Dass er auf den geneigten Panels nicht den Halt verliert, verdankt er seinen speziellen Saugfüßen. In ihrem Innenleben: zahlreiche Komponenten und Engineering Know-how von Festo.

Solarmodul-Reinigung wird im Zeitalter der großen Freiflächenanlagen immer wichtiger. Schließlich bedeutet hier ein um wenige Prozent geringerer Wirkungsgrad beträchtliche finanzielle Einbußen für den Betreiber. Also gilt es, die großen Photovoltaik(PV)-Flächen regelmäßig von Rückständen aus der Natur zu befreien. Bislang eine Strafarbeit, erledigt von Spezialfirmen, die ihre Mitarbeiter unter hoher Gefährdung meist nachts auf die schiefe Ebene schickten um von Hand hartnäckige Schmutzschichten auf der Oberfläche der Photovoltaik-Module zu entfernen.

Putz-Roboter erleichtern Reinigung

Spezielle Putz-Roboter könnten hier bald in großem Stil Abhilfe schaffen. Sie laufen selbstständig über die PV-Flächen ganzer Solarfelder und waschen Blätter, Pollen, Sand und Staub von Paneloberflächen und Rahmen. Eine besonders interessante Neuentwicklung ist die Roboterfamilie Gekko des Schweizer Unternehmens Serbot AG. Diese kreisrunden Trägereinheiten können mit unterschiedlichsten Putzaufsätzen wie Bürsten und Wischern ausgerüstet werden, um die empfindlichen PV-Module effizient und zugleich schonend zu reinigen.

Die Engineering-Herausforderung bei diesen Robotern bestand darin, die Fortbewegung der Trägereinheiten auf den geneigten Solarmodulflächen zu bewerkstelligen. Hier warten die Entwickler von Serbot mit einer hoch innovativen Lösung auf. Die Gekko-Roboter verfügen über 20 Saugfüße, die an zwei über eine Brücke verbundenen nierenförmigen Trägergestellen angebracht sind. Die Sauger geben der kleinen Putzfee Halt, die Fortbewegung des Gerätes verlangt jedoch nach weiteren cleveren Ideen.

Gehen wie ein Gecko

Die Füße sind an zwei um die „Nieren“ umlaufenden Ketten befestigt, so dass sich der Roboter wie ein Kettenfahrzeug fortbewegen kann. Die beiden Kettenlaufwerke sind gegensinnig angeordnet und eine Vorwärtsbewegung wird erreicht, indem in einer Kettenlaufrichtung die Sauger aktiv sind, während der Rücklauf mit angehobenen Saugern bewerkstelligt wird.

So kann der kleine Roboter ganze Reihen von Solarpanels putzend entlang schreiten. Die Übergänge zwischen einzelnen Modulen schafft er dabei alleine. Er erkennt auch, wenn er an eine Stelle gelangt ist, an der es für ihn nicht mehr weitergeht. Findet ein Fuß beim Absetzen keinen Halt, d.h. kann der Roboter nicht innerhalb von zwei Sekunden ein Vakuum aufbauen, zieht er sich wieder zurück. Kommt der zweite und dritte Fuß auch nicht auf geeignetem Grund auf, erhält die Steuerung die Meldung, dass ein komplett anderer Weg gesucht werden muss. Dieser wird dann vom Operator per Joystick vorgegeben und gespeichert.

Spezielle Saugfüße

Ein weiteres konstruktives Highlight der kleinen Putz-Roboter sind die Vakuumsaugfüße. Diese konnten in enger Zusammenarbeit von Festo und Serbot durch die Serbot-Entwickler so optimiert werden, dass kein permanentes Vakuum mehr erzeugt werden muss. In den tragenden Füßen wird nur noch für etwa zwei Sekunden gesaugt, das entstehende Vakuum bleibt dann erhalten, bis die einzelnen Unterdruck-Zonen mechanisch wieder aufgelöst werden. Dadurch wurde der Druckluftverbrauch der Saugfüße um mehr als die Hälfte reduziert. Besonders bemerkenswert an der von Gabriel Strebel bei Serbot entwickelten Innovation sind die erzielte Kompaktheit und die hohe Funktionsintegration.

Strebel zu den Details: „Wir haben unten im Fuß eine speziell konstruierte Dichtlippe eingebaut. Die saugen wir dann wie einen Rock hoch, damit wir das Vakuum erzeugen können. Wenn die Venturi-Düse nicht mehr zieht, dichtet die Dichtlippe das Vakuum ab. Wieder aufgehoben wird das Vakuum mechanisch über verschiedene, integrierte Kolbensysteme.“

Passende Komponenten

Ein zentrales Problem der Schweizer Tüftler war es, passende Komponenten und Subsysteme für ihre Innovation zu bekommen. Viele Bauteile mussten sehr klein sein und natürlich war das Gewicht ein entscheidendes Thema. Schließlich muss jedes Gramm, das der Roboter auf die Waage bringt, vom Vakuum gehalten werden. Im breitgefächerten Produktprogramm von Festo wurden die Entwickler bei Serbot fündig. Allerdings kommen beim Gekko-System nicht etwa Standard-Produkte zum Einsatz. Gefragt waren vielmehr einzelne – meist besonders kleine – Elemente aus größeren Bauteilen. Festo Fachberater unterstützten die „Gekko-Väter“ bei ihrer Auswahl.

Dazu Paolo Parró von Festo Schweiz: „Bemerkenswert ist, dass die Entwickler von Serbot unser Produktprogramm sehr speziell nutzen. Sie verwenden Bauteile oder Elemente von Bauteilen auf eine Art und Weise, die nicht der üblichen Funktion des Teils entspricht. Das macht die Zusammenarbeit mit Serbot für mich zu einer besonderen Herausforderung und den Saugfuß einzigartig.“ Konkret werden in den Saugfüßen der neuen Photovoltaik-Applikation der Gekko-Produktfamilie Festo Vakuumsaugdüsen der Baureihe VN, Miniatur-Schnellschaltventile MH-1 sowie VOVG-Wegeventile eingesetzt. In jedem Fuß stecken insgesamt elf Festo Komponenten.

Wachstumskurs bei Serbot

Die Unterstützung durch Festo beschränkte sich allerdings nicht auf die Komponentenauswahl. Anton Niederberger, Managingdirector der Niederberger-Engineering AG, einem der Partnerunternehmen der Serbot AG: „Festo hat uns über Simulationen und spezielle Untersuchungen weitergeholfen. So konnten wir sicherstellen, mit der optimalen Saugerlösung und der optimalen Pneumatik auf den Markt zu gehen. Und in Zukunft werden die Solarparks mit unserer Robotertechnik nicht nur effizient gereinigt, sondern auch automatisch aufgebaut.“

Mit seinen innovativen Engineering-Lösungen befindet sich das Unternehmen Serbot klar auf Wachstumskurs. Die Zunahme der großen Solarparks, vor allem auch in Gebieten mit besonderen Verunreinigungsproblemen, steigert die Nachfrage nach effizienten Reinigungslösungen. Wahrscheinlich ist, dass auf vielen dieser neuen Großkraftwerke Gekkos von Serbot umher klettern werden – damit noch mehr Strom aus alternativen Energiequellen ins Leitungsnetz eingespeist werden kann.

Quelle: Festo – 17.09.2009.