EP2625471A1 - Reinigungsvorrichtung für photovoltaik- und solarthermieanlagen - Google Patents

Reinigungsvorrichtung für photovoltaik- und solarthermieanlagen

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Publication number
EP2625471A1
EP2625471A1 EP11770733.1A EP11770733A EP2625471A1 EP 2625471 A1 EP2625471 A1 EP 2625471A1 EP 11770733 A EP11770733 A EP 11770733A EP 2625471 A1 EP2625471 A1 EP 2625471A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
modules
cleaning
cleaning device
cleaning medium
nozzles
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11770733.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Richard Kail
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2625471A1 publication Critical patent/EP2625471A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S25/60—Fixation means, e.g. fasteners, specially adapted for supporting solar heat collector modules
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/20—Cleaning; Removing snow
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Definitions

  • the invention relates to a cleaning device for a solar system comprising a pipeline system and at least one nozzle and a method for operating a cleaning device for a solar system according to the independent claim 9.
  • solar system is understood to mean all types of systems for converting solar radiation into useful energy. This includes photovoltaic systems that convert solar radiation into thermal energy.
  • the cleaning device according to the invention has the advantage that it represents a particularly assembly-friendly and easily configurable system while avoiding the known disadvantages of the prior art.
  • a basic idea of the invention is that in areas with high solar radiation, which are particularly suitable for the installation of solar systems, the environment is often dry and dusty. Thus, the main pollution of the photovoltaic or solar thermal modules from dust deposits, while no water is available for cleaning the modules. Therefore, this dust deposits will blow away according to the invention with compressed air (cleaning medium).
  • the system can also be extended to reduce overlying snow loads or to prevent snowflakes impeding the irradiation. Easy interchangeability of the nozzles and the detergent source also allows for flexible use of liquid or vapor cleaning media, depending on requirements. For example, water is used as a cleaning agent in areas rich in water instead of compressed air.
  • the nozzles are arranged laterally on the module.
  • the module surface is not unnecessarily shaded and it can be arranged over the entire page length multiple nozzles.
  • the piping system which supplies the individual nozzles with compressed air, also guided past the side of the modules and it will be realized with appropriate arrangement of several modules short ways. This reduces the pipe lengths and, as a result, the installation and operating costs.
  • the nozzles are arranged within the module surface. For example, by concentric arrangement within the module surface of nozzles that blow radially outwards, the path that the dirt must travel in half to leave the module surface is halved. Thus, less energy is needed to remove the dirt with an air jet from the irradiated surface of the solar system, thereby reducing costs.
  • the inventive device works even better when the nozzles are interchangeable.
  • the nozzles can be replaced according to the cleaning task in a simple and cost-effective manner. It is possible to select nozzles with different beam widths or beam characteristics, such as, for example, wide jet, round jet or milling jet.
  • nozzles that are adapted to the state of aggregation of the cleaning medium used can be used. This makes the system easy to configure for a wide variety of tasks.
  • a manufacturing technology simple solution provides that the piping system consists of plastic pipes. Pipes made of PVC or PE are easy to transport and can be cut to length on site according to local conditions. This creates an easy-to-install system that can be easily adapted to different solar systems.
  • clamps which engage in profile rails.
  • the clamps can be prefabricated very easily and inexpensively, for example by laser cutting of aluminum or spring steel, and then clipped into the profile rails on site.
  • These rails usually standardized U-profiles, are often used as a frame for the solar modules or can be retrofitted at low cost.
  • the piping system is connected to a separate cleaning medium source.
  • the cleaning medium source usually comprises a compressed air supply system or a steam supply system.
  • the cleaning medium can be selected and provided according to the requirements. This makes the cleaning system very easy to configure for different cleaning tasks.
  • the inventive method provides to activate the cleaning device as needed or at predetermined time intervals.
  • the cleaning medium is also used to cool the modules.
  • the efficiency deteriorates with increasing temperature of the module.
  • the conditioning of the compressed air can be done by sucking it in the shade of the photovoltaic module or cooled separately.
