DE202007006491U1 - Waschanlage - Google Patents

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Abstract

Waschanlage zum Reinigen von nicht horizontalen Flächen, insbesondere Solarzellen (1), von Verunreinigungen mit wenigstens einem quer verlaufenden Sprührohr mit Austrittsöffnungen für die Waschflüssigkeit vor bzw. oberhalb der Fläche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sprührohr entlang der Flächen, insbesondere in gleich bleibendem Abstand zu den Flächen verfahrbar ist.

Description

  • I. Anwendungsgebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Waschanlage.
  • II. Technischer Hintergrund
  • Dabei geht es um die Freihaltung und/oder anschließende Reinigung von Solarkollektoren, Solarzellen zur Stromerzeugung oder auch anderen schräg stehenden Flächen, die nicht durch groben Schmutz bedeckt werden sollen. Eine typische Grobverschmutzung ist die Ablagerung von Laub oder größeren Mengen Staub in einer staubigen Umgebung, auch von Blütenstaub.
  • Gerade die Ablagerung von Staub auf solchen Flächen, die im folgenden beispielhaft ausschließlich nur noch als Solarzellen bezeichnet werden, ohne die Erfindung hierauf zu beschränken, findet meist nicht permanent, sondern nur periodisch statt:
    Zum einen nur während der Sommerzeit, zum anderen auch während der Sommerzeit nicht permanent, sondern nur in den oft nur kurzen trockenen Perioden, die darüber hinaus häufig sogar zuverlässig vorab angekündigt werden und sich auch nur über kurze Zeiträume, manchmal nur wenige Tage, erstrecken.
  • Dennoch stellen solche Ablagerungen für die Betreiber von Solarzellen und Sonnenkollektoren ein großes Problem dar, da sie zum einen die Sonnen einstrahlung auf die Solarzellen behindern und damit die Stromproduktion reduzieren.
  • Im Folgenden wird an Stelle der frei zu haltenden bzw. zu reinigenden Flächen grundsätzlich von Solarzellen gesprochen, ohne die Erfindung auf diesen Anwendungsfall zu beschränken.
  • Die Betreiber haben daher ein starkes Interesse, die Ablagerungen auf Solarzellen und anderen schrägen Flächen schnell und zuverlässig zu beseitigen.
  • Dies geschah in der Vergangenheit meist manuell durch Abkehren. Auch automatische Kehrvorrichtungen sind bereits bekannt, die betätigt werden können, ohne einen Bediener auf das Dach beziehungsweise die Solarzellen steigen zu lassen.
  • Darüber hinaus ist es auch bereits bekannt, ein Ablagern von Schnee nachträglich wieder zu beseitigen, indem der Schnee abgetaut wird, beispielsweise durch Aufbringen von Salz, insbesondere in Form von Salzlake, die in flüssiger Form von der Oberkante der Solarzellen her auf diese aufgesprüht oder aufgespritzt wird.
  • Auch zur Kühlung sind solche Sprühsysteme bereits bekannt.
  • All diesen Systemen haften jedoch spezifische Nachteile an, die vermieden werden sollen.
  • Zum einen ist zum zuverlässigen Reinigen oder auch Kühlen mittels einer Sprühanlage, die nur an der Oberkante einer beispielsweise sehr großflächigen Solaranlage fest montiert ist, ein sehr hoher Wasserbedarf erforderlich. Durch das einfache Entlangrinnen ist auch die eintretende Reinigungswirkung sehr gering, und fester haftende Partikel als lose aufliegender Staub, beispielsweise fest klebender Blütenstaub, werden dadurch überhaupt nicht entfernt.
  • Des weiteren haben die bekannten Lösungen das Problem der Kalkflecken auf den Solarzellen außer acht gelassen, die entstehen, wenn für diese Reinigungsprozesse normales, kalkhaltiges Leitungswasser benutzt wird. Die so entstehenden Kalkflecken bzw. Kalkränder mindern dauerhaft die Ertragsfähigkeit der Solarzellen, und sind kaum mehr oder nur mit sehr großem manuellen Aufwand später wieder zu entfernen.
  • III. Darstellung der Erfindung
  • a) Technische Aufgabe
  • Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, welche trotz hoher Zuverlässigkeit einfach und kostengünstig in der Anwendung ist. Auch eine Nachrüstbarkeit durch entsprechende Bereitstellung der Teile eines Bausatzes soll auf einfache Weise möglich sein.
  • b) Lösung der Aufgabe
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Durch die Verfahrbarkeit des Sprührohres, aus dem die Waschflüssigkeit auf die Solarzellen austritt, entlang der Solarzellen oder anderen geneigten Flächen trifft die Sprühflüssigkeit mit vergleichsweise hohem Druck und in einem vorher durch die Richtung der Austrittsöffnungen im Sprührohr festgelegten Winkel auf den Solarzellen auf, wodurch die Reinigungswirkung um ein Vielfaches größer ist als bei einem stationären Sprührohr.
  • Durch das synchrone Antreiben des Sprührohres durch an seinen beiden Enden angreifende Zugelemente, wie etwa ein Seil, einen Zahnriemen oder eine Kette, wird eine besonders einfache Konstruktion erreicht, insbesondere wenn dieses Zugelement endlos umlaufend über zwei Umlenkritzel geführt wird.
  • Um ein Verkanten des Sprührohres zu beseitigen, für den Fall, dass der Antrieb nicht vollständig synchron funktioniert, kann das Sprührohr beidseitig zusätzlich in einer Führungsschiene geführt sein, insbesondere mit Hilfe eines Führungsschuhs, der eine in Bewegungsrichtung deutlich größere Erstreckung als das Sprührohr selbst aufweist.
