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Schluss mit Schmutz und Staub: Nanotechnik-Lösung für Photovoltaiksysteme

Eine EU-Initiative hat eine selbstreinigende Beschichtung entwickelt, die robust, langlebig und kostengünstig ist. Dieses neue Produkt wird zur effizienteren Erzeugung von Sonnenenergie beitragen.

Energie

Auf Photovoltaiksystemen (PV-Systeme), die nachhaltige und saubere Sonnenenergie gewinnen, sammeln sich oft Schmutz oder Partikel wie Staub, Wasser und Sand an. Diese Anhäufungen verringern die Menge der Lichtenergie, welche die Solarzellen erreicht. Ihre Leistung sinkt dadurch laut mehreren Studien um bis zu 50 %. Sie sauber zu halten, ist daher von zentraler Bedeutung. Die regelmäßige Reinigung und Instandhaltung könnten allerdings mit hohen Kosten und Wasserverschwendung verbunden sein. Genau hier kommt das EU-finanzierte Projekt SolarSharc (SOLARSHARC – A DURABLE SELF-CLEAN COATING FOR SOLAR PANELS TO IMPROVE PV ENERGY GENERATION EFFICIENCY) zum Tragen: Seine hochabweisende Beschichtungstechnologie verhindert Verunreinigungen und optimiert dadurch Energieeffizienz und PV-Ertrag. David Hannan vom Projektpartner Opus Materials Technologies sagte in einem Interview auf der Website „European Coatings“, Nachhaltigkeitsaspekte und die Notwendigkeit sauberer Energie stünden bei Entwicklungen im Bereich der schmutzabweisenden Beschichtungen im Vordergrund. Er unterstrich die Herausforderungen im Zusammenhang mit der Erzeugung von Sonnenenergie und fügte hinzu: „Staub, Schmutz und Verunreinigungen gehören zu den Hauptursachen für Ineffizienz und Leistungseinbußen bei der solaren Energiegewinnung durch Solarkollektoren – dadurch entstehen Kapazitätsverluste in Höhe von über 40 Mrd. EUR. Dies verursacht wiederum 100 Mio. Tonnen CO2-Emissionen, da diese Verluste durch Energie aus fossilen Brennstoffen ausgeglichen werden müssen.“ Hannan verwies auf die Nachteile bisheriger selbstreinigender Beschichtungen, beispielsweise „eine kurze Lebensdauer [2-3 Jahre], mangelnde Transparenz und hohe Kosten [über 260 EUR/Liter]. Das bedeutet, dass sie in der Regel nicht kosteneffizient sind und daher nicht eingesetzt werden – die wirtschaftliche Tragweite der Einbußen wird für den Betrieb der Anlage als das geringere Übel akzeptiert.“ Verbesserte Effizienz Laut der Projektwebsite bietet die Nanopartikelstruktur von SolarShark „eine hohe Transparenz, die 4 % mehr Erzeugungseffizienz ermöglicht und die ästhetische Qualität für architektonische Zwecke erhöht. Silikatchemie ist ungefährlich und lässt eine skalierbare Herstellung zu.“ SolarSharc bietet nicht nur langlebige und selbstreinigende Eigenschaften, sondern ist zudem auch „antireflektiv, hochtemperaturbeständig und außergewöhnlich wetterbeständig“. Dank seiner antireflektiven Eigenschaften ermöglicht SolarSharc „einen verbesserten Durchlassgrad, sodass 93 % des verfügbaren Lichts den PV-Halbleiter erreichen.“ Die anorganisch-organische Hybridbeschichtung von SolarSharc ist nur wenige Mikrometer dick, wie auf der Projektwebsite erläutert wird. „[Die] Solar Sharc®[-Beschichtung] basiert auf einem Silikat[glas]-Netzwerk, das chemisch an organische Gruppen mit Antihafteigenschaften gebunden ist, und wirkt daher abweisend gegen Wasser und Verunreinigungen im Wasser. Statt die Oberfläche zu benetzen, perlen die Wassertröpfchen an der Beschichtung ab und fallen flach herab.“ Weiter heißt es, dass Feststoffverunreinigungen wie Staub und Sand, „durch Windeinwirkung oder minimale Mengen Wasser problemlos entfernbar“ sind. Das Projekt visiert vor allem die Märkte für solare Großanlagen und im Bereich der rasant wachsenden gebäudeintegrierten Photovoltaik (BIPV) an. Die Projektpartner beabsichtigen die Kommerzialisierung der SolarSharc-Beschichtung und der neuen selbstreinigenden BIPV-Module „vom gegenwärtigen Prototyp mit TRL6 [Technologie-Reifegrad 6] bis zur betrieblichen Nachweisführung (TRL9) für die BIPV, Zertifizierung, Vermarktung und Maßnahmen in der Lieferkette, um das Wachstum voranzutreiben“, wie es auf CORDIS heißt. Das SolarSharc-Projekt begann 2017. Das Produkt wird 2019 auf dem Markt eingeführt. Weitere Informationen: SolarSharc-Website

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Vereinigtes Königreich

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