DE102020004945A1

DE102020004945A1 - Reinigungscopter

Info

Publication number: DE102020004945A1
Application number: DE102020004945.1A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-08-14
Filing date: 2020-08-14
Publication date: 2022-02-17

Abstract

Der erfindungsgemäße Flugroboter zur Reinigung und Inspektion von PV Anlagen weist vorzugsweise eine Trägerkonstruktion mit mehreren aerodynamischen Antrieben für eine vertikale und horizontale Flugbewegung des Roboters, eine Reinigungseinheit (RE) und eine in mehreren Achsen verstellbare und drehbare Aufhängung/ Führungssystem für eine (RE) auf, mit deren Hilfe die RE durch den Roboter angehoben, über die Anlage geflogen, danach mit definiertem Druck abgesenkt sich der Dach - bzw. der Modulneigung anpasst, über die Module gezogen bzw. geschoben werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft den Einsatz von Robotern mit moderner Reinigungs- Steuerungs- und Prüftechnik zur Reinigung und Wartung einer PV- Anlage.
Generell ist die Reinigung und Wartung einer PV Anlage auf Dächern bzw. auch bei Feldanlagen aufgeständert auf dem Boden, eine Herausforderung für Personal und Industrie. Die Module verschmutzen schnell und bringen dadurch nicht mehr die angegebene Leistung, sind meist schwer zugänglich, empfindlich und nicht sehr belastbar. Zudem besteht erhöhte Unfallgefahr durch Absturz. Bei der Reinigung der Anlagen besteht die Gefahr, das Module durch unzulässig hohe Gewichtsbelastung durch Personal oder technisches Gerät beschädigt werden.
Mit dem erfindungsgemäßen flugfähigen Roboter, der auch als Reinigungscopter bezeichnet werden kann, wird die Anlage nicht durch das Eigengewicht des Roboters belastet. Nur das vergleichbar geringe Gewicht der Reinigungseinheit liegt auf den Modulen auf. Weiter kann die Reinigung und Wartung einer PV Anlage automatisiert werden. Hierbei können die Wartungsintervalle von PV Anlagen automatisiert und die Wartungskosten reduziert werden.
Der erfindungsgemäße Flugroboter zur Reinigung und Inspektion von PV Anlagen weist vorzugsweise eine Trägerkonstruktion mit mehreren aerodynamischen Antrieben für eine vertikale und horizontale Flugbewegung des Roboters, eine Reinigungseinheit (RE) und eine in mehreren Achsen verstellbare und drehbare Aufhängung/ Führungssystem für eine (RE) auf. Mit Hilfe der Aufhängung kann die RE durch den Roboter angehoben, über die Anlage geflogen, danach mit definiertem Druck abgesenkt, sich der Dach - bzw. der Modulneigung anpassen, über die Module gezogen bzw. geschoben werden.
Der Roboter kann ferngesteuert, automatisch oder bemannt geflogen werden. Die Stromversorgung des Roboters im Flug- oder Schwebebetrieb erfolgt über Kabel und/oder Batterie (Akku). Im Batteriebetrieb kann der Roboter völlig „ungebunden“ bewegt werden. Optional kann auch ein Datenkabel zur Verbindung des Roboters im Einsatz mit einer am Boden, in einem Fahrzeug oder Gebäude befindlichen Station vorhanden sein, die zur Stromversorgung dient, die notwendige Betriebsspannung und -leistung für den Roboterflugbetrieb bereitstellt und z.B. in Form einer Steuer- und Auswertestation ausgebildet sein, die zusätzlich noch die Steuersignale für die Robotersteuerung, z.B. für die Flughöhe, Geschwindigkeit, Flugrichtung, Trimm usw. generiert und über das Kabel zum Roboter überträgt. Diese vorzugsweise mobile Station, Stromversorgungsstation oder Steuer- und Auswertestation kann z.B. direkt am Erdboden oder auch an oder in einem Gebäude oder auch mobil an oder auf einem Fahrzeug angeordnet sein und die für die Flugsteuerung benötigten Steuersignale senden oder übertragen, und alternativ oder zusätzlich die bei der Untersuchung der PV Anlage erfassten, z.B. elektromagnetischen, optischen oder Messsignale empfangen und gegebenenfalls auswerten kann.
Diese Messsignale können über das Stromkabel oder auch drahtlos mittels eines im Roboter befindlichen Senders oder Transceivers (Sender/Empfänger) zu einem Empfänger oder Transceiver der Station, z.B. der Bodenstation übertragen werden. Auch die zur Flugsteuerung vom Roboter benötigten Steuersignale, z.B. für die Höhen-, Lage- und/oder Geschwindigkeitssteuerung, können über das Stromkabel, direkt durch einen Piloten erzeugt werden oder auch drahtlos mittels eines in der Station befindlichen Senders oder des Transceivers (Sender/Empfänger) zu einem Empfänger oder dem Transceiver des Roboters übertragen werden.
Der Roboter kann, je nach Belastung, ferner mit vier, sechs, zwölf oder mehr Propellern versehen sein, die an der Trägerkonstruktion angebracht sein können.
Das Wartungssystem kann z.B. mindestens einen Sensor, mindestens eine Kamera, mindestens eine für Thermographie ausgelegte Kamera oder Inspektionseinrichtung aufweisen.
Ein erfindungsgemäßes System kann aus Flugroboter, Aufhängung/Führungssystem, Reinigungseinheit, Kabel / Wasserschlauch und die Steuer- und Auswertestation bestehen.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.
In den Bildern 1 bis 7 sind verschiedene Ansichten eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt.
