DE202008010528U1

DE202008010528U1 - Reinigungsvorrichtung für ein darunter angeordnetes zu reinigendes Element, Solarmodulanordnung und Solarkollektoranordnung

Info

Publication number: DE202008010528U1
Application number: DE202008010528U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-08-07
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2018-08-08
Also published as: WO2010015710A3; WO2010015710A2

Abstract

Reinigungsvorrichtung (2) für ein darunter angeordnetes zu reinigendes Element (28), insbesondere einen Solarkollektor oder ein Solarmodul, aufweisend
ein Basiselement (4), das Metall aufweist und im Betrieb eine Kathode bildet;
wenigstens zwei darüber zueinander beabstandet angeordnete Metallelemente (6, 8, 10, 12, 34, 36) mit einer im Wesentlichen flächigen Erstreckung,
wobei im Betrieb zwischen dem untersten Metallelement (6) und dem Basiselement (4) ein elektrisches Potential entsteht, so dass das unterste Metallelement (6) eine Anode bildet,
wobei das Basiselement (4) und die Metallelemente (6, 8, 10, 12, 34, 36) in einem Winkel zur Horizontalen angeordnet sind;
wobei ein Flüssigkeitseintrittsbereich durch die versetzt zueinander angeordneten oberen Kanten der Metallelemente (6, 8, 10, 12, 34, 36) gebildet wird, so dass eine ausreichende Menge von Flüssigkeit zwischen die Metallelemente (6, 8, 10, 12, 34, 36) gelangt, und
wobei ein Flüssigkeitsabführungsbereich vorgesehen ist, der die durch die Metallelemente (6, 8,...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung für ein zu reinigendes Element, insbesondere für ein Solarmodul oder für einen Solarkollektor, eine Solarmodulanordnung und eine Solarkollektoranordnung.
Elektrische Photovoltaikanlagen, die Solarmodule umfassen, oder thermische Solarsysteme, die Sonnenkollektoren umfassen, sind herkömmlicherweise frei liegend montiert, so dass sie ständig den Licht- und Wettergegebenheiten ausgesetzt sind. In Randbereichen von photovoltaik-elektrischen oder thermischen Solaranordnungen staut sich häufig Regenwasser an. Auf der Oberfläche der Solarmodule und der Sonnenkollektoren, und ganz besonders an deren Randbereichen, bildet sich im Laufe der Zeit ein biologischer Bewuchs, wie beispielsweise Algen und/oder Moos. Solcher Bewuchs führt zu weiteren Verschmutzungen und zu einem schlechten Wirkungsgrad oder sogar zu einem kompletten Ausfall des betreffenden Solarmoduls und Sonnenkollektors. Dadurch ergibt sich ein hoher Energieverlust. In der Praxis wird solcher Bewuchs häufig von Hand entfernt, was arbeitsaufwendig ist. Davor wird das mit Bewuchs behaftete Solarmodul und/oder der Bewuchs behaftete Sonnenkollektor häufig lange mit einer geringen Energieausbeute betrieben.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Reinigungsvorrichtung anzugeben, mit der beliebige, außenliegende Elemente wirkungsvoll saubergehalten oder gereinigt werden können. Des Weiteren sollen eine Solarmodulanordnung und eine Solarkollektoranordnung mit einer zuverlässigen Reinigungsvorrichtung angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung zum Reinigen für ein darunter angeordnetes Element, insbesondere für ein Solarmodul oder einen Solarkol lektor, weist ein Basiselement auf, das im Betrieb eine Kathode bildet, wobei wenigstens zwei zueinander beabstandete Metallelemente mit einer im Wesentlichen flächigen Ersteckung darüber angeordnet sind, so dass im Betrieb zwischen dem untersten Metallelement und dem Basiselement ein elektrisches Potential entsteht und das unterste Metallelement eine Anode bildet. Das Basiselement und die Metallelemente sind in einem Winkel zur Horizontalen angeordnet, so dass die Reinigungsvorrichtung senkrecht oder geneigt ist. Die Reinigungsvorrichtung umfasst einen Flüssigkeitseintrittsbereich, der durch die versetzt zueinander angeordneten oberen Kanten der Metallelemente gebildet wird, um sicherzustellen dass eine ausreichende Menge von Flüssigkeit zwischen die Metallelemente gelangt, und einen Flüssigkeitsabführungsbereich, der die durch die Metallelemente ionisierte Flüssigkeit zu dem zu reinigenden Element abführt, wobei der Flüssigkeitsabführungsbereich an den unteren Kanten der Metallelemente angeordnet ist.
