In einer wegweisenden Studie haben Forscher die Auswirkungen von Staub auf Solaranlagen in der Wüste untersucht und wichtige Erkenntnisse über die Effizienz und Wartung von Photovoltaiksystemen gewonnen.
Der Einfluss von Staub auf Solarmodule
Der Wirkungsgrad von Solarmodulen wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst. Während hohe Außentemperaturen bekanntermaßen die Leistungsfähigkeit beeinträchtigen, spielt auch die Ansammlung von Schmutz und Staub eine entscheidende Rolle. Um diesen Effekt genauer zu verstehen, haben sechs Wissenschaftler aus Pakistan und Großbritannien, darunter Forscher der National University of Sciences and Technology (NUST), der Islamischen Universität von Bahawalpur und der University of Warwick, eine detaillierte Studie durchgeführt. Sie untersuchten, wie Staubansammlungen die Energieeffizienz und Betriebstemperaturen von Photovoltaik-Panels in zwei unterschiedlichen Klimazonen Pakistans beeinflussen.
Methodik und Durchführung der Studie
Die Forscher installierten Photovoltaikanlagen in Islamabad und Bahawalpur – zwei Städten mit deutlich unterschiedlichen klimatischen Bedingungen. Islamabad, bekannt für sein sauberes und mildes Klima, erlebt selbst in den trockensten Monaten genügend Niederschlag, der eine natürliche Reinigung der Solarmodule ermöglicht. Im Gegensatz dazu ist Bahawalpur eine wüstenähnliche Region mit extremen Wind- und Staubstürmen und ohne nennenswerte Niederschläge.
In beiden Städten wurden polykristalline 40-Watt-Solarmodule sowie Referenzplatten, die regelmäßig gereinigt wurden, eingesetzt. Nach sechs Wochen im Betrieb zeigten die staubbedeckten Module in beiden Städten einen signifikanten Verlust im Wirkungsgrad im Vergleich zu den gereinigten Modellen.
Ergebnisse der Studie
Die Ergebnisse zeigten, dass die staubbedeckten Module in Islamabad einen Staubablagerungswert von 6,388 Gramm pro Quadratmeter erreichten, während es in Bahawalpur 10,254 Gramm pro Quadratmeter waren. Diese Staubansammlung führte zu einer Reduzierung der Leistungsfähigkeit um 15,08 Prozent in Islamabad und um beeindruckende 25,42 Prozent in Bahawalpur.
Die Forscher stellten fest, dass die Reduktion der Leistung nicht allein durch den Abschirmeffekt des Staubs, der die Sonnenlichtabsorption verringert, erklärt werden kann. Ein weiterer signifikanter Faktor war das sogenannte „Staub-Temperatur-Phänomen“. Der Staub veränderte die Wärmeübertragung auf den PV-Modulen und führte zur Bildung von Hotspots, die den Wirkungsgrad weiter reduzierten.
Fazit und Ausblick
Diese Studie unterstreicht die Notwendigkeit regelmäßiger Wartung und Reinigung von Solaranlagen, insbesondere in Regionen mit hoher Staubbelastung. Für die Zukunft könnten diese Erkenntnisse dazu beitragen, spezielle Beschichtungen oder Reinigungssysteme zu entwickeln, die den negativen Effekt von Staub auf die Leistungsfähigkeit von Solarmodulen minimieren. Die Ergebnisse sind nicht nur für Betreiber von Solaranlagen in Wüstenregionen relevant, sondern auch für globale Strategien zur Maximierung der Effizienz von Photovoltaiksystemen.
