DE202006003697U1

DE202006003697U1 - Vorrichtung zur Reinigung von Solarzellen

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Publication number: DE202006003697U1
Application number: DE202006003697U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2016-03-10

Abstract

Vorrichtung zur Reinigung von Solarzellen mit einem bezüglich der Solarzellen in einer Fahrtrichtung verfahrbaren Rahmen und einer Anordnung von in Fahrtrichtung des Rahmens an diesem hintereinander in Abstand angeordneten Reinigungseinheiten, mittels derer nacheinander zunächst wenigstens eine Grobreinigung und nachfolgend wenigstens eine Feinreinigung durchführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Solarzellen.
Durch die stetige Weiterentwicklung von Solarzellen werden diese verstärkt nicht nur in Regionen mit sehr hoher Sonnenscheindauer zur Energiegewinnung in privaten und industriellen Anwendungen eingesetzt. Ein generelles Problem beim Einsatz von Solarzellen besteht darin, dass diese stets im Außenbereich eingesetzt werden und somit bedingt durch Witterungs- und Umwelteinflüsse schnell verschmutzen. Bei Solarzellen sind derartige Verschmutzungen besonders kritisch, da bereits kleine Verschmutzungsgrade zu erheblichen Einbußen des Wirkungsgrads der Solarzellen führen.
Daher besteht eine wichtige Aufgabe darin, derartige Solarzellen in regelmäßigen Zeitabständen zu reinigen.
Aus der DE 103 17 479 B4 ist eine Abreinigungsanlage für Sonnenkollektoren bekannt. Zur Reinigung der Sonnenkollektoren ist eine motorisch getriebene, drehbare Bürstenwalze vorgesehen. An dem längsseitigen Ende der Bürste sind Getriebe vorgesehen, mittels derer die Bürstenwalze in Führungsschienen geführt wird. Den Getrieben ist eine Antriebseinheit so zugeordnet, dass die Drehbewegung der Bürstenwalze in eine Verfahrbewegung entlang der Führungsschienen umgewandelt wird.
Die DE 100 13 989 A1 betrifft eine Reinigungsvorrichtung für Solarkollektoren. Diese Vorrichtung umfasst über eine motorisch getriebene Transportkette bewegliche Abstreifer in Form von Gummilippen. Weiterhin sind in einer sta tionären Führungsschiene Spritzdüsen zum Aufsprühen von Reinigungsflüssigkeit auf die Solarkollektoren vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Reinigung von Solarzellen bereitzustellen, welche bei geringem konstruktivem Aufwand eine hohe Funktionalität aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Reinigung von Solarzellen und umfasst einen bezüglich der Solarzellen in einer Fahrtrichtung verfahrbaren Rahmen und eine Anordnung von in Fahrtrichtung des Rahmens an diesem hintereinander in Abstand angeordneten Reinigungseinheiten. Mit diesen Reinigungseinheiten ist nacheinander zunächst wenigstens eine Grobreinigung und nachfolgend wenigstens eine Feinreinigung durchführbar.
Durch die erfindungsgemäße Hintereinanderanordnung mehrerer Reinigungseinheiten an dem relativ zu den Solarzellen verfahrbaren Rahmen wird eine mehrstufige und damit sehr gründliche und intensive Reinigung der Solarzellen ermöglicht. Durch die in Fahrtrichtung am Rahmen hintereinander angeordneten Reinigungseinheiten wird mit konstruktiv einfachen Mitteln eine zeitliche Abfolge nacheinander durchgeführter Reinigungsprozessen erhalten. Vorteilhaft hierbei ist insbesondere, dass die einzelnen Reinigungsprozesse aufeinander abgestimmt sind, wodurch eine besonders gründliche Reinigung der Solarzellen ermöglicht wird.
Die Abfolge der Reinigungsprozesse ist so gewählt, dass auf wenigstens eine Grobreinigung wenigstens eine Feinreinigung folgt. Besonders vorteilhaft ist am Rahmen zur Durchführung einer Grobreinigung eine Schaufel angebracht. Der Schaufel ist eine Bürstenanordnung nachgeordnet, mittels derer eine erste Feinreinigung erfolgt. Zur Verbesserung des Reinigungseffekts ist dieser Bürstenanordnung eine weitere Reinigungseinheit zur Durchführung einer weiteren Feinreinigung nachgeordnet, wobei diese Reinigungseinheit von einem Wischerblatt und/oder einem Düsensystem zur Beaufschlagung der Solarzellen mit einer Reinigungsflüssigkeit, insbesondere Wasser, gebildet ist.
