DE102006053704A1

DE102006053704A1 - Waschapparat und Waschverfahren für Solarkollektoren

Info

Publication number: DE102006053704A1
Application number: DE102006053704A
Authority: DE
Inventors: Max Dipl.-Ing. Mertins; Martin Dipl.-Ing. Selig
Original assignee: Novatec Biosol AG
Current assignee: Novatec Biosol AG
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2008-05-21
Also published as: TN2009000187A1; US8240320B2; MX2009004921A; CN101548139B; AP2009004855A0; ZA200903024B; MA30926B1; EG25108A; WO2008058528A1; AP2299A; EP2089662A1; CN101548139A; AU2007321558A1; EP2089662B1; ES2620390T3; AU2007321558B2; BRPI0718751A2; US20100000570A1

Abstract

Es ist bekannt, dass Solarkollektoren zur Verbesserung ihrer Effizienz regelmäßig gereinigt werden müssen. In Gegenden starker Sonneneinstrahlung steht jedoch häufig wenig Wasser zur Reinigung zur Verfügung. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bekannte Wasser sparende Verfahren zur Reinigung von Solarkollektoren weiter zu verbessern. Dies gelingt dadurch, dass einem Waschapparat ein Haltesystem derart zugeordnet wird, dass ein Aufsetzen des Waschapparats auch ohne Führungsschienen direkt auf den zu reinigenden Solarkollektor ermöglicht ist. Reinigung von Solarkollektoren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Solarkollektoren mittels eines auf dem Solarkollektor verfahrbaren Waschapparats, welcher mithilfe von Waschdüsen und/oder Bürsten Waschwasser auf die Oberfläche des Solarkollektors aufbringt und die Oberfläche abwäscht.
Eine solche Vorrichtung ist bereits aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 036 094 A1 vorbekannt. Die genannte Erfindung betrifft einen Waschapparat, welcher auf einem verfahrbaren Schlitten im Bereich einer zu reinigenden Seite eines Solarkollektors angeordnet ist. Der Waschapparat übergreift den gesamten rinnenförmigen Solarkollektor, wobei auf der Innenseite des Waschapparats angeordnete Waschdüsen in einem Tank bevorratetes Waschwasser gegen den Kollektor sprühen. In Ablaufrichtung des Wassers ist unterhalb einer Unterkante des Kollektors dem Waschapparat eine Auffangrinne zugeordnet, in welche das über den Solarkollektor ablaufende Waschwasser aufgefangen wird. Das auf diese Weise aufgefangene Wasser kann gesammelt, gegebenenfalls wieder aufbereitet und wieder verwendet werden. Nachdem der dadurch gebildete Waschapparat aufgrund seiner statischen Anordnung lediglich in einer festgelegten Position des Solarkollektors diesen reinigen kann, ist diese Anordnung insoweit noch mit einem Makel behaftet. Es ist zwar erfindungsgemäß möglich, eine solche Anordnung zur Nachtzeit, wenn also das aus den zu reinigenden Solarkollektoren gebildete Kraftwerk außer Betrieb ist, zu benutzen um die in diesem Moment in eine Reinigungsposition verbrachten Kollektoren zu reinigen, soweit jedoch auch tagsüber Verschmutzungen der Solarkollektoren auftreten würden, wäre eine Reinigung nur unter den genannten Bedingungen möglich.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Waschapparat und ein entsprechendes Waschverfahren für Solarkollektoren zu schaffen, bei dem in einem weiten Schwenkbereich des Solarkollektors eine Reinigung in einfacher Weise und weitestgehend selbsttätig möglich ist.
Dies gelingt durch ein Verfahren zur Reinigung von Solarkollektoren gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs sowie einen auf einem Solarkollektor verfahrbaren Waschapparat gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 7. Weitere sinnvolle Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens können den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden.