Mit der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung können beliebige darunter anzuordnende Elemente gereinigt werden. Besonders geeignet ist die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung für ein Solarmodul, für einen Solarkollektor oder für andere sauber zu haltende oder zu reinigende außenliegende Oberflächen, beispielsweise Scheiben, Fassaden, Wintergärten, Dachflächen oder andere außenliegende Glasflächen.
Das Basiselement und die Metallelemente weisen Metall auf, wobei das Basiselement, das eine Kathode bildet, und das oder die Metallelemente, die ebenfalls eine Kathode bilden, edleres Metall aufweisen, als das oder die Metallelemente, die eine Anode bilden. Die erfindungsgemäße, Reinigungsvorrichtung funktioniert bereits, wenn keine Spannung zwischen den Metallelementen und/oder dem Basiselement angelegt wird. Wenn eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, zwischen den Metallelementen und dem Basiselement durchströmt, so werden aus der Anode/den Anoden Elektronen gelöst, die sich an die Flüssigkeitsmoleküle binden und somit Metallionen bilden. Derartige Metallionen sind bewuchshemmend, und dementsprechend halten sie die Oberfläche des darunter angeordneten zu reinigenden Elements sauber oder reinigen diese, wenn sie darüber fließen. Die Ionenbildung kann stark erhöht werden, wenn eine Spannung zwischen dem Basiselement und der darüber liegende Anode und/oder zwischen einer Anode und einer Kathode der Metallelemente angelegt wird. Durch das Anlegen von Spannung zwischen Anode und Kathode bildet sich eine galvanische Zelle.
Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung von sämtlichen geeigneten Flüssigkeiten durchflossen werden, Regenwasser, das durch Umwelteinflüsse nicht neutral ist, sondern in einem gewissen Maße Säureeigenschaften besitzt und somit als Elektrolyt zwischen den Metallelementen und dem Basiselement wirkt, ist besonders geeignet, da es meist in ausreichender Menge zur Verfügung steht.
Durch die versetzt zueinander angeordneten oberen Kanten der Metallelemente, die den Flüssigkeitseintrittsbereich bilden, wird sichergestellt, dass eine ausreichende Menge an Flüssigkeit zwischen die Metallelemente und dem Basiselement gelangt und so eine genügende Menge von ionisierter, Bewuchs hemmender Flüssigkeit zur Reinigung des darunter angeordneten Elements zur Verfügung steht. Der Flüssigkeitseintrittsbereich wirkt dabei wie ein Trichter zum Auffangen der Flüssigkeit. Der Flüssigkeitseintrittsbereich kann durch Wahl der Abstände zwischen den oberen Kanten der Metallelemente und durch Wahl einer geeigneten Form davon individuell dimensioniert werden.
Es ist weiterhin von Vorteil, dass die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung sehr kompakt und Platz sparend aufgebaut werden kann, und dass so Beschattungen des darunter angeordneten zu reinigenden Elements und, falls es sich bei dem darunter angeordneten zu reinigenden Element um einen Solarkollektor oder ein Solarmodul handelt, Verluste in der nutzbaren Oberfläche davon minimiert oder ganz vermieden werden können.
Die Metallelemente weisen eine im wesentlichen flächige Erstreckung auf, wobei erfindungsgemäß unter flächiger Erstreckung sowohl eine ebene Erstreckung, als auch eine gewellte oder gebogene Erstreckung verstanden wird. Bevorzugterweise sind die Metallelemente und das Basiselement zueinander in einem jeweils gleichmäßigen Abstand angeordnet. Dadurch können die Adhesionskräfte/molekularen Anziehungskräfte zwischen den Molekülen der verschiedenen Stoffe optimal ausgenutzt werden.
Gemäß einem weiteren Vorteil kann gemäß der Erfindung die für die Strom bzw. Wärmeerzeugung zur Verfügung stehende Solarmodul- bzw. Solarkollektorfläche vergrößert werden, und der Abstand zum Rahmen kann minimiert werden. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Solarmoduls bzw. des Solarkollektors weiter erhöht werden.
Wenn auch gemäß Anspruch 1 zwei zueinander beabstandete Metallelemente mit einer im Wesentlichen flächigen Ersteckung über dem Basiselement angeordnet sind, so wird hier betont, dass ein über dem Basiselement angeordnetes Metallelement mit einer im Wesentlichen flächigen Ersteckung ausreicht, das eine Anode bildet und das ionisiertes Wasser für die Reinigung des darunter angeordneten Elements bereitstellt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind wenigstens zwei Paare von zueinander beabstandet angeordneten Metallelementen mit einer im wesentlichen flächigen Erstreckung oberhalb des Basiselements angeordnet, von denen das jeweils untere Metallelement eine Anode bildet. Durch das Vorsehen von zwei oder mehreren Paaren von Metallelementen kann die Ionenbildung und damit die Menge an bereitgestellter Reinigungs-Flüssigkeit erhöht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das obere Metallelement ein vergleichsweise edleres Metall als das jeweils darunter liegende Metallelement auf. Das eine Kathode bildende Basiselement und/oder wenigstens ein eine Kathode bildendes Metallelement kann unedles Metall aufweisen und mit einer Oberflächenschicht aus edlerem Metall versehen sein. Die Metallelemente können beispielsweise aus einem Metall-beschichteten Kunststoffmaterial sein, und sie können aus zwei oder mehreren Schichten mit unterschiedlichem Metallmaterial und/oder anderem Material aufgebaut sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bilden wenigstens zwei der übereinander angeordneten Metallelemente eine elektrochemische Spannungsreihe/eine Redoxreihe mit abwechselnder Kathode und Anode.