  • Indem als Waschflüssigkeit keine kalkhaltige Flüssigkeit, insbesondere kein normales Leitungswasser verwendet wird, wird das Entstehen von Kalkflecken auf den Solarzellen verhindert. Insbesondere wird als Waschflüssigkeit Regenwasser oder aktiv entkalktes Leitungswasser benutzt, oder wenigstens als Basis für die Waschflüssigkeit verwendet, der zusätzlich Reinigungsmittel zugesetzt werden können.
  • Dabei wird als Regenwasser vorzugsweise Wasser verwendet, welches bei Regen auf der gleichen schräg stehenden Fläche, auf der die zu reinigenden Solarzellen befestigt sind, anfällt und mit einer Regenwassersammelanlage, insbesondere in Form einer Zisterne, gesammelt wird. Von dort aus wird das unter Lichtabschluss – zur Vermeidung der Bildung von Kleinorganismen und Algen – gelagerte Regenwasser mittels einer Pumpe der Sprühanlage bei Bedarf zugeführt. Die Pumpe steht dabei in Verbindung mit der Steuerung der Waschanlage.
  • Die Waschanlage kann zusätzlich zu dem verfahrbaren Sprührohr auch einen ebenfalls entlang der Fläche verfahrbaren Besen aufweisen, der in der Lage ist, vor der Nassreinigung die Flächen zunächst grob trocken durch Abkehren zu reinigen. Vorzugsweise erstreckt sich der Besen wie das Sprührohr dabei horizontal quer über die zu reinigenden Flächen in einem solchen Abstand, dass seine Borsten beim Entlangfahren in Kontakt mit den Solarzellen stehen und diese reinigen. Ein solcher Besen kann in Bewegungsrichtung vor dem Sprührohr montiert sein oder sogar am Sprührohr selbst, mit Borsten, die im Wesentlichen lotrecht in Richtung der Solarzellenfläche weisen. Die Bewegungsrichtung des Sprührohres und auch des Besens im Einsatz ist dabei die Richtung von oben nach unten.
  • Der Besen muss auch außer Kontakt mit den Solarzellen zu bringen sein, beispielsweise für die Rückwärtsbewegung, so dass bei Anbringung am Sprührohr selbst das Sprührohr vorzugsweise um seine Längsachse schwenkbar ist und dadurch zumindest zwischen einer Kehrstellung und einer Sprühstellung hin und her bewegbar ist, wobei in der Sprühstellung die Borsten des Besens keinen Kontakt zur Solarzellenfläche aufweisen.
  • Vorzugsweise umfasst die Waschanlage auch einen oder mehrere Lappen aus textilem material, die entlang der Solarzellen, insbesondere ebenfalls von oben nach unten in Anlage auf der Oberseite der Solarzellen entlang gezogen werden können, und nach dem Nachreinigen einerseits eine Nachreinigung und andererseits eine schnellere Trocknung bewirken.
  • Auch diese Lappen können separat, in Arbeitsrichtung beispielsweise hinter dem Sprührohr, befestigt sein oder ebenfalls zusätzlich am Sprührohr. Auch diese Lappen sollten vorzugsweise für die Rückwärtsbewegung außer Kontakt mit der Solarzellenfläche bringbar sein, beispielsweise durch Aufwickeln auf ein Trägerrohr, insbesondere das Sprührohr selbst.
  • Die Zuführung an Reinigungsflüssigkeit zu dem beweglichen Sprührohr wird am Einfachsten mit Hilfe eines flexiblen Schlauches realisiert, der insbesondere in einer s. g. Kabelzuführung aufgenommen ist, die aus gelenkig miteinander verbundenen, in sich jedoch starren und abstützenden, meist im Querschnitt U-förmigen oder kastenförmigen, Kettenelementen besteht und den Schlauch nicht nur mechanisch schützt, sondern insbesondere auch vor der Einwirkung von Sonnenlicht schützt, welches den Schlauch auf Dauer porös werden und brechen lässt.
  • Die Wasseraustrittsöffnungen im Sprührohr sind vorzugsweise als Düsen ausgebildet, und zwar insbesondere als Fächerdüsen, die einen fächerförmigen Strahl ausbringen, dessen Längsachse in Verlaufsrichtung der Längsachse des Sprührohres verläuft, so dass die Auftreffbereiche der fächerförmigen Strahlen auf den Solarzellen sich gegenseitig geringfügig überlagern, so dass die Solarzellenfläche vollständig, also über die gesamte Breite des Sprührohres, abgespritzt wird.
  • Die Steuerung der Waschanlage ist dabei in der Lage, entweder in festgelegten zeitlichen Abständen eine Reinigung durchzuführen, sobald die Reinigung an der Steuerung prinzipiell aktiviert wird, oder auch einen Reinigungsvorgang lediglich aufgrund eines manuellen Starts an der Steuerung durchzuführen. Auch die Kopplung eines Sensors, die die Verschmutzung, beispielsweise die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellenoberfläche, misst, kann mit der Steuerung gekoppelt werden, so dass diese aufgrund eines entsprechenden Signals des Sensors automatisch und nicht in festgelegten Zeitabständen eine Reinigung durchführt.
  • Die Steuerung bewirkt auch die richtige Reihenfolge der einzelnen Reinigungsschritte nacheinander, also trockenes Abkehren der Flächen von oben nach unten mit Hilfe des Besens, anschließendes Nassreinigen durch entlang Fahren von oben nach unten und Besprühen mit Waschflüssigkeit mit Hilfe des Sprührohres sowie ggf. anschließendes entlang Bewegen der Lappen und damit Feinreinigung und gleichzeitiges Trocknen, vorzugsweise wiederum von oben nach unten, und bei einem drehbaren Sprührohr, an dem auch der Besen befestigt ist, das jeweils entsprechende Einnehmen der notwendigen Drehstellung des Sprührohres vor dem jeweiligen Reinigungsschritt.
  • Eine solche Waschanlage kann darüber hinaus auch lediglich zum Kühlen der Solarzellenflächen eingesetzt werden, die bei starker Sonneneinstrahlung sich sehr stark aufheizen und dadurch an Effizienz verlieren.