Erfindungsgemäß kann der Waschapparat, welcher auf seiner Unterseite mit Waschdüsen zur Applikation von Waschwasser auf die Oberfläche des Solarkollektors und vorzugsweise einer Bürstenanordnung zur Reinigung derselben ausgestattet ist, direkt auf den Solarkollektor aufgesetzt werden, so dass eine Schienenführung im Bereich des Solarkollektors entfallen kann. Der Waschapparat ist vielmehr in dem Bereich der Längskanten des Solarkollektors in seiner Form derart an den Solarkollektor angepasst, dass der Waschapparat den Solarkollektor im Kantenbereich umgreift und mithilfe geeigneter Gleitmittel, längsverschieblich geführt ist. Eine derartige Anordnung erlaubt es, dass der Waschapparat sich auch unter entsprechender Neigung des Solarkollektors an dem selben festhält und somit eine Einrichtung des Solarkollektors in eine exakt definierte Reinigungsposition entfallen kann. Dadurch ist es vermieden, dass bei einer Reinigung während der Betriebsstunden des Solarkollektors eine Verschiebung desselben aus seiner Betriebsposition heraus erfolgen muss, wodurch ein erheblicher Effizienzverlust hinzunehmen wäre.
Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass durch ein Verfahren des Waschapparates direkt auf der zu reinigenden Fläche ein definierter Abstand zwischen Reinigungsmitteln und Oberfläche hergestellt ist. So ist eine Beschädigung der Oberfläche vermieden und eine sehr effiziente Reinigung ermöglicht.
Zudem verbessert die vorliegende Erfindung die im Stand der Technik vorgeschlagene Anordnung dahingehend, dass ergänzend zu auf der Unterseite des Waschapparats angeordneten Waschdüsen auch Druckluftdüsen angeordnet sind, welche bei der Reinigung der Oberfläche des Solarkollektors zusätzliche Wirkung entfalten können. In der vorliegenden Anordnung hat dies zudem den Vorteil, dass die Oberfläche des Solarkollektors nicht nur vom Schmutz befreit wird, sondern zudem auch das Wasser, in dem der Schmutz gelöst ist, restlos von der Oberfläche des Solarkollektors entfernt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass selbst stark verschmutztes Wasser noch so lange zur Reinigung des Solarkollektors eingesetzt werden kann, wie es zur Aufnahme von Schmutzpartikeln fähig ist. Eine deutlich stärkere Beaufschlagung des Waschwassers mit anfallendem Schmutz und diesbezüglich eine deutlich höhere Effizienz ist somit erfindungsgemäß erreicht.
Demgemäß ist es sinnvoll, dass auch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Rückgewinnung des eingesetzten Waschwassers dadurch erfolgen kann, dass dem Waschapparat auf einer abflussseitigen Kante des Solarkollektors eine Auffangvorrichtung angeordnet ist, etwa eine Auffangrinne, über die das eingesetzte Waschwasser in einen auf dem Waschapparat mitgeführten Tank zurückgeführt werden kann. Das in dem Brauchwassertank vorgehaltene Wasser kann entweder zur erneuten Reinigung von Solarkollektoren eingesetzt werden oder entnommen und der Aufbereitung zugeführt werden. Alternativ zu einer Auffangrinne, in die das Wasser im wesentlichen aufgrund seiner Schwerkraft abgeführt wird, kann insbesondere zur Reinigung von horizontal eingestellten Solarkollektoren an Stelle der Auffangrinne eine Absaugvorrichtung vorgesehen sein. Der für den Betrieb der Absaugvorrichtung erforderliche Unterdruck kann mit Vorteil mithilfe eines Kompressors erzeugt werden, der vorteilhafter Weise gleichzeitig die für die Druckluftdüsen erforderliche Druckluft liefert. In diesem Fall ist es sinnvoll, zwischen Absaugvorrichtung und Ansaugseite des Kompressors einen Wasserabscheider vorzusehen, welche eine Trennung von Wasser und erzeugter Druckluft bewirkt.
Dem Waschapparat ist mit Vorteil ein Antrieb, etwa ein Elektromotor, zugeordnet, mithilfe dessen der Waschapparat auf dem Solarkollektor verfahrbar ist. Mit Vorteil ist der Waschapparat zudem selbsttätig einsetzbar, so dass aufgrund der durch die Längskanten der Solarkollektoren gebildete Führung sowie den Elektromotor eine selbstständige Bewegung auf den Solarkollektoren ermöglicht ist. Eine Einfädelung beziehungsweise Ausfädelung des Waschapparates ist an endständigen Solarkollektoren möglich.
