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Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Reinigen der Solarmodule einer Photovoltaikanlage.
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Es ist bekannt und verständlich, dass der Wirkungsgrad einer Photovoltaikanlage sinkt, wenn die der Sonnenstrahlung ausgesetzten Flächen der Solarmodule verschmutzen. Dieser Verschlechterung des Wirkungsgrads wurde bisher verhältnismäßig wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Reinigungen fanden nur gelegentlich und von Hand statt, wobei insbesondere handgeführte Bürsten, auch rotierende Bürsten, zum Einsatz kamen. Diese Maßnahmen waren jedoch nicht nur sehr personalintensiv sondern auch fehlergeneigt. So wurde häufig zu wenig Wasser eingesetzt; durch die Berührung zwischen Bürste und Oberfläche der Solarmodule kam es auf zu unerwünschten Kratzern auf den Solarmodulen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anlage zu schaffen, mit der auf zuverlässige Weise und beschädigungsfrei die Solarmodule einer Photovotaikanlage gereinigt werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Anlage umfasst:
- a) eine Wasserversorgungseinrichtung mit einer Hochdruckpumpe;
- b) eine Druckluftversorgungseinrichtung mit einem Luftverdichter;
- c) eine Reinigungsvorrichtung, die ihrerseits aufweist:
ca) ein mindestens zwei Räder besitzendes Fahrwerk, dessen Spurweite an den Abstand der Streben des Montagegestells angepasst oder anpassbar ist;
cb) eine Vielzahl von Hochdruck-Mischdüsen, denen aus der Wasserversorgungseinrichtung Wasser unter hohem Druck und aus der Druckluftversorgungseinrichtung Druckluft zuführbar ist, und die in der Lage sind, hieraus jeweils mindestens einen Sprühstrahl zu erzeugen.
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Erfindungsgemäß werden die Solarmodule von Photovoltaikanlagen berührungsfrei durch Strahlen gereinigt, die aus unter Hochdruck zerstäubtem Wasser bestehen. Diese Strahlen werden von Hochdruck-Mischdüsen abgegeben, deren Düsenöffnungen sich in einem entsprechenden Abstand von den Oberflächen der zu reinigenden Solarmodule befinden. Aus Kostengründen sind die Hochdruck-Mischdüsen nicht stationär, gleichmäßig verteilt über den Solarmodulen angeordnet. Vielmehr werden sie mit Hilfe des Fahrwerks, an dem sie befestigt sind, zu Reinigungszwecken über das Montagegestell verfahren, wobei die Räder auf den parallelen Streben dieses Montagegestells ablaufen. Die Solarmodule selbst werden dabei nicht berührt; die Anordnung aus Hochdruck-Mischdüsen überspreizt die Oberfläche der zu reinigenden Solarmodulen. Zum Reinigen der gesamten Photovoltaikanlage werden die, verschiedenen Reihen von Solarmodulen nacheinander in einer Art ”Scan”-bewegung abgefahren.
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Durch den hohen Druck und das viele Wasser, welches bei der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt wird, ist eine optimale Reinigungswirkung sichergestellt. Kratzer oder sonstige Beschädigungen der Oberflächen der Solarmodulen können nicht mehr auftreten.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Wasserversorgungseinrichtung und die Druckluftversorgungseinrichtung stationär und mit der Reinigungsvorrichtung über zwei flexible oder gelenkige Leitungen verbunden. Unter dem Begriff ”stationär” soll hier verstanden werden, dass die Wasserversorgungseinrichtung und die Druckluftversorgungseinrichtung sich nicht beim Reinigungsvorgang gemeinsam mit der Reinigungsvorrichtung bewegen. Sie können aber durchaus auf einem Lastwagen oder dergleichen montiert und in diesem Sinne ”beweglich” sein. Dies ist sogar von besonderem Nutzen, da dann die erfindungsgemäße Anlage von Photovoltaikanlage zu Photovoltaikanlage transportiert werden, also die Reinigung mehrerer Photovoltaikanlagen besorgen kann.