Der erfindungsgemäße Roboter (Reinigungscopter) Bild 4 mit angehängter Reinigungseinheit kann z.B. am oberen Bereich einer PV Anlage positioniert und fliegend entlang der PV-Module in horizontaler Richtung und gegebenenfalls zusätzlich oder alternativ in vertikaler oder schräger Richtung bewegt werden, siehe Einsatzbeispiel Bild 6. Die Reinigungseinheit liegt dabei auf den Modulen mit einem genau definierten Druck auf und kann sich durch die Freiheitsgrade der Führung dem Neigungswinkel des Moduls anpassen. Zusätzlich kann die RE gedreht werden. Der Roboter weist eine Trägereinheit mit Antriebstechnik, eine Antriebseinheit mit Propellern und Steuerung, Wartungssystem, und ein Kabel auf, das einerseits mit dem Roboter, vorzugsweise einer an einem Rahmen des Roboters angebrachten Einrichtung, z.B. in Form eines Moduls mit eigenem Gehäuse, fest oder lösbar, z.B. über eine Steckverbindung, verbunden ist.
Das Kabel kann in Form eines reinen Stromkabels zur Zufuhr der Betriebsenergie von der fest installierten oder vorzugsweise mobilen, z.B. auf einem Fahrzeug wie einem LKW angeordneten Station als Bodenstation, oder auch in Form eines Strom- und/oder Datenkabels für die Signalübertragung und/oder Wasserschlauchs zwischen der Station und dem Roboter ausgebildet sein. Alternativ können ein Stromkabel, ein Wasserschlauch und ein Datenkabel gemeinsam von der Bodenstation zum Roboter geführt sein.
Das Kabel ist mit der Station, vorzugsweise einer dort angebrachten Einrichtung, z.B. in Form eines Moduls mit eigenem Gehäuse fest oder lösbar, z. B. über eine Steckverbindung, verbunden. Die Station speist die vom Roboter benötigte Gleich- oder Wechselspannung, also die Betriebsenergie, in das Kabel ein. Alternativ oder zusätzlich kann die Station auch Steuersignale für den Roboterbetrieb erzeugen oder weiterleiten und über das Kabel oder drahtlos über eine Funkverbindung zum Roboter übertragen.
Bei einem, mehreren oder allen Ausführungsbeispielen ist eine visuelle Oberflächenprüfung der PV Module durch eine oder mehrere am Roboter angebrachte Videoaufnahmegeräte bzw. per Kamera möglich. Alternativ oder zusätzlich kann eine Prüfung der Oberfläche der Module durch Infrarot-Thermographie erfolgen.
Durch die Erfindung können Unfälle vermieden werden. Es ist kein Betreten des Daches notwendig. Bei einem, mehreren oder allen Ausführungsbeispielen ist ein vollautomatisierter Ablauf möglich.
Der Personaleinsatz kann auf maximal eine Fachkraft begrenzt werden, die zudem am Boden bleiben kann und deshalb nicht speziell gesichert werden muss.
Der zeitliche Aufwand zur Reinigung wird reduziert, da bis zu 4 m breite Reinigungseinheiten eingesetzt werden können.
Der Roboter weist eine Trägerkonstruktion auf, die mittels des aerodynamischen Antriebs freischwebend mit einer bestimmten Geschwindigkeit hin und her bzw. auf und ab die Module überfliegt. Die Trägerkonstruktion weist vorzugsweise mehrere Träger auf, an dem die aerodynamischen Antriebe befestigt sind. Je nach Hubgewicht können z. B. 4,6,8 oder mehr Träger mit jeweils bis zu zwei Antrieben eingesetzt werden. Es können also bei 4 Trägern 8 Antriebe bei 6 Trägern 12 Antriebe usw. oder mehr Antriebe verbaut sein. Beispiele für Trägervarianten
siehe Bild 1 Seite 8
In der Trägerkonstruktion des Roboters ist die erforderliche Sensorik , wie Kameras, z.B. Videokameras, Thermografie-Wärmebildkameras zur Wartung der PV Module erforderlichen und unterschiedlichen Positionen unter Ausrichtung auf die Position des zu untersuchenden PV Moduls eingebaut, wie dies in den Zeichnungen als Beispiel dargestellt ist.
Aerodynamischer Antrieb
Der Roboter weist den aerodynamischen Antrieb für eine Flugbewegung auf. Die Positionierung des Roboters über dem Modulfeld erfolgt mittels des aerodynamischen Antriebs, der aus mehreren an der Trägerkonstruktion in unterschiedlichen Abständen angeordneten Propellern mit Antrieben besteht und damit selbstständig flugfähig ist. Der aerodynamische Antrieb, der z. B. zwei, drei, vier oder mehrere Gruppen mit jeweils einem oder mehreren, z.B. zwei Propeller mit Motorenantrieb aufweist, kann an zwei, drei oder allen Seiten in die Trägerkonstruktion in gleichen und / oder ungleichen Abständen integriert an- oder auch eingebaut werden. Beispiel Aerodynamischer Antrieb
siehe Bild 2 Seite 8
Durch eine an oder in der Trägerkonstruktion vorgesehenen elektronische Steuerung Bild 3 Seite 8, des aerodynamischen Antriebs wird ein gleichmäßiger Abstand des Roboters zur PV Moduloberfläche gewährleistet. Somit wird das Berühren der Moduloberfläche durch den Rahmen des Roboters vermieden. Der aerodynamische Antrieb wird kontinuierlich während der kompletten Reinigungsphase der Module betrieben, um das Gewicht des Roboters zu tragen.
Die maximale Flughöhe des Roboters ist durch die Kabellänge des Kabels und auf z.B. 100 m begrenzt, um keine Flugvorschriften zu gefährden.
Eine visuelle Oberflächenprüfung erfolgt durch Piloten bzw. per Kamera.
Ausführungsbeispiele
In den Bildern 1 bis 7 sind verschiedene Ansichten eines ersten Ausführungsbeispiels bzw. Einsatzbeispiels Bild 7 der Erfindung gezeigt.