Wenn wenigstens zwei der Metallelemente mit einer externen Spannungsquelle, insbesondere einer Solarzelle oder einer Batterie, verbunden sind, bildet die Reinigungsvorrichtung im Betrieb eine galvanische Zelle, und die Menge an metallionen in der Flüssigkeit kann deutlich erhöht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist wenigstens ein Metallelement eine Plattenform auf.
Wenn wenigstens ein Metallelement, insbesondere eine der Zwischenkathoden oder eine der Anoden, Öffnungen zum Flüssigkeitsdurchtritt aufweist, kann eine weiter erhöhte Ionisierungswirkung und eine noch bessere Reinigung des darunter angeordneten zu reinigenden Elements erreicht werden.
Alternativ dazu kann wenigstens ein Metallelement eine Gitterstruktur aufweisen.
Gemäß einer besonders kompakten und konstruktiv einfach aufgebauten Ausführungsform sind die Metallelemente an dem Basiselement befestigt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das als Anode dienende Metallelement oder sind die als Anode dienenden Metallelemente mittels eines Schnellbefestigungssystems an dem Basiselement befestigt. Dadurch können die als Opferanode dienenden Metallelemente schnell und unkompliziert ausgetauscht werden, wenn sie verbraucht sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verläuft der Flüssigkeitsabführungsbereich so unterhalb der Metallelemente, dass er die zwischen den unteren Kanten der Metallelemente austretende, ionisierte Flüssigkeit auffängt und zu dem darunter liegenden zu reinigenden Element abführt.
Der Flüssigkeitsabführungsbereich kann dabei integraler Bestandteil des Basiselements sein. Beispielsweise kann das Basiselement einen gebogenen Abschnitt an seinem unteren Ende umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist des weiteren eine Flüssigkeitsführungsschiene an dem Flüssigkeitsabführungsbereich vorgesehen, die die ionisierte Flüssigkeit auf das zu reinigende Element leitet und insofern den Flüssigkeitsabführungsbereich unterstützt.
Die Erfindung betrifft auch eine Solarmodulanordnung mit wenigstens einem Solarmodul und mit einer Reinigungsvorrichtung der hier beschriebenen Art, die derart oberhalb des Solarmoduls angeordnet ist, dass aus dem Flüssigkeitsabführungsbereich die durch die Metallelemente ionisierte Flüssigkeit über die Oberfläche des Solarmoduls läuft und diese sauberhält oder reinigt.
Die erfindungsgemäße Solarmodulanordnung wird daher stets sauber gehalten und gereinigt. Bewuchsbildung wird zuverlässig vermieden, und somit kann stets ein hoher Wirkungsgrad der Solarmodulanordnung gewährleistet werden.
Besonders geeignet ist eine erfindungsgemäße Solarmodulanordnung für den Einsatz in Gegenden mit ausreichend hohem Niederschlag, in denen das Regenwasser von der Reinigungsvorrichtung aufgefangen und zur Sauberhaltung und Reinigung des Solarmoduls verwendet werden kann. In Gegenden mit relativ geringem Niederschlag kann eine andere geeignete Reinigungsflüssigkeit der Reinigungsvorrichtung beispielsweise durch eine Pumpe zugeführt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Solarmodulanordnung weist diese wenigstens zwei übereinander angeordnete Solarmodule sowie wenigstens ein Flussbrückenelement zwischen jeweils zwei übereinander angeordneten Solarmodulen auf, um die ionisierte Flüssigkeit von Solarmodul zu Solarmodul zu leiten. Die erfindungsgemäße Solarmodulanordnung mit Reinigungsvorrichtung kann demnach für eine beliebige Anzahl von übereinander angeordneten Solarmodulen zum Einsatz kommen.
Durch eine Auffangrinne unter dem untersten Solarmodul kann die ionisierte Flüssigkeit aufgefangen und geeignet abgeleitet oder zurückgeleitet werden.