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Zweckmäßig ist, wenn das Fahrwerk umfasst:
- a) einen Balken, an dem die Hochdruck-Mischdüsen angebracht sind;
- b) an den gegenüberliegenden Enden des Balkens jeweils einen Lenker;
- c) an jedem Lenker eine Achse für ein Rad.
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Das so gestaltete Fahrwerk der Reinigungsvorrichtung enthält eine Minimalanzahl von Komponenten, wie diese zur Erzielung des gewünschten Zwecks unerlässlich sind:
Durch den Balken, der den Abstand zwischen parallelen Streben des Montagegestells überspreizt, können die Hochdruck-Mischdüsen in geeigneter Weise positioniert werden. Die an den gegenüberliegenden Enden des Balkens vorgesehenen Lenker sorgen für den gewünschten Abstand zwischen den Düsenöffnungen der Hochdruck-Mischdüsen und der Oberfläche der zu reinigenden Solarmodule. Die Achsen an den Lenkern schließlich sorgen für die Spurweite, die dem Abstand der Streben im Montagegestell entsprechen soll.
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Um eine erfindungsgemäße Anlage bei unterschiedlichen Verschmutzungsgraden einsetzen zu können, ist es zweckmäßig, wenn die effektive Länge der Lenker veränderbar ist. Auf diese Weise können etwa bei starker Verschmutzung die Düsenöffnungen der Hochdruck-Mischdüsen näher an die Oberflächen der Solarmodulen herangeführt werden.
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Unter ”effektiver Länge” der Lenker wird hier der Abstand zwischen der Stelle, an welcher der Lenker am Balken befestigt ist, und derjenigen Stelle, an welcher am Lenker die Achse befestigt ist, verstanden.
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Um die erfindungsgemäße Anlage bei unterschiedlichen Photovoltaikanlagen einsetzen zu können, empfiehlt es sich, wenn die effektive Länge der Achsen veränderbar ist. Auf diese Weise kann die Spurweite des Fahrwerks dem jeweils verwendeten Montagegestell angeglichen werden.
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Unter ”effektiver Länge” der Achsen wird hier der Abstand zwischen derjenigen Stelle, an welcher die Achse mit dem Lenker verbunden ist, und derjenigen Stelle, an welcher das Rad auf der Achse läuft, verstanden.
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Der Balken des Fahrwerks kann hohl sein und auf diese Weise als Sammelleitung für die Zufuhr von Wasser oder Druckluft zu den Hochdruck-Mischdüsen dienen.
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Vorteilhaft ist ferner, wenn die Wasserversorgungseinrichtung einen Filter umfasst. Dieses entfernt bei einer Porengröße von etwa 100 Micron unerwünschte Feststoffpartikel aus dem Wasser, die sonst zu einer Art Sandstrahleffekt führen könnten.
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Unter Umständen kann es auch günstig sein, wenn die Wasserversorgungseinrichtung eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des Wassers umfasst. Durch eine geeignete Temperierung des Wassers lässt sich die Reinigungswirkung verbessern.
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Ebenfalls der Verbesserung der Reinigungswirkung dient eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Wasserversorgungseinrichtung einen Vorratsbehälter für ein Reinigungsmittel umfasst, welches dem Wasser beimischbar ist. Hier beruht also die Reinigung nicht nur auf der rein mechanischen, kinetischen Energie des Sprühstrahls sondern darüber hinaus auf der chemischen Wirkung des Reinigungsmittels.
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Der Abgabedruck der Hochdruckpumpe kann etwa 80 bar betragen.
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Der Abgabedruck der Druckluftversorgungseinrichtung liegt zweckmäßigerweise bei etwa 8 bar.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen
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1 schematisch das Layout einer Anlage zum Reinigen von Solarmodulen;
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2 perspektivisch ein Ausführungsbeispiel einer fahrbaren Reinigungsvorrichtung, wie sie in der Anlage von 1 eingesetzt werden kann;
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3 den Medienführungsplan der Reinigungsvorrichtung von 2.