Bild 1 Trägervarianten
Bild 2 Aerodynamischer Antrieb
Bild 3 elektronische Steuerung mit Batteriekasten
Bild 4 Flugroboter / Aufhängung / Reinigungseinheit, ersetzt 1 wegen Kontrast
Bild 5 Winkelverstellung (Modulneigung anpassen)
Bild 6 Einsatzbeispiel.
Bild 7 Beispiel Trägerkonstruktion

Claims

Flugroboter zur Nass- Trockenreinigung und Inspektion von Photovoltaikanlagen, mit einer Trägerkonstruktion und mehreren an der Trägerkonstruktion angeordneten Antrieben mit Propellern für eine vertikale und horizontale Flugbewegung des Roboters, und einem an der Trägerkonstruktion angebrachten Führungssystem/Aufhängung mit Reinigungseinheit (RE) zur vorzugsweise schonenden Reinigung der PV Module , wobei vorzugsweise ein Kabel, z.B. ein Strom- und / oder Datenkabel und/ oder Wasserschlauch, zur Verbindung des Roboters mit einer beispielsweise am Boden oder auf einem Fahrzeug befindlichen Station, z.B. einer Steuer- und Auswertestation, vorgesehen ist.
Roboter nach Anspruch 1, ferngesteuert geflogen.
Roboter nach Anspruch 1 bemannt geflogen.
Roboter nach Anspruch 1 automatisch geflogen
Roboter nach Anspruch 1 bei dem ein Führungssystem/Aufhängung mit den nötigen Freiheitsgraden an der Trägerkonstruktion angebaut ist um ein Reinigungssystem tragen, definiert auf dem Modul abzusetzen und sich nach dem Neigungswinkel des Modulfeldes ausrichten zu können.
Roboter nach Anspruch 1, Führungssystem nach Anspruch 5, bei dem ein Reinigungssystem angebaut ist.
Roboter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zwei oder mehr, vorzugsweise zwei Gruppen aus jeweils einem oder mehreren, vorzugsweise sechs oder 12 Propellern, die an der Trägerkonstruktion angebracht sind.
Roboter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Wartungssystem mindestens eine Kamera und / oder eine Infrarotkamera aufweist.
System mit einem Roboter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, einer fest oder vorzugsweise mobil installierten Station, z.B. einer Steuer- und Auswertestation, und einem Kabel zur Verbindung des Roboters mit der Station
Flugroboter zur Nass- Trockenreinigung und Inspektion von Photovoltaikanlagen, mit einer Trägerkonstruktion und mehreren an der Trägerkonstruktion angeordneten Antrieben mit Propellern für eine vertikale und horizontale Flugbewegung des Roboters, und einem an der Trägerkonstruktion angebrachten Führungssystem/Aufhängung mit Reinigungseinheit (RE) zur vorzugsweise schonenden Reinigung der PV Module , wobei vorzugsweise eine Batterie zur Stromversorgung vorgesehen ist.