  • Gerade zum Zwecke des Kühlens wird mit Hilfe der Steuerung vorzugsweise das Sprührohr nicht entlang der Solarzellen bewegt, sondern an dem oberen Rand der Solarzellen positioniert und dort die Waschflüssigkeit bzw. Kühlflüssigkeit aufgesprüht, die dann entlang der gesamten Länge der schräg gestellten Fläche nach unten läuft, so dass mit geringen Flüssigkeitsmengen eine hohe Kühlwirkung erzielt werden kann.
  • Dies ist selbstverständlich nur möglich, wenn zwischen den einzelnen Solarzellen keine Querfuge vorhanden ist, durch die die Kühlflüssigkeit abläuft. In diesem Fall müsste ebenfalls mit einem entlang der Solarzellen bewegten Sprührohr wie beim Reinigen gearbeitet werden.
  • Wenn dabei lediglich mit entkalktem Wasser, jedoch ohne Reinigungszusatz, gearbeitet wir, besteht der Vorteil darin, dass dieses Wasser nicht separat aufgefangen und entsorgt werden muss, sondern über die in der Regel an der entsprechenden Dachfläche vorhandene normale Dachrinne der Kanalisation zugeführt werden kann.
  • Allerdings sind umweltfreundliche und in die Kanalisation einbringbare Reinigungsmittel verfügbar, die zusätzlich verwendet werden können.
  • Die beschriebene Waschanlage und insbesondere das entlang der Solarzellen bewegliche Sprührohr kann insbesondere auch Teil einer Abdeckvorrichtung für Solarzellen sein, bei der eine durchgehende Folie oder auch nur ein Gitter flächig vor die Solarzellen gefahren werden kann, insbesondere um das Ablagern von größeren Mengen von Schnee auf den Solarzellen zu vermeiden.
  • Dabei wird diese Folie oder das Gitter vorzugsweise vor beginn des Schneefalls vor die Solarzellen gefahren und nach Beendigung des Schneefalls oder bei längeren Schneefallperioden auch dazwischen nach unten gefahren und dabei der auf der Folie abgelagerte Schnee über die Unterkante der Solarzellen oder gar die Salorazellen tragenden Daches abgeworfen.
  • Das Sprührohr kann dabei als Vorderkante, also je nach Konstruktion der Abdeckvorrichtung Oberkante oder Unterkante der Folie bzw. des Gitters verwendet werden, oder auch der Folie oder dem Gitter als separates Element vorgelagert, vorzugsweise jedoch mit den gleichen Antriebselementen bewegt werden. In Gegenden, die im Winter schneereich sind, kann damit eine Doppelfunktion erreicht werden, nämlich das Vermeiden von Schneeablagerungen im Winter und das Befeien von Staubablagerungen im Sommer und auch wenn notwendig eine Kühlung der Solarzellen im Sommer. Zusätzlich kann dabei im Winter die Sprühanlage als Notfallhilfe benutzt werden, falls nämlich die vor die Solarzellen gefahrene Folie oder das Gitter, welches in der Regel auf den Solarzellen zumindest teilweise aufliegt, auf diesen festfriert, was bei spezifischen Witterungsbedingungen vorstellbar ist:
    Dann kann über das Sprührohr eine spezielle Enteisungsflüssigkeit, beispielsweise eine hochkonzentrierte Salzlake, auf die Solarzellen aufgebracht werden und sickert dabei unter die Folie bzw. das Gitter und löst dieses nach einiger Zeit wieder ab.
  • Die Folie oder das Gitter können zwischen zwei – oberhalb und unterhalb der Solarzellen angeordnete – Wickelrollen hin und her gewickelt werden, oder auch nur auf einer Vorratsrolle aufgewickelt sein und von dort aus bei Bedarf vor die Solarzellen gewickelt werden. Dabei ist die Vorderkante der Folie oder des Gitters mittels eines Seiles, einer Kette oder eines Zahnriemens mit der anderen Rolle verbunden, auf der dieses Seil dann aufgewickelt wird, um die Folie oder das Gitter vor die Solarzellen zu ziehen.
  • Je nach Konstruktion können beide oder nur eine der Rollen mit einem Antrieb ausgestattet sein, und insbesondere von einem Antrieb aus beide Rollen betrieben werden.
  • Eine vorhandene Steuerung würde dann sowohl die Abdeckung mit Hilfe der Folie oder des Gitters betreiben als auch die Reinigung mit Hilfe des Besens und Sprührohrs.
  • c) Ausführungsbeispiel
  • Ausführungsformen gemäß der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1a: Eine kombinierte Wasch- und Abdeckvorrichtung in der Frontansicht,
  • 1b: bei gleicher Blickrichtung eine reine Waschvorrichtung,
  • 2a, b: die Vorrichtung der 1a in der Seitenansicht in verschiedenen Betriebszuständen,
  • 2c: eine abgewandelte Bauform bei gleicher Blickrichtung,
  • 2d: ein Detail der Anlage in der Frontansicht,
  • 3a, b: die Bauform der 1b in Seitenansicht,
  • 4: das Sprührohr in zwei verschiedenen Betriebszuständen.
  • 1a sowie die dieser entsprechenden Seitenansichten der 2a und b zeigen als Grundproblem z. B. die auf einer schrägen Dachfläche 20 montierten Solarzellen 1, die von z. B. Schnee oder anderen sich darauf in größerer Anzahl ablagernden Partikeln 5 freigehalten werden sollen.
  • Dabei verläuft eine obere Wickelrolle 2a, die als Vorratsrolle für die darauf aufgewickelte Folie 3 dient, parallel zu und knapp oberhalb der Oberkante 1a der Solarzellen 1 und unterhalb der Unterkante 1b die untere Wickelrolle 2b.
