einen Teil dieses Stroms zurückgewinnen, aber die Arbeit ist mit Kosten verbunden. Der Zugang zu großen Gewerbedächern kann dies besonders teuer machen. Verschmutzung beeinträchtigt daher die Projektwirtschaftlichkeit auf zwei Arten: durch Produktionsverluste und die Kosten für die Sauberhaltung der Module. Beides beeinflusst die Stromgestehungskosten (LCOE) über die Lebensdauer einer Anlage.
Dies zeigt auch die wachsende Bedeutung von spezialisierten Solarmodulen, die auf spezifische Umwelt- und Betriebsbedingungen reagieren. LONGis Hi-MO X10 Guardian Anti-Dust ist ein solches Beispiel, da sein Rahmen Regenwasser hilft, Schmutz wegzuspülen, und seine Rückkontakttechnologie die durch Teilabschattung verursachten Leistungsverluste begrenzt.

Weitere Informationen über die Technologie und ihre technischen Spezifikationen finden Sie auf der LONGi Anti-Dust Seite.