Wenn des weiteren eine Flüssigkeitsrückführung vorgesehen ist, kann die ionisierte Flüssigkeit von der Auffangrinne wieder zu dem Flüssigkeitseintrittsbe reich zurückgeführt werden. Dadurch kann die Reinigungswirkung erhöht werden, da die ionisierte Flüssigkeit mehrfach zirkuliert. Diese Ausführung ist insbesondere dort zu bevorzugen, wo nicht genügend Regenwasser zur Verfügung steht, sondern Reinigungsflüssigkeit beispielsweise durch eine Pumpe zugeleitet werden muss.
Die Erfindung betrifft des weiteren eine Solarkollektoranordnung mit wenigstens einem Solarkollektor und mit einer Reinigungsvorrichtung der hier beschriebenen Art, die derart oberhalb des Solarkollektors angeordnet ist, dass aus dem Flüssigkeitsabführungsbereich die durch die Metallelemente ionisierte Flüssigkeit über die Oberfläche des Solarkollektors läuft und diese reinigt.
Die Vorteile und die Ausführungsformen dieser Solarkollektoranordnung entsprechen den vorstehend mit Bezug auf die Solarmodulanordnung angegebenen Vorteilen und Ausführungsformen. Diese werden zur Vermeidung von Wiederholung nicht noch einmal im Einzelnen beschrieben.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung ein spannungsfreies oder spannungsbeaufschlagtes Reinigungssystem für Fotovoltaikanlagen und Panels in Freiland-, Indach oder Aufdachmontage sowie Heizungsunterstützungs- und Solarsysteme. Für die Metallelemente und das Basiselement können bevorzugt Buntmetalle in der elektrischen Spannungsreihe gleich oder voneinander abweichend zum Einsatz kommen. Die Buntmetalle werden dabei isoliert oder unisoliert in Form von Platten, Gitterstrukturen oder ähnlichen Ausbildungen angepasst an die Abmaße der jeweiligen Fotovoltaikanlage oder des jeweiligen Solarsystempanels parallel zueinander positioniert. Bevorzugt wird hierbei ein Sandwichsystem mit regenwasserdurchlässigen Schichten verwendet. Es können mehrere Schichten unterschiedlicher Metalle in gleicher oder unterschiedlicher Kombination zueinander Verwendung finden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Reinigungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 zeigt eine schematische Draufsicht der Reinigungsvorrichtung aus 1,
3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Solarmodulanordnung mit zwei Solarmodulen und mit einer darüber angeordneten Reinigungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Solarmodulanordnung mit zwei Solarmodulen und mit einer darüber angeordneten Reinigungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und
5 zeigt eine schematische Teilbereichsansicht der Solarmodulanordnung aus 4.
1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Reinigungsvorrichtung 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Reinigungsvorrichtung 2 weist ein Basiselement 4 auf, das Metall aufweist und als Träger für die darüber angeordneten, vier flachen Metallelemente 6, 8, 10, 12 dient und im Betrieb die Funktion einer Basiskathode hat. Die Metallelemente 6, 8, 10, 12 können dabei isolierend oder elektrisch leitend befestigt sein., wobei die Befestigung in den Figuren der Einfachheit halber nicht gezeigt ist.
Der obere Leitbereich des Basiselements 4 und die vier flachen Metallelemente 6, 8, 10, 12 sind parallel zueinander und in einem hier beispielhaft angegebenen Winkel von etwa 15° zur Vertikalen angeordnet, sodass Regenwasser durch die Gravitationskraft zwischen dem Basiselement 4 und den Metallelementen 6, 8, 10, 12 hindurchfließt und von dem Flüssigkeitsaustrittsbereich des Basiselements 4 auf das in 1 nicht gezeigte, darunter liegende zu reinigende Element geleitet wird.
Das Basiselement 4 weist den parallel zu den Metallelemente 6, 8, 10, 12 angeordneten oberen Leitbereich und einen sich unterhalb der unteren Kanten der Metallelemente 6, 8, 10, 12 schräg nach links von dem Leitbereich weg erstreckenden Flüssigkeitsabführungsbereich auf, der auch einen an den Flüssigkeitsabführungsbereich anschließenden, nach unten kragenden Endbereich umfasst, der mit einer Flüssigkeitsführungsschiene 14 zusammenwirkt, um die durch den Leitbereich des Basiselements 4 und durch die Metallelemente 6, 8, 10, 12 ionisierte Flüssigkeit zu dem darunter liegenden zu reinigenden Element zu leiten. Ein Pumpe zur Flüssigkeitsweiterleitung wird nicht benötigt. Die Flüssigkeitsführungsschiene 14 umfasst einen parallel zum Endbereich des Basiselements 4 verlaufenden und etwas länger als dieser ausgebildeten ersten Führungsbereich und einen schräg in Richtung auf die Oberfläche des darunter angeordneten, in 1 nicht gezeigten, zu reinigenden Elements gerichteten zweiten Führungsbereich.