  • Die untere Endkante 3b der Folie 3, die vorzugsweise mittels eines Sprührohres 19 – dessen Zweck später erläutert wird – stabilisiert ist, ist gemäß 1 nicht direkt auf dem Umfang der unteren Wickelrolle 2b befestigt, sondern es führen Zugseile 8 von diesem Sprührohr 19 zur unteren Wickelrolle 2b, und zwar jeweils ein Zugseil 8 nahe der seitlichen Enden der Folie 3 und je nach Breite auch dazwischen Zugseile 8, wobei die Zugseile 8 vorzugsweise so angeordnet sind, dass sie oberhalb der Rahmen 9 der einzelnen Solarzellen-Elemente 1 verlaufen.
  • Die Länge der Zugseile 8 ist mindestens so groß wie die Längserstreckung der Solarzellen 1 entlang der Falllinie 10, oder besser mindestens so lang wie der Abstand zwischen den Wickelrollen 2a, b, so dass im Ausgangszustand die Folie 3 vollständig auf der oberen Wickelrolle 2a aufgewickelt ist und sich die untere Endkante 3b mit ins Sprührohr 19 auf Höhe der Oberkante 1a der Solarzellen 1 befindet.
  • Die Breite der Folie 3 und damit auch der Wickelrollen 2a, b ist so bemessen, dass sie die Solarzellen 1 komplett überdecken.
  • Die Seitenkanten 3c, d der Folie sind dabei vorzugsweise in seitlichen Führungen 6a, b in Form von U-Schienen oder ähnlichem geführt, welche vorzugsweise nach unten zu an den Seitenwangen der Solarzellen 1 anschließen, um ein Einfahren von Wind unter die Folie 3 zu vermeiden, wenn diese vor die Solarzellen gezogen ist. Vorzugsweise wird auch das Sprührohr 19 mit z. B. stirnseitigen Führungszapfen in diesen Führungen 6a, b geführt.
  • 2a zeigt weiterhin, dass die untere Wickelrolle 2b nicht unmittelbar unterhalb der Unterkante der Solarzellen 1 angeordnet ist, sondern an der Dachfläche 20 weiter unten, nämlich am unteren Ende der Dachfläche 20, so dass auf der Folie 3 abgelagerter Schnee 5 beim Transportieren der Folie nach unten nicht nur über die untere Wickelrolle 2b sondern damit gleichzeitig auch über die untere Dachkante nach unten abgeworfen wird.
  • 1a zeigt ferner an den Enden beider Wickelrollen jeweils einen Elektromotor 16 als Antrieb für die Rollen 2a bzw. b, die gegebenenfalls von einer automatischen Steuerung 17 angesteuert werden können, welche ihrerseits Impulse von einem Sensor 4 erhält, der in, an oder neben den Solarzellen 1 angeordnet ist und auf ihn fallende Partikel wie Schnee registriert, und dann die Vorrichtung aktiviert.
  • Dies bedeutet beispielsweise, dass sich im Ausgangszustand die Folie 3 vollständig auf der oberen Wickelrolle 2b aufgewickelt befindet und sich das Sprührohr 19 an oder oberhalb der oberen Endkante 1a der Solarzellen 1 positioniert ist.
  • Registriert der Sensor 4 beginnenden Schneefall, wird die untere Wickelrolle 2b in Aufwickelrichtung 18 so lange angetrieben, bis zuerst die Zugseile 8 auf der unteren Wickelrolle 2b aufgewickelt sind und die untere Endkante 3b der Folie 3 sich mindestens am unteren Ende 1b der Solarzellen 1, besser bereits auf der unteren Wickelrolle 2b, befindet und somit die gesamte Fläche der Solarzellen 1 von Folie 3 abgedeckt ist.
  • Im nach unten gegen die Solarzellen 1 gerichteten, insbesondere linienförmigen Besen 14 an der vorderen Endkante, z. B. am Sprührohr 19, kehrt dabei den geringfügig bereits auf den Solarzellen liegenden Schnee nach unten ab.
  • Entweder nach Ende der Schneefallperiode oder bei längeren Schneefallperioden auch in Abständen während der Schneefallperiode wird die Folie 3 entweder abschnittweise oder langsam und konstant permanent nach unten bewegt durch Antreiben der unteren Wickelrolle 2b in Aufwickelrichtung, wobei die obere Wickelrolle 2a in die Gegenrichtung, also ihre eigene Aufwickelrichtung 18, vorgespannt bleibt, um die Folie 3 gespannt zu halten.
  • Auf der Folie 3 abgelagerter Schnee wird dadurch jeweils über die Dachkante nach unten abgeworfen und die Solarzellen nacheinander von neuen, anfangs noch nicht beschneiten Abschnitten 3', 3'' der Folie 3 abgedeckt, bis – wie in 2b dargestellt – die im Wesentlichen gesamte Folie 3 auf der unteren Wickelrolle 2b aufgewickelt ist und die obere Vorratsrolle 2a vollständig abgewickelt ist.
  • Bevor dieser Zustand eintritt, wird der letzte Längenabschnitt der Folie 3 von der oberen Vorratsrolle 2a schnell über die Solarzellen 1 zur unteren Rolle 2b gewickelt, um den auf dem vorletzten Abschnitt der Folie liegenden Schnee abzuwerten, und anschließend sofort, insbesondere bevor eine nennenswerte Beschneiung des letzten Abschnitts der Folie 3 stattgefunden hat, diese vollständig zurück auf die obere Vorratsrolle 2a wickeln zu können, damit die Vorrichtung wiederum sofort zum Einsatz zur Verfügung steht.
  • 2c zeigt eine Lösung, die sich von denjenigen der 1a und 2a, b dadurch unterscheidet, dass die Folie 3 und ihre untere Endkante 3b direkt mit der unteren Rolle 2b verbunden ist, also keine Zugseile vorhanden sind.
  • Dann befindet sich immer ein Abschnitt der Folie 3 vor den Solarzellen 1 mit der Folge, dass es sich hierbei um eine durchsichtige Folie 3 handeln muss, die die Funktion der Solarzellen 1 nicht beeinträchtigt. Das Sprührohr 19 ist an einer Stelle in oder an der Folie 3 angeordnet.