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Zunächst wird auf 1 Bezug genommen, die in schematischer Weise die wichtigsten Komponenten einer Anlage zur Reinigung von Solarmodulen zeigt. Bei diesen Hauptkomponenten handelt es sich zum einen um eine zu einem Pumpenaggregat zusammengefasste Wasserversorgungseinrichtung 1, eine zu einem Luftverdichtungsaggregat zusammengefasste Druckluftversorgungseinrichtung 2, sowie die eigentliche mobile Reinigungsvorrichtung 3.
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Das Pumpenaggregat 1 umfasst einen Vorlaufbehälter 4, der über eine Leitung 5 mit Wasser gefüllt werden kann. Das im Vorratsbehälter 4 befindliche Wasser kann bei Bedarf mit einer Heizeinrichtung 30 temperiert und aus einem Vorratsbehälter 29 mit Reinigungsmittel versetzt werden. Es kann mit Hilfe einer Hochdruckpumpe 7 entnommen und mit einem Druck von etwa 80 bar über einen Filter 8 einer Leitung 9 zugeführt werden, die mit der Reinigungsvorrichtung 3 verbunden ist.
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Das Luftverdichtungsaggregat 2 umfasst einen Luftverdichter 10, der die aus der Umgebung angesaugte Luft in einen Speicherbehälter 11 einpresst, in dem ein Druck von etwa 8 bar herrscht. Von dem Speicherbehälter 11 führt eine Leitung 12, in welcher ein weiteres steuerbares Magnetventil 13 liegt, ebenfalls zur Reinigungsvorrichtung 3. Die über den größten Teil ihrer Längserstreckung hinweg parallel geführten Leitungen 9 und 12 sind flexibel und/oder weisen eine Mehrzahl von Gelenken auf, von denen ein Gelenk 14 schematisch dargestellt ist.
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Die Reinigungsvorrichtung 3 besitzt eine Vielzahl von in einer Reihe nebeneinander angeordneten Hochdruck-Mischdüsen 15, die in weiter unten erläuterter Weise an einem Fahrgestell 31 gehaltert sind. Die Hochdruck-Mischdüsen 15 liegen strömungsmäßig parallel. Eine erste Sammelleitung 16, die mit der wasserführenden Leitung 9 kommuniziert, ist jeweils mit dem Wassereingang der verschiedenen Hochdruck-Mischdüsen 15 verbunden. Die druckluftführende Leitung 12 ist über eine weitere Sammelleitung 17 mit den jeweiligen Druckluft-Eingängen der Hochdruck-Mischdüsen 15 verbunden.
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Im Betrieb der Reinigungsvorrichtung 3, wenn die Hochdruckpumpe 7 Wasser fördert und durch Öffnen des Magnetventils 13 der Weg der Druckluft zur Reinigungsvorrichtung 3 aus dem Speicherbehälter 11 frei ist, treten aus den Düsenöffnungen der Hochdruck-Mischdüsen 15 Sprühstrahlen in Form von Sprühkegeln 18 aus, welche aus einem Wassertröpfchen/Luftgemisch bestehen und auf die zu reinigenden Solarmodule gerichtet sind. Der Abstand zwischen den Solarmodulen und den Düsenöffnungen sollte je nach Verschmutzungsgrad zwischen 10 und 15 cm betragen; der Aufpralldruck der Sprühkegel 18 auf die Solarmodule sollte zwischen 11 und 14 bar liegen. Der Öffnungswinkel der verschiedenen Sprühkegel 18 ist bevorzugt so, dass diese sich auf den Solarmodulen überlappen, so dass mit einem einzigen Durchgang der Reinigungsvorrichtung 3 über die Solarmodule hinweg eine lückenlose Reinigung erzielbar ist.