Zur Verbesserung des Waschergebnisses ist die Winkelstellung der Waschdüsen und/oder der Druckluftdüsen derart gewählt, dass die Düsen in Richtung des zu erwartenden Wasserablaufs ausgerichtet sind. Dadurch wird eine Entfernung des Wassers von der zu reinigenden Fläche zusätzlich begünstigt. In sinnvoller Weiterbildung sind die Waschdüsen und/oder Druckluftdüsen in ihrer Winkelstellung derart einstellbar, dass jede Winkelstellung des zu reinigenden Solarkollektors berücksichtigt werden kann. Mit Vorteil erfolgt die Winkelstellung zudem selbsttätig.
Die Führung des Waschapparates auf dem Solarkollektor erfolgt mit Vorteil durch eine Mehrzahl von Rad- und/oder Rollenachsen, welche voneinander beabstandet über die Unterfläche des Waschapparates verteilt sind. Die genannten Rad- und/oder Rollenachsen sind mit Vorteil insbesondere soweit voneinander beabstandet, dass ein Abstand zwischen zwei benachbarten Solarkollektoren dadurch überwunden werden kann, dass noch eine Mehrzahl von Rad- und/oder Rollenachsen auf einem Solarkollektor greifen, während die vordersten Räder beziehungsweise Rollen bereits den benachbarten Solarkollektor erreichen. Einander benachbarte Solarkollektoren sind üblicherweise auf denselben Receiver ausgerichtet, so dass sie üblicherweise auch die gleiche Winkelausrichtung haben. Eine unterschiedliche Winkelausrichtung zweier benachbarter Solarkollektoren, welche ein solches Überschreiten verunmöglichen würden, muss somit nicht befürchtet werden.
Aufgrund unterschiedlicher möglicher Winkelstellungen der Solarkollektoren ist es sinnvoll, auch eine seitliche Führung des Waschapparates dadurch herzustellen, dass im Bereich der Kanten des Solarkollektors auch seitliche Führungsrollen in dem Waschapparat vorgesehen sind. Diese seitlichen Führungsrollen weisen Laufflächen auf, welche im wesentlichen rechtwinklig zu der zu reinigenden Oberfläche verlaufen und somit für eine zusätzliche Führung des Waschapparates auf dem Solarkollektor sorgen.
In konkrete Ausgestaltung kann der Waschapparat jedoch auch als nicht-autarkes System betrieben werden, indem einem Waschapparat ein externes Waschfahrzeug zugeordnet wird. Dieses fährt zwischen den Solarkollektoren hindurch, während über dem Waschfahrzeug zugeordnete Auslegearme der Waschapparat oder die Waschapparate eine Verbindung mittels Seilwinden zwischen Waschfahrzeug und Waschapparaten realisiert ist. Die Waschapparate können über die Auslegearme mithilfe der Seilwinden ausgeschwenkt und in die Solarkollektoren eingefädelt werden, wonach das Waschfahrzeug den Waschapparaten entlang den Solarkollektoren folgt. Es erfolgt dabei eine ver- und Entsorgung der Waschapparate vom Waschfahrzeug aus, wobei das Waschfahrzeug wahlweise Energie und/oder Waschwasser bevorraten und liefern kann.
Die vorstehend beschriebene Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen
1 einen Waschapparat, welcher auf einen Solarkollektor aufgesetzt ist in einer isometrischen Darstellung, und
2 den Waschapparat gemäß 1 in einer seitlichen Draufsicht.