  • Im Gegensatz zur Lösung der 2c kann bei der Lösung gemäß 2a, b auch bewusst eine Beschneiung der Solarzellen 1 zunächst in Kauf genommen und danach der Schnee erst entfernt werden, wobei dann anstelle einer durchgehend geschlossenen Folie 3 auch ein elastisches, wickelbares Gitter, also beispielsweise eine Folie mit Durchbrüchen, verwendet werden kann.
  • Den auf den Solarzellen 1 vorhandenen Schnee durchschneidet die obere Endkante 3a des Gitters dann z. B. mit dem dort vorhandenen Sprührohr 19 – wobei dies und die untere Wickelrolle 2a als Vorratsrolle dient – und nachdem diese obere Endkante 3a die obere Wickelrolle 2b erreicht hat, wird der abgeschnittene obere, nun oberhalb des Gitters befindliche Teil des Schnees mit dem Gitter nach unten wandern und abgeworfen werden.
  • Anschließend wird das Gitter wieder auf die untere Wickelrolle 2b aufgewickelt und für den erneuten Einsatz bereitgehalten.
  • Die verbleibende geringe Schichtdicke von Schnee auf den Solarzellen 1 taut dann entweder selbsttätig in kurzer Zeit ab aufgrund der Erwärmung der Solarzellen-Oberfläche oder wurde bereits durch mehrere hintereinander an der Unterseite des Gitters angeordneten, in Querrichtung verlaufenden Bürsten oder Abstreiflippen abgebürstet.
  • Die bisher beschriebene Abdeckvorrichtung weist zusätzlich an der beweglichen Folie – insbesondere an der Endkante der Folie bzw. des Gitters – ein Sprührohr 19 auf, über welches Flüssigkeit auf die Solarzellen 1 ausgebracht werden kann und dadurch zum Waschen, Kühlen oder auch Abtauen von Schneeresten oder Eis benutzt werden kann.
  • Der hauptsächliche Anwendungszweck wird das Abwaschen bzw. Abspülen der Oberflächen der Solarzellen 1 sein.
  • Zu diesem Zweck wird das Sprührohr 19 vorzugsweise von oben nach unten entlang der Solarzellen 1 im geringem Abstand darüber verfahren und dabei aus den Austrittsöffnungen, die insbesondere als Düsen 25 ausgebildet sind, Flüssigkeit auf die Solarzellen 1 aufgesprüht, wobei sich die insbesondere fächerförmigen Sprühkegel einander geringfügig übergreifen.
  • Hierdurch können beispielsweise im Frühjahr starke Verschmutzungen durch Blütenstaub oder in trockenen Perioden durch Staub sauber entfernt werden.
  • Zur Versorgung, insbesondere mit Waschwasser, steht das Sprührohr 19 über eine flexible Zuführung, vorzugsweise einem Schlauch 23', mit einem Vorratsbehälter 15 für die Reinigungsflüssigkeit in Verbindung, aus der mittels einer Pumpe 23 das Sprührohr 19 mit Reinigungsflüssigkeit versorgt wird.
  • Vorzugsweise wird als Reinigungsflüssigkeit Regenwasser verwendet, da dieses kalkfrei ist und beim Abtrocknen auf den Solarflächen keine Kalkränder hinterlässt, die die Effizienz der Solarzellen 1 nachhaltig negativ beinträchtigen und nur sehr schwer zu entfernen sind.
  • Dementsprechend ist der Vorratsbehälter für das Regenwasser als Sammelbehälter 15 ausgebildet, in dem das Regenwasser vorzugsweise der gleichen Dachfläche 20, auf der die zu reinigenden Solarzellen 1 angebracht sind, gesammelt und dem Sammelbehälter 15 gefiltert, vorzugsweise mittels eines Grobfilters 21 und einem nachgeschalteten Feinfilter 22, zugeleitet wird.
  • Das gesammelte Regenwasser ist im Sammelbehälter 15 lichtdicht untergebracht, um die Bildung von Algen und anderen Verunreinigungen zu verhindern.
  • In sehr heißen Perioden, in denen sich die Solarzellen 1 stark aufheizen, kann das Regenwasser auch zum Kühlen verwendet werden, wobei dann vorzugsweise das Sprührohr 19 nicht entlang der Solarzellen 1 bewegt wird, sondern an deren oberer Kante steht, so dass das aufgesprühte Regenwasser über einen möglichst langen Weg entlang der Solarzellenoberflächen nach unten fließt und damit eine optimale Kühlwirkung erzielt wird.
  • Wenn im Winter z. B. nach Schneefall oder aufgrund von schnell einsetzendem Frost die Oberfläche der Solarzellen 1 von Schnee oder einer daran festgefrorenen Folie oder einem Gitter gelöst werden soll, muss in die Waschvorrichtung ein flüssiges Auftaumittel, beispielsweise hochkonzentrierte Salzlake oder Ähnliches eingegeben werden, die aus einem separaten, nicht dargestellten Zusatzbehälter gefördert werden können.
  • Der zuvor bereits erwähnte Besen 14, der sich in Querrichtung über die gesamte Breite der Folie 3 erstreckt, kann ebenfalls direkt am Sprührohr 19 befestigt werden, sollte jedoch vorzugsweise außer Eingriff von den Oberflächen der Solarzellen 1 gebracht werden können.
  • Hierfür ist eine Detaillösung in der Stirnansicht auf das Sprührohr 19 in den 4a, b dargestellt:
    Falls nämlich das Sprührohr 19 um seine Längsachse schwenkbar ist, können die entlang einer Mantellinie des Sprührohres 19 angeordneten Düse 24 einerseits und der Besen 14 andererseits an unterschiedlichen Umfangspositionen des Sprührohres 19 angeordnet sein:
    In der Kehr-Drehlage ragen die Borsten des Besens 14 in Richtung der Solarzellen 1 und liegen an dieser an, so dass beim Entlangbewegen des Sprührohres 19 – vorzugsweise vor dem Ausbringen von Flüssigkeit – die Oberfläche der Solarzellen trocken gereinigt werden kann durch Abkehren von oben nach unten.