  • the cleaning medium forms an air curtain over the modules and no dust or very little dust settles on the modules, so that their performance is not impaired.
  • the cleaning device can also be activated when the relative humidity of the ambient air is near saturation or even dewing has already occurred on the modules. Tau is undesirable because it moistens the dust on the modules, and this wet mix bonds very tightly to the module surface. The "baked" dust on the module surface in this way is later difficult to remove with compressed air. Therefore, it is expedient to prevent the humidification of the dust from the outset. S
  • a method for operating a cleaning device according to the invention in a sun-tracking solar system.
  • the solar system such as a parabolic trough collector
  • the parabolic trough collector intercepts light rays and focuses them on a focal line.
  • the parabolic trough collector is tracked by means of a mechanical device. Due to its special, hyperbolic shape in cross section, the parabolic trough collector is difficult to clean.
  • the invention therefore attached to the parabolic trough collector nozzles are then actuated when the parabolic trough collector has reached a suitable position. This may mean that the parabolic trough collector is specially driven for cleaning in a particularly suitable position so that the blown or rinsed dust does not collect at the lowest point of the parabolic trough collector.
  • Figure 1 is a schematic representation of a cleaning system
  • FIG. 2 is a detail view of the pipe system according to the invention.
  • FIG. 3 is a detail view of the clamping device according to the invention.
  • Figure 4 is a schematic representation of an exemplary arrangement
  • Figure 5 is a schematic representation of an embodiment
  • FIG. 1 shows schematically the structure of an embodiment of the cleaning system 10 according to the invention for photovoltaic or solar thermal modules, hereinafter referred to as modules 12.
  • modules 12 have in common that they have as large a surface exposed to solar radiation as possible, which are referred to as irradiated areas in connection with the invention. Dust deposits on these irradiated areas.
  • At least one nozzle 14 is arranged on the side of the modules 12.
  • a pipeline system 16 connects the nozzles 14 to a cleaning medium source 18. Since air, steam or water can be used as the cleaning medium, the cleaning medium source 16 can be designed as a compressed air supply, steam generator or pumping station for liquids ,
  • the cleaning medium is conveyed from the cleaning medium source 18 through the piping 16 to the nozzles 14.
  • the nozzles 14 distribute the cleaning medium on the modules 12 so that dirt lying on the surface of the modules 12 is captured and removed by the cleaning medium.
  • a collecting device not shown in the drawing can be provided for liquid cleaning media. The collected liquid cleaning medium is cleaned and reused.
  • FIG. 2 shows a detail of the pipeline system 16. Shown is a pipe coupling 20 designed as a T piece.
  • the pipe coupling 20 is connected at a first end 22 and a second end 24 to two pipes 27 which are part of the pipe system 16.
  • An opening 26 perpendicular to the plane of the drawing serves to receive the nozzle 14 (not shown in FIG. 2).
  • the nozzle 14 and the ends 22 and 24 of the piping system are in the usual way, for example, by pressing or by means of a pipe fitting to the pipe coupling 20 attached.
  • the pipe coupling 20 is enclosed by a respective terminal 28, which in turn is supported on the photovoltaic or solar thermal module 12.
  • the pipe coupling 20 and piping 16 are attached to the module 12.
  • the piping system 16 may be arranged on one side of the modules 12 or circumferentially around the modules 12. By attaching the nozzles 14 to the pipe coupling 20, it is possible to select the nozzles 14 according to the application in any variations with respect to the cleaning medium, the beam width and the beam characteristic.
  • Figure 3 shows a side view of the terminal 28.
  • the terminal 28 has a circular recess 30, for receiving the pipe coupling 20. Below the circular recess 30, a rectangular recess 32 is arranged.
  • the rectangular recess 32 is designed so that the terminal 28 so that it can engage in a rail 33, for example, with a standardized U or C profile, which is attached to the module 12.
  • the clamps 28 are preferably made by laser cutting from aluminum or spring steel.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of various arrangement variants for the nozzle 16. Shown is the module 12, which is mounted with supports 34 on the ground 36, for example, the ground or a building roof. Depending on the geometry of the module 12, the nozzles 16 or the cleaning medium used, the following arrangement variants are possible: A first arrangement 38 provides the positioning of the nozzles 16 and the piping system 14, at the lower edge of the module 12. Adhesive dust and dirt are thus blown upwards.
