Die Zahl der Photovoltaik-(PV)-Anlagen in der Schweiz nimmt seit einigen Jahren stark zu. Wurden bis 2006 gemäss Bundesamt für Energie (BFE) jährlich zwischen 60 und 250 neue PV-Anlagen installiert, waren es von 2007 bis 2010 zwischen 500 und 2ʼ000 Anlagen pro Jahr, 2011 kamen insgesamt gar 6ʼ500 hinzu. Zwar ist die Strom erzeugende Photovoltaik (anders als die Warmwasser aufbereitende Sonnenkollektoren-Anlage), nach wie vor eine teure Technologie – aufgrund des starken globalen Ausbaus und der technischen Entwicklungen sinken die Kosten jedoch kontinuierlich.

Schmutz verringert die Leistungskraft
Für Betreiber von PV-Anlagen stellt sich die Frage, wie sie die Anlagen sauber halten können. Werden sie nicht geputzt, verringert sich nach ungefähr fünf Jahren die Leistungsfähigkeit um bis zu 10 Prozent, Sand kann den Stromertrag gar um 35 Prozent mindern. Zwar gibt es schon roboterähnliche Putzgeräte, doch sind sie mehrheitlich für sehr grosse Anlagen entwickelt worden und entsprechend schwerfällig und teuer. «Für private Hauseigentümer mit kleineren PV-Anlagen fehlt bislang ein erschwingliches, handliches Hilfsmittel», sagt Philipp Glocker vom Forschungs- und Entwicklungszentrum Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique (CSEM) in Alpnach. Um ein solches Putzgerät zu entwickeln, gelangte das CSEM an die Spezialisten und Spezialistinnen für Mechatronik der Hochschule Luzern, während das CSEM selbst sein Know-how in der Steuerungstechnik einbringt.

Energiesparende Kopplung von Putz- und Fortbewegung
Roboter wie zum Beispiel autonome Rasenmäher oder Staubsauger fahren meist auf Rädern, wobei die Mäh- bzw. Saug-Funktion einen zweiten, separaten Antrieb benötigt. Ziel des Putzroboter-Projekts ist es, Putz- und Fortbewegungsfunktion so zu koppeln, dass ein Antrieb für beide genügt und damit energiesparender ist. Dafür entwickelt der Projektleiter und Mechatronik-Ingenieur Marco De Angelis von der Hochschule Luzern mit seinem Team eine neue Bewegungsart, die in einem Prototyp erfolgreich umgesetzt wurde: «Die vier Rundbürsten des PV-Putzroboters sind über eine Kurvenscheibe jeweils mit einer Art Silikon-Raupe verbunden: Wird die Kurvenscheibe angetrieben, drehen sich die Bürsten und gleichzeitig drückt die kleine Erhöhung der Scheibe viele radial angeordnete Hebel so, dass diese die kreisförmige Silikon-Raupe in einer kontinuierlichen Bewegung Stück für Stück auf die zu putzende Fläche drücken.»

Steigungen bis 35°
In der Kombination von vier Putzmodulen und dank der Haftwirkung des Silikons sollte der Roboter Steigungen bis zu 35° bewältigen, Spalten bis zu zwei Zentimetern überwinden und problemlos über die PV-Modulrahmen steigen können, die in der Regel einige Millimeter hoch sind. Zurzeit wird der Prototyp vom Forschungsteam weiter entwickelt und eine kommerzielle Produktion geprüft.

Text: Hochschule Luzern