Gemäß einer ersten Variante der Erfindung kann die Vorrichtung zur Reinigung von bodenseitig verlegten, generell im Wesentlichen horizontal angeordneten Solarzellen eingesetzt werden. Am Rahmen dieser Vorrichtung sind dann Laufrollen angebracht, welche auf der zu reinigenden Solarzelle aufliegend abgerollt werden können. Die Vorrichtung weist dabei keinen eigenen Antrieb auf. Die Vorrichtung wird vielmehr mittels eines Fahrzeugs in Bewegung versetzt, welches über einen Führungsarm vorzugsweise gelenkig mit der Vorrichtung gekoppelt werden kann.
Das so ausgebildete Reinigungssystem weist einen äußerst flexiblen, modularen Aufbau auf. Mittels des Führungsarms können jeweils unterschiedlich ausgebildete Vorrichtungen an geeignete Fahrzeuge angekoppelt werden, um applikationsspezifisch das jeweils geeignete Reinigungssystem bereitzustellen.
Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung kann der Rahmen der Vorrichtung an Linearführungen, insbesondere an Führungsschienen verfahrbar sein. Diese Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Reinigung von Gebäudedächern, die vorgegebene Dachschrägen aufweisen. Die Vorrichtung ist in diesem Fall besonders vorteilhaft fest an die Linearführungen gekoppelt und bildet mit diesen insofern eine Baueinheit, das heißt, die Vorrichtung verbleibt dauernd an den Linearführungen. Der Vorteil dieser Ausbildung der Vorrichtung besteht darin, dass diese nach einem Reinigungsprozess nicht von den Linearführungen abmontiert werden muss.
Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1: Schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Reinigung von Solarzellen.
2: Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß 1 mit einem zugeordneten Fahrzeug.
3: Schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Reinigung von Solarzellen.
Die 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Reinigung von Solarzellen 2. Die Vorrichtung 1 gemäß den 1 und 2 dient zur Reinigung von bodenseitig verlegten und damit im Wesentlichen horizontal angeordneten Solarzellen 2 als Bestandteil einer Solaranlage zur Stromgewinnung im Außenbereich wie zum Beispiel Gartenanlagen.
Die Vorrichtung 1 weist einen Rahmen 3 auf, der von einer in einer horizontalen Ebene liegenden Profilkonstruktion bestehend aus metallischen Profilen 3a– d besteht. An dem Rahmen 3 sind Laufrollen 4a–c drehbar gelagert. Im vorliegenden Fall sind drei Laufrollen 4a–c vorgesehen. Eine erste, vordere Laufrolle 4a ist an einer Welle 5a gelagert, die zwischen den beiden längsseitigen Profilen 3b, c des Rahmens 3 gelagert ist. Am hinteren Ende des Rahmens 3 sind an einer weiteren Welle 5b sowie weitere Laufrollen 4b, c vorgesehen. Prinzipiell kann auch eine Einzelaufhängung für die hinteren Laufrollen 4b, c vorgesehen sein.
Durch die Laufrollen 4a–c wird die Vorrichtung 1 auf der jeweils zu reinigenden Solarzelle 2 in einer Fahrtrichtung F verfahren. An dem Rahmen der Vorrichtung 1 sind in Fahrtrichtung F drei unterschiedliche Reinigungseinheiten in Abstand hintereinander angeordnet. Durch eine geeignete Lagerung der Laufrollen 4a–c ist die Anbringhöhe der Reinigungseinheiten vorgebbar. Prinzipiell können diese Reinigungseinheiten auch am Rahmen 3 verstellbar angeordnet sein.
Als erste Reinigungseinheit zur Durchführung einer Grobreinigung der Solarzelle 2 ist an dem Profil an der Frontseite des Rahmens 3 eine Schaufel 6 angeordnet. Die Schaufel 6 erstreckt sich über die gesamte Breite des Rahmens 3. Mit der Schaufel 6 können grobe Verschmutzungen wie Schnee oder Laub auf der Solarzelle 2 entfernt werden.
In geringem Abstand hinter der Schaufel 6 ist als zweite Reinigungseinheit eine Bürstenanordnung 7 vorgesehen, welche sich ebenfalls über die gesamte Breite der Vorrichtung erstreckt. Mit der Bürstenanordnung 7 wird eine erste Feinreinigung durchgeführt um beispielsweise Reif oder Staub auf der zu reinigenden Solarzelle 2 zu entfernen.
Die Bürstenanordnung 7 kann aus einer Anordnung von rotierenden Bürsten bestehen, wobei die Rotationsachse der Bürsten quer zur Fahrtrichtung der Vorrichtung 1 verläuft. Die Bürsten weisen dabei bevorzugt spiralförmig angeordnete Borsten auf. Die Bürsten werden mittels eines nicht dargestellten Antriebs angetrieben, der am Rahmen der Vorrichtung 1 befestigt ist. Alternativ kann die Bürstenanordnung 7 in Form einer motorisch getriebenen linear laufenden Bürstenkette ausgebildet sein. Die Laufrichtung der Bürsten verläuft quer zur Fahrtrichtung.