  • nozzles 16 and the associated piping system 14 are arranged at the upper edge of the module 12. Dirt on the module 12 is flushed away or blown away.
  • a third arrangement 42 requires an opening within the module 12 so that the nozzles 16 are located within the module surface and are supplied with cleaning medium by the piping system 14 located below the module. The nozzle 16 is then selected, for example, so that it distributes the cleaning medium radially outward.
  • a nozzle 16 is shown for each arrangement variant 38, 40 and 42. However, it is also conceivable to have a plurality of nozzles 16 in an arrangement variant 38 40 or 42, or in any combination of the three arrangement variants.
  • FIG. 5 shows an application example of the device according to the invention.
  • Schematically represented is a parabolic trough collector 44.
  • the parabolic trough collector intercepts light rays 46 and focuses them on a focal line 48. If the direction from which the light rays 46 change over time, the parabolic trough collector 44 tracks the sun. The tracking is symbolized by the arrows 50 in FIG.
  • nozzles 16 are then actuated when the parabolic trough collector 44 has reached a suitable position. That is, when the parabolic trough collector 44 experiences its greatest deflection, the dust can be blown out without it collecting at the lowest point of the parabolic trough collector 44.
  • FIGS. 6 and 7 a photovoltaic module 12 equipped with a cleaning system 10 according to the invention according to FIGS. 2 and 3 is shown in an isometric view. At these representations, the operation, the simple structure and the attachment by means of inventive terminals 28 are clearly visible.
  • Figure 8 shows an enlarged view of a pipe coupling 20 and its connection to the pipes 27.
  • the attachment to the photovoltaic module 12 by means of the terminals 28 according to the invention can be seen well.
  • Figure 9 shows the pipe coupling 20, the sealing rings 29 and the terminals 28 in an exploded view.

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Abstract

Reinigungseinrichtung für Photovoltaik- und Solarthermiemodule (12) umfassend ein Rohrleitungssystem (14) und mindestens eine Düse (16) bei der ein gasförmiges Reinigungsmedium eingesetzt wird.

Description

  • Reinigungsvorrichtung für Photovoltaik- und Solarthermieanlagen
  • Der Erfindung betrifft eine Reinigungseinrichtung für eine Solaranlage umfassend ein Rohrleitungssystem und mindestens eine Düse und ein Verfahren zum betreiben einer Reinigungseinrichtung für eine Solaranlage gemäß dem nebengeordneten Anspruch 9.
  • Im Zusammenhang mit der beanspruchten Erfindung werden unter dem Oberbegriff Solaranlage aller Arten von Anlagen zur Umwandlung von Solarstrahlung in Nutzenergie verstanden. Davon umfasst sind Photovoltaikanlagen, die Solarstrahlung in thermische Energie umwandeln.
  • Bei Photovoltaikmodulen und Solarthermieanlagen jeglicher Art, wie zum Beispiel Solarkollektoren oder Parabolrinnenkollektoren, verschmutzen die bestrahlten Flächen und werden mit Staub bedeckt. Einhergehend mit der Verschmutzung verschlechtert sich der Energieertrag der Anlage.
  • Aus der WO 20110079242 ist ein Reinigungssystem für Solaranlagen bekannt, das als Reinigungsmedium Dampf verwendet.
  • Aus US 2009/0288691 ist ein Reinigungssystem mit Wasser als Reinigungsmedium bekannt. Weil diese Systeme zum Betrieb Wasser benötigen, sind sie in trockenen und wasserarmen Gebieten nicht wirtschaftlich einsetzbar.
  • Aus der DE 20 2007 001 488 U1 ist eine mechanische Reinigungseinrichtung für Photovoltaikanlage oder Solaranlagen bekannt, die mit Bürsten arbeitet. Durch das Abbürsten des auf den bestrahlten Flächen anhaftenden Staubs, wird die Oberfläche der bestrahlten Flächen im Laufe der Jahre „blind“, was die Leistungsfähigkeit der Solaranlagen beeinträchtigt.
  • Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen.
  • Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung hat den Vorteil, dass sie ein besonders montagefreundliches und leicht konfigurierbares System darstellt und dabei die beim Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet.
  • Ein Grundgedanke der Erfindung ist dabei, dass in Gegenden mit hoher Sonneneinstrahlung, die besonders geeignet für die Installation von Solaranlagen sind, die Umgebung häufig trocken und staubig ist. Somit besteht die hauptsächliche Verschmutzung der Photovoltaik- oder Solarthermiemodule aus Staubablagerungen, gleichzeitig steht kein Wasser für die Reinigung der Module zur Verfügung. Darum werden dieses Staubablagerungen erfindungsgemäß mit Druckluft (Reinigungsmedium) wegblasen. Zusätzlich kann das System auch dahingehend erweitert werden, aufliegende Schneelasten zu verringern oder Schneeflocken, welche die Einstrahlung behindern, abzuwehren. Eine leichte Austauschbarkeit der Düsen und der Reinigungsmittelquelle ermöglicht auch einen flexiblen Einsatz von flüssigen oder dampfförmigen Reinigungsmedien, abhängig von den Anforderungen. So wird beispielsweise in wasserreichen Gegenden, an Stelle von Druckluft Wasser als Reinigungsmittel eingesetzt.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Düsen seitlich am Modul angeordnet sind. Dadurch wird die Moduloberfläche nicht unnötig abgeschattet und es können über die gesamte Seitenlänge mehrere Düsen angeordnet werden.
  • Weiterhin ist vorgesehen, das Rohrleitungssystem, welches die einzelnen Düsen mit Druckluft versorgt, ebenfalls seitlich an den Modulen vorbeigeführt und es werden bei entsprechender Anordnung von mehreren Module kurze Wege realisiert. Damit werden die Rohrleitungslängen und in Folge dessen die Installations- und Betriebskosten reduziert.
  • Ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Düsen innerhalb der Modulfläche angeordnet sind. Durch beispielsweise zentrische Anordnung innerhalb der Moduloberfläche von Düsen, die radial nach außen blasen, halbiert sich der Weg, den der Schmutz zurücklegen muss um die Moduloberfläche zu verlassen. Damit wird weniger Energie benötigt, um den Schmutz mit einem Luftstrahl von der bestrahlten Fläche der Solaranlage zu entfernen, wodurch Kosten reduziert werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet noch besser, wenn die Düsen auswechselbar sind. Damit können auf einfache und kostengünstige Art und Weise die Düsen entsprechend der Reinigungsaufgabe ausgetauscht werden. Es können Düsen mit unterschiedlichen Strahlweiten oder Strahlcharakteristiken, wie beispielsweise Breitstrahl, Rundstrahl oder Frässtrahl, ausgewählt werden. Außerdem können Düsen, die an den Aggregatzustand des verwendeten Reinigungsmediums angepasst sind, eingesetzt werden. Dadurch ist das System in einfacher Art und Weise für die unterschiedlichsten Aufgaben konfigurierbar.
  • Eine fertigungstechnisch einfache Lösung sieht vor, dass das Rohrleitungssystem aus Kunststoffrohren besteht. Rohre aus PVC oder PE sind leicht zu transportieren und lassen sich direkt vor Ort entsprechend der örtlichen Begebenheiten ablängen. Damit entsteht ein montagefreundliches System, dass sich leicht an verschiedene Solaranlagen anpassen lässt.
  • Besonders hilfreich ist es, wenn das Rohrleitungssystem mittels Klemmen, welche in Profilschienen eingreifen, an den Modulen befestigt ist. Die Klemmen können sehr einfach und kostengünstig, beispielsweise durch Laserschneiden aus Aluminium oder Federstahl vorgefertigt werden und anschließend vor Ort in die Profilschienen eingeclipst werden. Diese Profilschienen, meist genormte U-Profile, werden häufig als Rahmen für die Solarmodule verwendet oder lassen sich kostengünstig nachträglich montieren.