Der Leitbereich des Basiselements 4 und die vier flachen Metallelemente 6, 8, 10, 12 sind im Wesentlichen parallel in einem konstanten Abstand zueinander angeordnet. Erfindungsgemäß ist es ausreichend, wenn ein Paar von Metallelementen oberhalb des des Basiselements 4 vorgesehen ist. Die Dicke der flachen Metallelemente 6, 8, 10, 12 liegt zwischen 0,5 und 2,0 mm. Die Metallelemente 6, 8, 10, 12 sind in diesem Ausführungsbeispiel in Form von flachen Platten ausgebildet, können aber auch beispielsweise gebogen oder gewellt sein oder eine Gitterstruktur aufweisen.
Das Basiselement 4 ist massiv und flüssigkeitsundurchlässig, wobei eines oder mehrere der Metallelemente 6, 8, 10, 12 mit Öffnungen zum Flüssigkeitsdurchtritt versehen werden können, um die Ionisierung der Flüssigkeit zu erhöhen.
Jeweils zwei direkt übereinander angeordnete Metallelemente 6, 8 und 10, 12 bilden ein Paar von unterer Anode und oberer Kathode. Somit umfasst die Reinigungsvorrichtung 2 zwei Paare von Metallelementen 6, 8 und 10, 12, die jeweils eine Anode und ein Kathode umfassen, und eine abwechselnder Anordnung von Kathoden 4, 8, 12 und die dazwischen liegenden Anoden 6, 10.
Die Anoden sind dabei aus unedlerem Metall ausgebildet als die jeweils darunterliegende Kathode, beispielsweise versilbertes Zink oder Kupfer für die Kathoden und Zink als Opferanoden, um eine Ionisierung der Flüssigkeit an der Anode zu ermöglichen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bilden die Kathoden 4, 8, 12 und die dazwischen liegenden Anoden 6, 10 eine absteigende Redoxreihe bzw. elektrochemische Spannungsreihe, wobei das Basiselement 4 Kupfer aufweist und die darüber angeordneten Metallelemente 6, 8, 10, 12 Blei, Zinn, Zink und Aluminium aufweisen.
Die Bildung von Metallionen in der Flüssigkeit, beispielsweise Regen- oder Trinkwasser, kann durch eine hier nicht gezeigte externe, an wenigstens zwei der Elemente 4, 6, 8, 10, 12 angeschlossene, Spannungsquelle verstärkt werden. Dabei wird ein elektrisches Potential aufgebaut, und die Reinigungsvorrichtung 2 bildet im Betrieb eine galvanische Zelle.
In einem vorteilhaften, hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Spannung von einem darunter angeordneten, zu reinigenden Solarmodul (siehe 3 und 5) bereitgestellt werden.
Die oberen Kanten der in 1 dargestellten plattenförmigen Metallelemente 6, 8, 10, 12 sind schräg zueinander versetzt und bilden einen Flüssigkeitseintrittsbereich, der sicherstellt, dass eine ausreichende Menge von Flüssigkeit, insbesondere Regenwasser zwischen die Metallelemente 6, 8, 10, 12 gelangt und nach unten fließt.
2 zeigt eine Draufsicht der Reinigungsvorrichtung 2.
Dabei sind die oberste Kathode 12 sowie der stufenartige, durch die oberen Kanten der oberen Kathode 12, der darunter liegenden Anode 10, der mittleren Kathode 8, der darunter liegenden Anode 6 und des Leitbereichs 4 gebildeten Flüssigkeitseintrittsbereich gut zu erkennen.
Die Seitenbereiche der Metallelemente 6, 8, 10 und 12 sind von Seitenblechen verschlossen, die an der Seite des Basiselements 4 ansetzen und sich bis zu der Seite des oberen Metallelements 12 erstrecken. Des weiteren sind der Flüssigkeitsabführungsbereich des Basiselements 4 und die darüber angeordnete Flüssigkeitsführungsschiene 14 gut zu erkennen.
Im Betrieb der Reinigungsvorrichtung 2 gelangt eine Flüssigkeit, insbesondere Regenwasser, von oben in den Flüssigkeitseintrittsbereich. Diese Flüssigkeit verläuft zwischen den Metallelementen 6, 8, 10 und 12 und dem Basiselement 4 nach unten. Falls in den Metallelementen 6 bis 12 Öffnungen zum Flüssigkeitsdurchtritt vorhanden sind, gelangt diese Flüssigkeit auch in die jeweils benachbart liegenden Zwischenräume, und zwar in einer Richtung von dem obersten Metallelement 12 zu dem Basiselement 4.