In Fahrtrichtung hinter der zweiten Reinigungseinheit ist als dritte Reinigungseinheit ein Wischerblatt 8 angeordnet. Das Wischerblatt 8 erstreckt sich über die gesamte Breite der Vorrichtung 1 und wird über die zu reinigende Solarzelle 2 gezogen, wodurch eine weitere Feinreinigung erfolgt, bei welcher Verschmutzungen, die mit der Bürstenanordnung 7 nicht beseitigt werden konnten, von der Solarzelle 2 entfernt werden können.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Wischerblatt 8 kann als dritte Reinigungseinheit eine Anordnung zur Beaufschlagung der Solarzelle 2 mit einer Reinigungsflüssigkeit vorgesehen sein. Im einfachsten Fall kann als Reinigungsflüssigkeit Wasser verwenden. Vorteilhaft besteht die Anordnung aus einem sich über die gesamte Breite entstehenden Düsensystem. Je nach Ausbildung der Düsen werden Wasserstrahlen oder Wasserdampfstrahlen auf die zu reinigende Solarzelle 2 geführt. Ein Vorratsbehälter für die Reinigungsflüssigkeit ist stationär an der Vorrichtung 1 angebracht.
Die Vorrichtung 1 gemäß den 1 und 2 weist keinen eigenen Antrieb auf. Daher wird die Vorrichtung 1 mittels eines Fahrzeugs 9 entlang der zu reinigenden Solarzelle 2 geführt. Die Vorrichtung 1 ist dabei über einen Führungsarm 10 mit dem Fahrzeug 9 verbunden. Der Führungsarm 10 kann von einem am Fahrzeug 9 dreh- und schwenkbar gelagerten hydraulischen Tragarm oder von einem Ausleger am Fahrzeug 9 gebildet sein.
Der Führungsarm 10 ist gelenkig mit der Vorrichtung 1 verbunden. Durch diese Ankoppelung wird durch die Fahrbewegung des Fahrzeugs 9 die Vorrichtung 1 mitgeführt und so entlang der Solarzelle 2 geführt. Dabei übt der Führungsarm 10 keinen Druck auf die Oberseite der Vorrichtung 1 aus, so dass die Vorrichtung 1 nur mit ihrem Eigengewicht gegen die Solarzelle 2 gedrückt ist.
Zur Ankopplung des Führungsarms 10 ist eine Aufnahme 11 in Form einer Profilkonstruktion vorgesehen, die am Rahmen fixiert ist und über diesen nach oben hervorsteht. Diese Profilkonstruktion weist zwei auf den seitlichen Profilen 3b, c angeordnete, in vertikaler Richtung verlaufende Pfosten 12a, b auf, die über einen horizontalen Träger 13 verbunden sind. An dem Träger 13 ist eine Aufhängung 14 vorgesehen, an welcher der Führungsarm 10 fixiert werden kann.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Reinigung von Solarzellen 2. Die Solarzellen 2 befinden sich in diesem Fall auf dem Dach 15 eines Gebäudes, wobei das Dach 15 eine vorgegebene Neigung aufweist.
Die Vorrichtung 1 gemäß 3 weist analog zur Ausführungsform gemäß den 1 und 2 einen Rahmen 3 auf, an welchem drei Reinigungseinheiten angeordnet sind. In weiterer Übereinstimmung mit der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 ist die Vorrichtung 1 gemäß 3 in einer Fahrtrichtung F entlang der Solarzellen 2 verfahrbar, wobei die Reinigungseinheiten in Fahrtrichtung F hintereinander am Rahmen angeordnet sind. Die erste Reinigungseinheit besteht wiederum aus einer Schaufel 6, die zweite Reinigungseinheit aus einer Bürstenanordnung 7. Als dritte Reinigungseinheit ist wiederum ein Wischerblatt 8 und/oder ein Düsensystem zur Beaufschlagung der Solarzellen 2 mit einer Reinigungsflüssigkeit vorgesehen.
Die Anordnung gemäß 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 hinsichtlich der Verfahrmechanismus. Die Vorrichtung 1 gemäß 3 weist zwei parallel zueinander in Abstand verlaufende Linearführungen in Form von Führungsschienen 16a, b auf. Die Solarzellen 2 liegen zwischen den beiden Führungsschienen 16a, b. An den Unterseiten der seitlichen Profile 3b, c des Rahmens sind nicht dargestellte Führungsmittel vorgesehen, die in den beiden Führungsschienen 16a, b geführt sind. Als Führungsmittel können beispielsweise motorisch getriebene Zahnräder vorgesehen sein, die in entsprechenden Zahnleisten an den Führungsschienen 16a, b greifen. Weiterhin können als Linearführungen auch Bandsteuerungen und dergleichen vorgesehen sein.
Der Rahmen 3 mit den Reinigungseinheiten ist über die Führungsmittel fest an die Führungsschienen 16a, b angekoppelt. Die Vorrichtung 1 bildet somit eine fest an den Solarzellen 2 angeordnete Einheit, die zwischen zwei Grenzpositionen an diesen verfahrbar ist. 3 zeigt die Vorrichtung 1 mit dem Rahmen in einer ersten Grenzposition. Die Längen der Führungsschienen 16a, b sind so an die Anordnung der Solarzellen 2 angepasst, dass die Solarzellen 2 bei Verfahren des Rahmens 3 aus der ersten in die zweite Grenzposition von den Reinigungseinheiten vollständig gereinigt werden.