  • Durch anschließendes Drehen des Sprührohres 19 in eine Wasch-Drehlage stehen die Borsten des Besens 14 so schräg zur Fläche der Solarzellen 1, dass sie diese nicht mehr berühren, während die Düsen 24 in Richtung Solarzellen-Oberfläche zeigen und in dieser Stellung Flüssigkeit, beispielsweise zugeführtes Regenwasser, auf die Solarzellen sprühen können, wie in 4b dargestellt.
  • Die 4 zeigen ferner auch einen streifenförmigen Textillappen 13, der sich ebenfalls entlang der Längsachse des Sprührohres 19 über dessen gesamte Länge erstreckt und mit seiner einen Längskante am Sprührohr 19 befestigt ist, vorzugsweise an einer Umfangsposition, die wiederum eine andere ist, als die, an der der Besen 14 und die Düsen 24 am Rohr 19 positioniert sind.
  • Die Breite des Textillappens 13, also die Länge in Verlaufsrichtung der Solarzellen 1, ist dabei so bemessen, dass es eine Drehstellung des Sprührohres 19 gibt – beispielsweise kann dies auch die Wasch-Drehlage sein – in der die freie Längskante des Textillappens 13 auf den Solarzellen 1 aufliegt und beim Bewegen des Sprührohres 19 entlang diesem dort vorhandene Feuchtigkeitsreste aufnimmt.
  • Die Breite des Textilstreifens 13 ist dabei vorzugsweise so bemessen, dass durch Drehen des Sprührohres 19 der Textillappen 13 sich teilweise auf das Sprührohr 19 aufwickelt und zwar soweit, dass sein freies Ende nicht mehr die Oberflächen der Solarzellen 1 erreicht.
  • Dies sollte insbesondere in der Kehr-Drehlage des Sprührohres 19 der Fall sein.
  • Ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen orrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass
    • – bei einer undurchsichtigen Folie 3 als Zugelement die Folie 3 die Solarzellen 1 nicht bedeckt,
    • – bei drohender Verschmutzung der Solarzellen 1 durch Partikel 5 die Folie 3 vor die Solarzellen 1 bewegt wird und
    • – bei zunehmender Bedeckung, insbesondere nach dem Ende des Schneefalles, der Solarzellen 1 mit Partikeln 5 die untere Wickelrolle 2b in Aufwickelrichtung 18 angetrieben wird, bis derjenige Abschnitt 3' der Folie 3, der bisher die Solarzellen 1 bedeckt hat, über die Unterkante 1b der Solarzellen 1 aus nach unten verfahren ist und insbesondere die Partikel 5 nach unten abgeworfen hat, gegebenenfalls Rückwickeln der Folie 3 in den Ausgangszustand durch Antreiben der oberen Wickelrolle 2a in Aufwickelrichtung 18. Ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass
    • – bei einer durchsichtigen Folie 3 als Zugelement die Folie 3 permanent die Solarzellen 1 bedeckt und die Unterkante 1b der Folie 3 im Ausgangszustand an der Unterkante 1b der Solarzellen 1 positioniert wird,
    • – bei zunehmender Bedeckung der Solarzellen 1 mit Partikeln 5 die untere Wickelrolle 2b in Aufwickelrichtung 18 angetrieben wird, bis derjenige Abschnitt 3' der Folie 3, der bisher die Solarzellen 1 bedeckt hat, über die Unterkante 1b der Solarzellen 1 aus nach unten verfahren ist und insbesondere die Partikel 5 nach unten abgeworfen hat, gegebenenfalls Rückwickeln der Folie 3 in den Ausgangszustand durch Antreiben der oberen Wickelrolle 2a in Aufwickelrichtung 18.
  • Ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass
    das Rückwickeln der Folie 3 erst erfolgt, wenn die Folie 3 vollständig von der oberen Wickelrolle 2a Vorratsrolle abgewickelt ist.
  • Ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass
    der Schieber nach Ablagern von Partikeln entlang der Oberfläche der Solarzellen 1, insbesondere von oben nach unten, bewegt wird und die Partikel 5 über die Unterkante der Solarzellen 1 abführt.
  • Ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Reinigungsgerät, insbesondere ein Sprührohr und/oder ein Besen, entlang der Flächen geführt wird, vorzugsweise von oben nach unten.
  • Ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass
    das Reinigungsgerät in festgelegten zeitlichen Abständen oder manuell gesteuert entlang der Flächen geführt wird.
  • Ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass
    zum Zwecke der Reinigung zunächst eine Grobreinigung durch Abkehren der Flächen von oben nach unten mit Hilfe des Besens erfolgt und anschließend eine Feinreinigung durch Waschen der Flächen mittels Entlangbewegen der Wascheinheit von oben nach unten entlang der Flächen erfolgt.
  • Ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass
    zum Zwecke des Kühlens bei von oben bis unten durchgängigen, lückenlosen Flächen die Wascheinheit nahe der Oberkante der Flächen stationär angehalten werden kann und das Ausbringen von Kühlflüssigkeit aktiviert wird, oder bei Lücken in der Fläche die Wascheinheit entlang der Flächen bewegt wird, insbesondere von unten nach oben.
  • Ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass
    bei festgefrorenen, flexiblen, die Fläche abdeckenden Zugelementen wie Folien oder Gittern der Waschanlage eine enteisende Flüssigkeit, insbesondere ein Frostschutzmittel, zugeführt und auf den Flächen ausgebracht wird.
  • Ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass
    zum Zwecke der Reinigung oder Kühlung Regenwasser verwendet wird, welches gefiltert und im dunklen gelagert wird, insbesondere Regenwasser, welches auf der gleichen Dachfläche anfällt, auf der die zu reinigenden Flächen, insbesondere Solarzellen, montiert sind.
  • 2c, d zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung, wobei 2c die Seitenansicht zeigt und 2d eine Aufsicht auf die Wickelrolle 2a.
  • Die Seitenansicht der 2c zeigt, dass – in Abwandlung zu den vorher beschriebenen Lösungen – nur eine Wickelrolle 2a vorhanden ist, auf der im Ausgangszustand die Folie 3 aufgewickelt ist.
  • Die freie vordere Endkante 3b der Folie 3, in der Regel durch das Sprührohr 19 verstärkt und stabilisiert, ist an den in Verlaufsrichtung der Folie 3 weiterführenden, nebeneinander liegenden Zugseilen 8 an ihren äußeren Rändern befestigt, die vor der Vorderseite der Solarzellen 1 nach oben führen und über eine Umlenkrolle 26, die oberhalb der Oberkante der Solarzellen 1 angeordnet ist, herumgeführt und unterhalb der Solarzellen 1 oder neben den Solarzellen 1 zur Wickelrolle 2a zurückgeführt sind, an denen das freie Ende der Zugseile jeweils in einem Spulbereich 28 seitlich neben dem Wickelbereich für die Folie 3 befestigt ist. Auf der Wickelrolle 2a ist der Spulbereich 28 links und rechts jeweils begrenzt durch Anlaufscheiben, wie am besten in 2d zu sehen ist.
  • Indem Zugseil 8 und Folie 3 zueinander gegensinnig auf der gleichen Wickelrolle 2a aufgewickelt werden, wird beim Abwickeln der Folie das Zugseil 8 auf der Wickelrolle 2a aufgewickelt.
  • Da die Folie 3 jedoch grundsätzlich übereinander gewickelt wird, das Zugseil 8 jedoch anfangs einlagig nebeneinander und erst später gegebenenfalls mehrlagig übereinander gewickelt wird und zusätzlich eine andere Dicke als die Folie 3 besitzt, entsteht bei zunehmendem Auf- und Abwickeln eine sich ändernde Gesamtlänge, die über einen Längenausgleich zwischen der Wickelrolle 2a und der oberen Umlenkrolle 26 ausgeglichen werden muss.
  • Zu diesem Zweck ist die obere Umlenkrolle 26, gegebenenfalls auch die untere Wickelrolle 2a und/oder eine eventuell vorhandene untere Umlenkrolle 26', in Verlaufsrichtung des Zugelementes 3 beweglich angeordnet und in eine solche Richtung vorgespannt, dass das Zugelement 3 und die Zugseile 8 ständig auf Spannung gehalten werden. Der hierfür notwendige Längenausgleich 27 kann aus einfachen Federn bestehen oder aus Gasdruckdämpfern oder ähnlichen Vorrichtungen.
  • 2c zeigt ferner die Besonderheit, dass die Wickelrolle 2a unter dem unteren Ende des Daches 11, d. h. unter dem Dachüberstand, angeordnet ist.
  • Dies bedingt zusätzliche Umlenkrollen 26' und 26'' für das Zugelement 3 bzw. die Zugseile 8 vor dem unteren Ende des Daches 11, um diese Elemente zu der Wickelrolle 2a hin umzulenken.
  • Nahe der Wickelrolle 2a ist ferner ein Abstreifer 29 angeordnet, der über die gesamte Breite des flächigen Zugelementes 3 verlaufend an diesem anliegt und beim Bewegen in Aufwickelrichtung 18 den eventuell darauf anhaftenden Schnee oder andere Verschmutzungen abstreift, damit dieser Belag nicht mit aufgewickelt wird.
  • Unterhalb der Unterkante der Solarzellen 1 ist ferner ein Endschalter 4' zu erkennen, der das Vorbeilaufen der vorderen Endkante 3b im Falle des Aufwickelns detektiert und dann mittels der nicht dargestellten Steuerung der Vorrichtung den Aufwickelvorgang automatisch beendet.
  • An gleicher Stelle kann auch der Schneefallsensor oder Verschmutzungssensor 4 angeordnet sein, der in der Regel durch einen separaten Niederschlagssensor sowie Temperatursensor realisiert ist.
  • Weiterhin zeigt 2c eine Schlauchführung 25, in der der flexible Zuführungsschlauch 23' zum Sprührohr 19 aufgenommen ist und einerseits mechanisch gut geschützt und andererseits zum Großteil vor dem zerstörenden UV-Licht der Sonne geschützt in den gelenkig miteinander verbundenen, U-förmigen oder kastenförmigen Führungselementen liegt, aus denen die Schlauchführung, umgangssprachlich auch Kabelschlepp genannt, angeordnet ist.
  • Ansonsten kann mit der auch in dieser Ausführungsform vorhandenem Sprührohr 19 das Gleiche bewirkt werden, wie zuvor an den 1a sowie 2a, b dargestellt.
  • Weiterhin kann das Sprührohr 19 auch unabhängig von der Folie 3 bzw. dem Gitter über separate Bewegungselemente, z. B. Zugseile 8, beweglich sein wie zuvor erläutert.
  • Im Gegensatz zu den zuvorbeschriebenen Lösungen zeigen die 1b sowie 3a bis 3d analoge Lösungen, bei denen jedoch die Folie 3 nicht vorhanden ist und daher keine Abdeckvorrichtung mehr mit beinhaltet.
  • Die Lösungen dieser Figuren enthalten also nur noch die Waschvorrichtung mit dem Sprührohr 19 wie zuvor beschrieben, welches direkt mit Hilfe der an ihm angreifenden Zugseilen 8 oder anderen Bewegungselementen entlang der Oberfläche der Solarzellen 1 bewegt werden kann und damit die gleichen Zwecke erfüllt und somit auch mit den übrigen Komponenten der Waschanlage wie Vorratsbehälter 15, Schlauchzuführung 25/23', Pumpe 23 etc. in Verbindung steht.