Dabei lösen sich Metallionen von den Anoden 6 und 10 und verbinden sich mit den Flüssigkeitsmolekülen, so dass die Flüssigkeit ionisiert wird. Durch den Flüssigkeitsabführungsbereich und die optional vorzusehende Flüssigkeitsführungsschiene 14 wird die derart ionisierte Flüssigkeit auf das darunter liegende zu reinigende Element geleitet und hält die Oberfläche dieses Elements sauber bzw. reinigt diese.
3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Solarmodulanordnung 18.
Diese umfasst in einem oberen Bereich die Reinigungsvorrichtung 2 gemäß den 1 und 2, ein erstes Solarmodul 28 und ein zweites Solarmodul 30, die jeweils unterhalb der Reinigungsvorrichtung 2 angeordnet sind, ein im Übergangsbereich zwischen dem ersten Solarmodul 28 und dem zweiten Solarmodul 30 angeordnetes Flussbrückenelement 20 und ein Rahmen 24, der die Reinigungsvorrichtung 2, die Solarmodule 28 und 30 und das Flussbrückenelement 20 aufnimmt, umfasst und fixiert.
Die Solarmodule 28 und 30 sind als Fotovoltaikmodule ausgebildet und erzeugen im Betrieb aus dem auftreffenden Sonnenlicht Energie, die anschließend an hier nicht gezeigte Verbraucher bereitgestellt wird. Die Solarmodule 28 und 30 sind in gleiche Richtung wie die Metallelemente 6 bis 12, nämlich nach schräg links oben ausgerichtet, und sie weisen jeweils einen stufenartig erhöhten oberen und unteren Rand auf.
Das Flussbrückenelement 20 ist an dem Übergang zwischen dem ersten Solarmodul 28 und dem zweiten Solarmodul 30 angeordnet. Es weist einen ersten winkelartigen Führungsbereich und einen zweiten Führungsbereich auf, der parallel zu dem Hauptbereich des ersten Führungsbereichs verläuft und der einen schräg in Richtung auf die Oberfläche des zweiten Solarmoduls 30 gerichteten Abschnitt aufweist.
Im Betrieb der Solarmodulanordung 18 gelangt ionisierte Flüssigkeit von dem Flüssigkeitsabführungsbereich des Basiselements 4 und der Flussbrückenschiene 14 auf die Oberfläche des ersten Solarmoduls 28 und hält diese sauber bzw. reinigt diese. Durch das Flussbrückenelement 20 wird ionisierte Flüssigkeit auf die Oberfläche des zweiten Solarmoduls 30 geleitet und hält diese sauber bzw. reinigt diese. Anschließend gelangt die Flüssigkeit in einen unteren Abschnitt des Rahmens 24, und wird von dort entweder abgeleitet oder durch eine in 3 nicht gezeigte Rückführungsleitung/Steigleitung wieder in den Flüssigkeitseintrittsbereich der Reinigungsvorrichtung 2 zurückgepumpt.
4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Solarmodulanordnung 32 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Diese Solarmodulanordnung 32 entspricht weitgehend der mit Bezug auf 3 beschriebenen Solarmodulanordnung 18. Zusätzlich dazu umfasst die Reinigungsvorrichtung der zweiten Solarmodulanordnung 32 ein zusätzliches Metallelementpaar mit einer zu oberst angeordneten Kathode 36 und einer unterhalb dieser und oberhalb der Kathode 12 angeordneten Anode 34. Die Abstände zwischen den benachbarten Elementen 4, 6, 8, 10, 12, 34 und 36 sind jeweils gleich groß, bezogen auf die Richtung senkrecht zur Haupterstreckung dieser Elemente. Die oberen Kanten der Metallelemente 34 und 36 sind ebenfalls gestuft angeordnet, so dass sich ein noch größerer Flüssigkeitseintrittsbereich ergibt als bei der Solarmodulanordnung 18. Dadurch kann die Menge der zugeführten Flüssigkeit und damit die Menge der ionisierten Reinigungsflüssigkeit, die an die Solarmodule 28 und 30 abgegeben werden kann, weiter erhöht werden.