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2 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel einer Reinigungsvorrichtung 3. Während in der Schemazeichnung der 1 eine große Vielzahl von Hochdruck-Sprühdüsen 15 dargestellt ist, umfasst die Reinigungsvorrichtung 3 der
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2 nur vier derartige Hochdruck-Mischdüsen 15. Diese sind an einem Balken 19 befestigt, an dessen gegenüberliegenden Enden jeweils ein sich nach unten erstreckender Lenker 20 angebracht ist. Im unteren Bereich der beiden Lenker 20 ist jeweils an ein Rad 21 über eine Achse 23 gelagert.
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Im mittleren Bereich des Balkens 19 ist, kraftschlüssig mit diesem verbunden, eine Kupplungsbuchse 22 vorgesehen, die mit einer Einrichtung verbunden werden kann, welche in der Lage ist, das aus dem Balken 19, den Lenkern 20 und den Rädern 21 bestehende Fahrwerk 31 entlang einer Reihe von Solarmodulen zu bewegen. Bei dieser Einrichtung kann es sich sowohl um eine handgeführte Stange als auch um einen von einem Lastkraftwagen oder einem ähnlichen Fahrzeug gehaltenen Roboterarm handeln.
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Die Länge der beiden Lenker 20 und damit der Abstand zwischen den Düsenöffnungen der Hochdruck-Mischdüsen 15 und der Auflagefläche, auf denen die Räder 21 abrollen, ist veränderbar. Alternativ kann auch die Vertikalposition der Achsen 23 der Räder 21 an den Lenkern 20 unterschiedlich wählbar sein. In entsprechender Weise kann die Länge der Achse 23 verändert werden, um die Spurweite des Fahrgestells 31, also der Abstand zwischen den beiden Rädern 21 an den Abstand tragender Streben der zu reinigenden Solaranlage angepasst werden kann. Statt einer Änderung der Länge der Achsen 23 ist es selbstverständlich möglich, diese Achsen 23 unterschiedlich weit durch die Lenker 20 und/oder die Räder 21 hindurchzuführen und dann entsprechend zu fixieren.
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Der Balken 19 ist hohl. Der Innenraum kommuniziert mit einer Kupplung 24, an welcher die wasserführende Leitung 9 angekuppelt werden kann. Das Wasser strömt sodann durch den Innenraum des Balkens 19 zu kurzen Stichleitungen 25, die zu den Hochdruck-Mischdüsen 15 führen. Dies bedeutet, dass der Innenraum des Balkens 19 die Sammelleitung 16 von 1 bildet.
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Oberhalb des Balkens 19 verläuft eine aus mehreren Abschnitten zusammengesetzte Druckluftleitung 26, in deren Mitte ein Anschluss 27 vorgesehen ist, der mit der druckluftführenden Leitung 12 von 1 verbunden werden kann. Die Druckluftleitung 26 ist über Stichleitungen 28 mit den Hochdruck-Mischdüsen 15 verbunden.
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3 zeigt noch einmal in schematischer Weise den Weg der verschiedenen Medien in der Reinigungsvorrichtung 3 der 2. Dargestellt ist der Anschluss 22 für unter hohem Druck stehendes Wasser, von dem das Wasser über den Innenraum des Balkens 19, der die Sammelleitung 16 aus 1 bildet, und die Stichleitungen 25 zum jeweiligen Wasseranschluss der Hochdruck-Mischdüsen 15 führt. Entsprechend ist der Druckluftanschluss 27 dargestellt, der über die Druckluftleitung 26, welche die Sammelleitung 17 der 1 bildet, und über die Stichleitungen 28 zu dem Druckluftanschluss der verschiedenen Hochdruck-Mischdüsen 15 führt.
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Die verschiedenen Hochdruck-Mischdüsen 15 sind in 3 im Schnitt dargestellt, so dass die Wege von Wasser und Druckluft in deren Innerem und die Entstehung der Sprühkegel 18 verfolgt werden kann. Auf eine nähere Beschreibung wird verzichtet, da Hochdruck-Mischdüsen dieser Art dem Fachmann bekannt sind.