1: Vorrichtung
2: Solarzelle
3: Rahmen
3a–d: Profil
4a–c: Laufrollen
5a: Welle
5b: Welle
6: Schaufel
7: Bürstenanordnung
8: Wischerblatt
9: Fahrzeug
10: Führungsarm
11: Aufnahme
12a: Pfosten
12b: Pfosten
13: Träger
14: Aufhängung
15: Dach
16a: Führungsschiene
16b: Führungsschiene

Claims

Vorrichtung zur Reinigung von Solarzellen mit einem bezüglich der Solarzellen in einer Fahrtrichtung verfahrbaren Rahmen und einer Anordnung von in Fahrtrichtung des Rahmens an diesem hintereinander in Abstand angeordneten Reinigungseinheiten, mittels derer nacheinander zunächst wenigstens eine Grobreinigung und nachfolgend wenigstens eine Feinreinigung durchführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rahmen (3) als erste Reinigungseinheit eine Schaufel (6) zur Durchführung einer Grobreinigung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Reinigungseinheit in Fahrtrichtung des Rahmens (3) eine zweite Reinigungseinheit mit einer Bürstenanordnung (7) zur Durchführung einer Feinreinigung nachgeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reinigungseinheit eine Anordnung mit rotierenden Bürsten aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierenden Bürsten spiralförmig angeordnete Borsten aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reinigungseinheit eine linear laufende Bürstenkette aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Reinigungseinheit eine dritte Reinigungseinheit zur Durchführung einer weiteren Feinreinigung nachgeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Reinigungseinheit von einem Wischerblatt (8) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Reinigungseinheit ein Düsensystem zur Beaufschlagung der Solarzellen (2) mit einer Reinigungsflüssigkeit aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsflüssigkeit Wasser ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (3) von einer rechteckförmigen Profilkonstruktion gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene des Rahmens (3) parallel zur Oberfläche der Solarzellen (2) orientiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rahmen (3) mindestens drei Laufrollen (4a–c) vorgesehen sind, mittels derer die Vorrichtung (1) entlang von bodenseitig verlegten Solarzellen (2) verfahrbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rahmen (3) eine Aufnahme (11) für einen Führungsarm (10) vorgesehen ist mittels dessen die Vorrichtung (1) mit einem Fahrzeug (9) verbindbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsarm (10) gelenkig mit der Aufnahme (11) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (11) eine von der Oberseite des Rahmens (3) hervorstehende Profilkonstruktion aufweist, an welcher eine Aufhängung für den Führungsarm (10) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (3) an Linearführungen verfahrbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführungen an einem die Solarzellen (2) aufnehmenden Gebäudedach befestigt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (3) unlösbar mit den Linearführungen verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführungen von Führungsschienen (16a, b) gebildet sind.