1 zeigt einen Waschapparat 1 zur Reinigung von Solarkollektoren 2, welcher auf einem Solarkollektor 2 aufgesetzt ist. Eine Reinigung des Solarkollektors 2 kann dabei in unterschiedlichen Winkelstellungen des Tragwerks 4 erfolgen, nachdem der Waschapparat 1 die Kanten des Solarkollektors 2 klammernd umschließt. Der Waschapparat 1 ist dabei auf Rollen gelagert, welche eine Verfahrbarkeit des Waschapparates 1 in Längsrichtung des Solarkollektors 2 ermöglichen. Es kann somit entfallen, dem Solarkollektor 2 eine Führungsschiene oder eine ähnliche Führungseinrichtung für den Waschapparat 1 zuzuordnen. Ein Einsatz des Waschapparates 1 kann sowohl auf Heliostaten für linienfokussierte solarthermische Kraftwerke als auch für Parabolrinnen oder Photovoltaikanlagen eingesetzt werden. In jedem Fall ist die dem Solarkollektor 2 zugewandte Seite des Waschapparates 1 der Oberfläche beziehungsweise der Spiegelfläche 5 des Solarkollektors 2 zumindest weitgehend angepasst. Im Laufe der Reinigung gleitet der Waschapparat 1 über den Solarkollektor 2 hinweg, wobei aus einem auf dem Waschapparat 1 mitgeführten Wassertank über entsprechende Waschdüsen Waschwasser auf die Spiegelfläche 5 des Solarkollektors 2 aufgebracht wird und gegebenenfalls über Bürstenanordnungen eine zusätzliche Reinigung des Solarkollektors 2 bewirkt wird. Die derart gestaltete Reinigung des Solarkollektors 2 wird zusätzlich mithilfe von Druckluftdüsen unterstützt, welche zum Einen ebenfalls Schmutzpartikel von der Spiegelfläche 5 lösen und zum Anderen die Spiegelfläche ihrerseits von Waschwasser befreien. Das Waschwasser kann mithilfe einer Absaugvorrichtung wieder zurück in einen innerhalb des Gehäuses 6 des Waschapparates 1 untergebrachten Wassertank zurückgepumpt werden, so dass die gereinigte Spiegelfläche 5 weitgehend trocken hinterlassen wird. Es ist somit eine Reinigung bereits mit relativ verunreinigtem Wasser möglich, da aufgrund der Reinigung mit Druckluft und der Trocknung des Solarkollektors 2 eine weitgehend rückstandsfreie Entfernung von Schmutz und Wasser gewährleistet wird.
2 zeigt den zuvor beschriebenen Waschapparat 1 in einer Seitenansicht, wobei insbesondere das Umgreifen des Solarkollektors 2 durch den Waschapparat 1 im Vordergrund steht. Im Bereich der Seitenkanten des Solarkollektors 2 ist in dem Waschapparat 1 beidseitig jeweils eine Aufnahme 3 für die Seitenkanten des Solarkollektors 2 vorgesehen, welche die Kanten aufnimmt und in deren Bereich mithilfe von verschiedentlich ausgerichteten Rollen eine Lagerung des Waschapparates 1 auf dem Solarkollektor 2 bewirkt wird. Durch zusätzliche Führungsrollen, welche mit ihrer Lauffläche im wesentlichen senkrecht zu der Spiegelfläche 5 angeordnet sind, wird eine Zentrierung des Waschapparates 1 auf dem Solarkollektor 2 bewirkt und die Führung des Waschapparates 1 vervollständigt. Dem Waschapparat 1 ist ein Motor zugeordnet, so dass eine selbsttätige Reinigung eines Solarkollektors 2 erfolgen kann. Eine Reinigung mehrerer Solarkollektoren 2 kann dadurch erfolgen, dass sich der Waschapparat 1 über das Ende eines Solarkollektors 2 hinausschiebt, wobei die Abmessungen des Waschapparates 1, insbesondere die Achsabstände, so gewählt sind, dass auf dem ersten Solarkollektor noch ein Halt besteht, wenn der zweite Solarkollektor erreicht wird. Auf diese Weise lassen sich Abstände zwischen den Solarkollektoren 2 überbrücken und eine selbsttätige Reinigung einer Vielzahl von Solarkollektoren 2 ist mit der erfindungsgemäßen Anordnung ermöglicht.
Vorstehend ist somit ein Waschapparat und ein Waschverfahren für Solarkollektoren beschrieben, in welchem ein Haltesystem verwirklicht ist, so dass ein Aufsetzen des Waschapparates auch ohne Führungsschienen direkt auf den zu reinigenden Solarkollektor ermöglicht ist. Ferner werden bekannte Waschverfahren für Solarkollektoren dahingehend verbessert, dass eine effizientere Reinigung mithilfe von Druckluft Wasser sparend und Ressourcen schonend verwirklicht ist.