Des weiteren umfasst die Solarmodulanordnung 32 eine Auffangrinne 22 unterhalb des zweiten Solarmoduls 30, in der sich ionisierte Flüssigkeit, die über die Oberflächen der Solarmodule 28 und 30 geleitet worden ist, sammelt. In dieser Auffangrinne 22 setzt eine Flüssigkeitsrückführung/Steigleitung 23 an, in der eine nicht gezeigte Pumpe angeordnet ist. Diese Flüssigkeitsrückführungsleitung 23 pumpt Flüssigkeit aus der Auffangrinne 22 zu einem oberhalb der Reinigungsvorrichtung liegenden Flüssigkeitsaustritt 26. Im Ausführungsbeispiel der 4 verläuft diese Flüssigkeitsrückführungsleitung 23 hinter den Solarmodulen 30, 28 und hinter der Reinigungsvorrichtung nach oben und mündet in einen oberhalb des Flüssigkeitseintrittsbereich angeordneten Flüssigkeitsaustritt 26, der sich noch etwas weiter nach links erstrecken kann, als dies in 4 gezeigt ist. Durch diese Flüssigkeitsrückführungsleitung 23 kann Reinigungsflüssigkeit kontinuierlich über die Reinigungsvorrichtung und die Solarmodule 28 und 30 zirkuliert werden, ohne dass neue Reinigungsflüssigkeit zugeführt werden muss. Diese Ausführungsform ist insbesondere für einen Betrieb in regenarmen Regionen oder in regenlosen Zeiten geeignet.
Die Flüssigkeitsrückführungsleitung mit Pumpe kann als Umwälzanlage ausgestaltet werden. Die Energie für die Pumpe kann beispielsweise durch die Solarmodule 28 und 30 bereitgestellt werden, ebenso kann die Energieversorgung durch eine externe Energiequelle erfolgen. Die Rückpumpvorrichtung kann dabei hydraulisch, mechanisch, oder thermisch ausgebildet sein.
5 zeigt eine schematische, perspektivische Teilbereichsansicht 38 der Solarmodulanordnung 32.
Dabei sind die zueinander gestuft angeordneten Elemente 4, 6, 8, 10, 12, 34 und 36 der Flüssigkeitsabführungsbereich des Basiselements 4 (ohne Flüssigkeitsführungschiene) und das erste Solarmodul 28, das hier ohne erhöhte Ränder ausgebildet ist, gut zu erkennen.
Die Anzahl der oberhalb des Basiselements vorgesehenen Metallelemente kann je nach Bedarf beliebig gewählt werden. Durch Vorsehen einer großen Zahl von Metallelementen kann die Menge von ionisierter Reinigungsflüssigkeit erhöht werden.
Obgleich die 3, 4 und 5 mit Bezug auf eine Solarmodulanordnung beschrieben sind, können anstelle der Solarmodule 28 und 30 auch Solarkollektoren für die thermische Nutzung der Sonnenenergie, bspw. zum Aufwärmen von Wasser, zum Einsatz kommen und durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und Anordnung gereinigt werden. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird eine derartige Solarkollektoranordnung nicht noch einmal im Detail beschrieben.
Durch das Überströmen der Oberflächen der Solarmodule 28 und 30 mit ionisierter Reinigungsflüssigkeit kann ein Sammeln von Wasser in den Randbereichen sowie eine Bewuchsbildung und Verschmutzung zuverlässig verhindert werden.

Claims

Reinigungsvorrichtung (2) für ein darunter angeordnetes zu reinigendes Element (28), insbesondere einen Solarkollektor oder ein Solarmodul, aufweisend ein Basiselement (4), das Metall aufweist und im Betrieb eine Kathode bildet; wenigstens zwei darüber zueinander beabstandet angeordnete Metallelemente (6, 8, 10, 12, 34, 36) mit einer im Wesentlichen flächigen Erstreckung, wobei im Betrieb zwischen dem untersten Metallelement (6) und dem Basiselement (4) ein elektrisches Potential entsteht, so dass das unterste Metallelement (6) eine Anode bildet, wobei das Basiselement (4) und die Metallelemente (6, 8, 10, 12, 34, 36) in einem Winkel zur Horizontalen angeordnet sind; wobei ein Flüssigkeitseintrittsbereich durch die versetzt zueinander angeordneten oberen Kanten der Metallelemente (6, 8, 10, 12, 34, 36) gebildet wird, so dass eine ausreichende Menge von Flüssigkeit zwischen die Metallelemente (6, 8, 10, 12, 34, 36) gelangt, und wobei ein Flüssigkeitsabführungsbereich vorgesehen ist, der die durch die Metallelemente (6, 8, 10, 12, 34, 36) ionisierte Flüssigkeit zu dem zu reinigenden Element (28) abführt.
Reinigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei wenigstens zwei Paare von zueinander beabstandet angeordneten Metallelemente (6, 8, 10, 12, 34, 36) mit einer im Wesentlichen flächigen Erstreckung oberhalb des Basiselements (4) angeordnet sind, von denen das jeweils untere Metallelement (6) eine Anode bildet.
Reinigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das obere Metallelement (8, 12, 36) ein vergleichsweise edleres Metall als das jeweils darunter liegende Metallelement (6, 10, 34) aufweist.
Reinigungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das eine Kathode bildende Basiselement (4) und/oder wenigstens ein eine Kathode bildendes Metallelement (8, 12, 36) unedles Metall aufweist und mit einer Oberflächenschicht aus edlerem Metall versehen ist.
Reinigungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei wenigstens zwei der übereinander angeordneten Metallelemente (6, 8, 10, 12, 34, 36) eine elektrochemische Spannungsreihe bilden.
Reinigungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei wenigstens zwei der Metallelemente (6, 8, 10, 12, 34, 36) mit einer externen Spannungsquelle, insbesondere einer Solarzelle oder einer Batterie, verbunden sind, um so im Betrieb eine galvanische Zelle zu bilden.
Reinigungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei wenigstens ein Metallelement (6, 8, 10, 12, 34, 36) eine Plattenform aufweist.
Reinigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 7, wobei wenigstens ein Metallelement (6, 8, 10, 12, 34, 36) Öffnungen zum Flüssigkeitsdurchtritt aufweist.
Reinigungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei wenigstens ein Metallelement (6, 8, 10, 12, 34, 36) eine Gitterstruktur aufweist.
Reinigungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Metallelemente (6, 8, 10, 12, 34, 36) an dem Basiselement (4) befestigt sind.
Reinigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 10, wobei das als Anode dienende Metallelement (6) oder die als Anode dienenden Metallelemente (10, 34) mittels eines Schnellbefestigungssystem an dem Basiselement (4) befestigt sind.
Reinigungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Flüssigkeitsabführungsbereich so unterhalb der Metallelemente (6, 8, 10, 12, 34, 36) verläuft, dass er die zwischen den unteren Kanten der Metallelemente (6, 8, 10, 12, 34, 36) austretende Flüssigkeit auffängt und zu dem zu reinigenden Element (28) abführt.
Reinigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 12, wobei der Flüssigkeitsabführungsbereich Bestandteil des Basiselements (4) ist.
Reinigungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, weiterhin aufweisend eine Flüssigkeitsführungschiene (14) an dem Flüssigkeitsabführungsbereich, die die ionisierte Flüssigkeit auf das zu reinigende Element (28) leitet.
Solarmodulanordnung (18) mit wenigstens einem Solarmodul (28, 30) und mit einer Reinigungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reinigungsvorrichtung (2) derart oberhalb des Solarmoduls (28) angeordnet ist, dass aus dem Flüssigkeitsabführungsbereich die durch die Metallelemente (6, 8, 10, 12, 34, 36) ionisierte Flüssigkeit über die Oberfläche des Solarmoduls (28) läuft und diese reinigt.
Solarmodulanordnung (18) nach Anspruch 15, aufweisend wenigstens zwei übereinander angeordnete Solarmodule (28, 30) sowie wenigstens ein Flussbrückenelement (20) zwischen jeweils zwei übereinander angeordneten Solarmodulen (28, 30), um die ionisierte Flüssigkeit von Solarmodul (28) zu Solarmodul (30) zu leiten.
Solarmodulanordnung (18) nach Anspruch 15 oder 16, ferner aufweisend eine Auffangrinne (22) unter dem untersten Solarmodul (30) zum Auffangen der ionisierten Flüssigkeit.
Solarmodulanordnung (18) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, ferner aufweisend eine Flüssigkeitsrückführung (24), welche die ionisierte Flüssigkeit zu dem Flüssigkeitseintrittsbereich zurückführt.
Solarkollektoranordnung (18) mit wenigstens einem Solarkollektor (28, 30) und mit einer Reinigungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reinigungsvorrichtung (2) derart oberhalb des Solarkollektors (28) angeordnet ist, dass aus dem Flüssigkeitsabführungsbereich die durch die Metallelemente (6, 8, 10, 12, 34, 36) ionisierte Flüssigkeit über die Oberfläche des Solarkollektors (28) läuft und diese reinigt.
Solarkollektoranordnung (18) nach Anspruch 19, aufweisend wenigstens zwei übereinander angeordnete Solarkollektoren (28, 30) sowie wenigstens ein Flussbrückenelement (20) zwischen jeweils zwei übereinander angeordneten Solarkollektoren (28, 30), um die ionisierte Flüssigkeit von Solarkollektor (28) zu Solarkollektor (30) zu leiten.
Solarkollektoranordnung (18) nach Anspruch 19 oder 20, ferner aufweisend eine Auffangrinne (22) unter dem untersten Solarkollektor (30) zum Auffangen der ionisierten Flüssigkeit.
Solarkollektoranordnung (18) nach einem der Ansprüche 19 bis 21, ferner aufweisend eine Flüssigkeitsrückführung (24), welche die ionisierte Flüssigkeit zu dem Flüssigkeitseintrittsbereich zurückführt.