  • 1
    Solarzelle
    1a, b
    Seite
    2a, b
    Wickelrolle
    3
    Folie
    3a, b
    Endkante
    3', 3''
    Abschnitt
    4
    Sensor
    4'
    Endschalter
    5
    Partikel
    6a, b
    seitliche Führung
    7
    Spanngurt
    8
    Zugseil
    9
    Rahmen
    10
    Falllinie
    11
    Dach
    12
    unterer Rand
    13
    Textillappen
    14
    Besen
    15
    Sammelbehälter
    16
    Elektromotor
    17
    Steuerung
    18
    Aufwickelrichtung
    19
    Sprührohr
    20
    Dachfläche
    21
    Grobfilter
    22
    Feinfilter
    23
    Pumpe
    23'
    Schlauch
    24
    Düse
    25
    Schlauchführung
    26, 26', 26''
    Umlenkrolle
    27
    Längenausgleich
    28
    Spulbereich
    29
    Abstreifer

Claims (22)

  1. Waschanlage zum Reinigen von nicht horizontalen Flächen, insbesondere Solarzellen (1), von Verunreinigungen mit wenigstens einem quer verlaufenden Sprührohr mit Austrittsöffnungen für die Waschflüssigkeit vor bzw. oberhalb der Fläche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sprührohr entlang der Flächen, insbesondere in gleich bleibendem Abstand zu den Flächen verfahrbar ist.
  2. Waschanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sprührohr an seinen beiden Enden an synchron angetriebenen Zugelementen, insbesondere einem Seil, Zahnriemen oder einer Kette, die insbesondere über zwei Umlenkritzel endlos umlaufen, geführt ist.
  3. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sprührohr beidseitig in einer Führungsschiene geführt ist.
  4. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Waschflüssigkeit kalkfreies Wasser, entweder Regenwasser oder entkalktes Leitungswasser, verwendet wird.
  5. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sprührohr in Verbindung steht mit einer Regenwassersammelanlage, insbesondere in Form einer Zisterne, aus der es gespeist wird und die Steuerung der Waschanlage unter anderem die Pumpe für die Wasserversorgung des Sprührohres steuert.
  6. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschanlage einen quer über die Fläche verlaufenden, entlang der Fläche bewegbaren Besen umfasst, der in der Lage ist, die Flächen abzukehren.
  7. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Besen zusammen mit dem Sprührohr entlang der Flächen bewegbar ist.
  8. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Besen sowie das Sprührohr abwechselnd zum Kehren bzw. Sprühen aktivierbar und deaktivierbar sind.
  9. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Besen von den Flächen außer Kontakt bringbar ist.
  10. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Besen am Sprührohr angeordnet ist und die Borsten des Besens radial in eine andere Richtung abstreben als die Sprühöffnungen des Sprührohres und das Sprührohr um seine Längsachse drehbar ist zwischen einer Sprühstellung, in der die Sprühöffnungen und die Borsten des Besens nicht auf den Solarzellen Richtung Solarzellen weisen und einer Kehrstellung, in der die Borsten des Besens in Richtung der Solarzellen weisen und auf diesen aufliegen.
  11. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Speisung der Waschanlage mit Leitungswasser in der Zuführung eine Entkalkereinheit, insbesondere mit chemischem Wirkprinzip, angeordnet ist.
  12. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Zuführung für Reinigungsflüssigkeit zum Sprührohr mittels eines flexiblen Schlauches realisiert wird, der insbesondere in einer flexiblen s. g. Kabelzuführung, bestehend aus gelenkig miteinander verbundenen, in sich jedoch starren Kettenelementen gelagert und insbesondere vor Sonnenlicht geschützt ist.
  13. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Wasseraustrittsöffnungen des Sprührohres Düsen angeordnet sind, die insbesondere einen fächerförmigen Strahl in Verlaufsrichtung in Längsachse des Sprührohres erzeugen, deren Auftreffbereiche auf den Flächen sich gegenseitig geringfügig überlagern.
  14. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sprührohr an der Vorderkante eines flexiblen, flächigen Zugelementes angeordnet ist, welches auf die Flächen gebracht werden kann.
  15. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das flexible flächige Zugelement mit zwei Rollen auf einander gegenüber liegenden Seiten (1a, b) der Solarzellen (1) in Verbindung steht und – eine Antriebsvorrichtung, die mit mindestens einer der Rollen in Verbindung steht.
  16. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die einander gegenüberliegenden Endkanten (3a, b) des Zugelementes (3) jeweils an einer Wickelrolle (2a, b) befestigt sind, und – die Rollen Wickelrollen (2a, b) sind und beide mit einer Antriebsvorrichtung in Verbindung stehen.
  17. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement endlos umlaufend über die beiden Rollen geführt ist.
  18. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement durch seitliche Führungen (6a, b) und/oder durch Spanngurte/Spannseile (7) zwischen den Solarzellen (1) und dem Zugelement auf Abstand zur Solarzelle (1) gehalten wird.
  19. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement an einer seiner Endkanten (3a, b), insbesondere der unteren Endkante (3b), mit der Wickelrolle indirekt, insbesondere über Zugseile (8a, b), verbunden ist.
  20. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Wickelrolle (2b) am unteren Rand (12) des Daches (11) unterhalb der Solarzellen (1) angeordnet ist.
  21. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement eine Länge aufweist, die mindestens der einfachen Erstreckungslänge der Solarzellen (1), insbesondere einem Mehrfachen der Erstreckungslänge der Solarzellen (1), entspricht.
  22. Waschanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wickelrollen (2a, b) mechanisch, insbesondere über eine Kette, Zahnriemen, oder eine Welle, von einer gemeinsamen Antriebsvorrichtung aus wahlweise antreibbar sind.
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