1: Waschapparat
2: Solarkollektor
3: Aufnahme
4: Tragwerk
5: Spiegelfläche
6: Gehäuse

Claims

Verfahren zur Reinigung von Solarkollektoren mittels eines auf dem Solarkollektor (2) verfahrbaren Waschapparats (1), welcher mithilfe von Waschdüsen und/oder Bürsten Waschwasser auf die Oberfläche des Solarkollektors (2) aufbringt und die Oberfläche abwäscht, dadurch gekennzeichnet, dass der Waschapparat (1) den Solarkollektor (2) im Kantenbereich derart umgreift, dass der Waschapparat (1) unmittelbar an dem Solarkollektor (2) längsverschieblich geführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von dem Waschapparat (1) auf die Oberfläche des Solarkollektors (2) aufgebrachte Wasser mithilfe von Druckluft, und vorzugsweise unter Zuhilfenahme zumindest einer Bürstenanordnung, von der Oberfläche entfernt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das auf die Oberfläche des Solarkollektors (2) aufgebrachte Wasser mithilfe einer, vorzugsweise rinnenförmigen, Auffangvorrichtung aufgefangen wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das auf die Oberfläche des Solarkollektors (2) aufgebrachte Wasser mithilfe einer Absaugvorrichtung abgesaugt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Waschapparat (1) motorgetrieben und vorzugsweise selbsttätig auf dem Solarkollektor (2) verfahrbar ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Waschapparat (1) an einem Ende eines Solarkollektors (2) eingefädelt wird.
Auf einem Solarkollektor verfahrbarer Waschapparat zur Reinigung desselben, welcher auf seiner der Oberfläche des Solarkollektors (2) zugewandten Seite Waschdüsen zur Applikation von Waschwasser auf die Oberfläche des Solarkollektors (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Waschapparat (1) den Solarkollektor (2) im Kantenbereich derart umgreift, dass der Waschapparat (1) unmittelbar an dem Solarkollektor (2) längsverschieblich geführt ist.
Waschapparat gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Waschapparat (1) zumindest im Kantenbereich auf Rollen und/oder Rädern aufgelagert ist.
Waschapparat gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Waschapparat (1) mittels eines motorischen Antriebs zum selbsttätigen Befahren des Solarkollektors (2) ertüchtigt ist.
Waschapparat gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Waschapparat (1) auf seiner der Oberfläche des Solarkollektors (2) zugewandten Seite Druckluftdüsen zugeordnet sind.
Waschapparat gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Waschapparat (1) im Bereich zumindest der in Ablaufrichtung des Waschwassers gelegenen Kante des Solarkollektors (2) eine Auffangvorrichtung, vorzugsweise in Form einer Auffangrinne, zur Aufnahme des verbrauchten Waschwassers zugeordnet ist.
Waschapparat gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Waschapparat (1) eine Absaugvorrichtung, insbesondere zumindest eine Absaugdüse derart zugeordnet ist, dass das verbrauchte Waschwasser mithilfe der Absaugvorrichtung von der Oberfläche des Solarkollektors (2) entfernbar ist.
Waschapparat gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der für den Betrieb der Absaugvorrichtung erforderliche Unterdruck mithilfe eines zur Erzeugung von Druckluft zur Versorgung von Druckluftdüsen vorgesehenen Kompressors erzeugt wird.
Waschapparat gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Absaugvorrichtung und der Ansaugseite des Kompressors ein Wasserabscheider vorgesehen ist.
Waschapparat gemäß einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschdüsen und/oder Druckluftdüsen derart schräg gegen die Oberfläche des Solarkollektors (2) angestellt sind, dass das von ihnen Applizierte Wasser bzw. die Druckluft in Ablaufrichtung des Wassers ausgerichtet sind.
Waschapparat gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelstellung der Waschdüsen und/oder der Druckluftdüsen, vorzugsweise selbsttätig, einstellbar ist.
Waschapparat gemäß einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass dem Waschapparat (1) im Bereich der Kanten des Solarkollektors (2) seitlich angeordnete Führungsrollen zugeordnet sind, deren Laufflächen an den Kanten des Solarkollektors (2) anliegen.
Waschapparat gemäß einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass dem Waschapparat (1) mehrere, vorzugsweise zumindest drei, Rad- und/oder Rollenachsen zugeordnet sind.
Waschapparat gemäß einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Druckluftdüsen in Bewegungsrichtung des Waschapparats (1) hinten endständig angeordnet ist.
Waschapparat gemäß einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass dem Waschapparat (1) ein externes Waschfahrzeug zugeordnet ist, welchem der Waschapparat (1) über, vorzugsweise flexible, Ver- und Entsorgungsleitungen anverbunden ist.
Waschapparat gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass einem Waschfahrzeug mehrere Waschapparate (1) zugeordnet sind.
Waschapparat gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschapparate (1) des Waschfahrzeugs mithilfe von Seilwinden an dem Waschfahrzeug zugeordneten Auslegearmen verschwenkbar und höhenverstellbar aufgehängt sind.