  • Günstig ist es ferner, wenn das Rohrleitungssystem an eine separate Reinigungsmediumquelle angeschlossen wird. Die Reinigungsmediumquelle umfasst in aller Regel ein Druckluftversorgungssystem oder ein Dampfversorgungssystem. Damit kann das Reinigungsmedium entsprechend den Anforderungen ausgewählt und bereitgestellt werden. Dadurch wird das Reinigungssystem sehr leicht für verschieden Reinigungsaufgaben konfigurierbar.
  • Um die Effizienz der erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung zu erhöhen und die Betriebskosten zu verringern ist, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, die Reinigungseinrichtung nach Bedarf oder in vorgegebenen Zeitintervallen zu aktivieren.
  • So kann es vorteilhaft sein, das Reinigungsmedium auch zur Kühlung der Module eingesetzt wird. Vor allem bei Photovoltaikmodulen verschlechtert sich der Wirkungsgrad mit zunehmender Temperatur des Moduls. Durch Zufuhr von konditionierter Druckluft wird die Temperatur im Modul gesenkt und der Wirkungsgrad verbessert sich. Die Konditionierung der Druckluft kann dadurch erfolgen, dass sie im Schatten des Photovoltaikmoduls angesaugt oder separat gekühlt wird.
  • Des weiteren kann es vorteilhaft sein, die Vorrichtung zu aktivieren, wenn die Umgebungsluft oder Regen, der auf die Module niedergeht, viel Staub enthält. Dann bildet das Reinigungsmedium einen Luftschleier über den Modulen und es setzt sich kein Staub oder nur sehr wenig Staub auf den Modulen ab, so dass deren Leistungsfähigkeit nicht beeinträchtigt wird.
  • Besonders vorteilhaft kann es sein, mit regelmäßig wiederkehrenden kurzen, aber heftigen Druckluft-„Stößen“ den abgesetzten Staub aufzuwirbeln und von den Modulen zu entfernen. Dabei sind Überdrücke von mehr als 1 bar in vielen Anwendungen sinnvoll. Überdrücke von mehr als 5 bar sind meist nicht erforderlich.
  • Um zu verhindern, dass sich Tau auf den Modulen bildet, kann die Reinigungseinrichtung auch aktiviert werden, wenn die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft nahe der Sättigung ist oder es sogar schon zur Taubildung auf den Modulen gekommen ist. Tau ist deshalb unerwünscht, weil er den auf den Modulen befindlichen Staub befeuchtet und sich dies feuchte Mischung sehr fest mit der Moduloberfläche verbindet. Der auf diese Weise auf der Moduloberfläche „angebackene“ Staub ist später mit Druckluft nur noch sehr schwer zu entfernen. Daher ist es zielführend, die Befeuchtung des Staubs von vorneherein zu verhindern. S
  • Tau auf den Moduloberflächen kann mit Hilfe von Regensensoren, wie sie aus der Kfz-Branche bekannt sind, einfach detektiert werden.
  • Weiterhin wird ein Verfahren vorgeschlagen zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung bei einer der Sonne nachgeführten Solaranlage. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Solaranlage, wie zum Beispiel ein Parabolrinnenkollektor, in Abhängigkeit ihrer Auslenkung gereinigt wird. Der Parabolrinnenkollektor fängt Lichtstrahlen ein und fokussiert sie auf eine Brennlinie. Weil sich der Stand der Sonne im Laufe des Tages ändert, wird der Parabolrinnenkollektor mittels einer mechanischen Vorrichtung nachgeführt. Durch seine besondere, im Querschnitt hyperbelartige Form ist der Parabolrinnenkollektor schwer zu reinigen. Erfindungsgemäß werden deshalb die am Parabolrinnenkollektor angebrachten Düsen dann betätigt, wenn der Parabolrinnenkollektor eine dafür geeignete Position erreicht hat. Das kann bedeuten, dass der Parabolrinnenkollektor extra für die Reinigung in eine besonders geeignete Position gefahren wird, so dass sich der ausgeblasene oder abgespülte Staub nicht am tiefsten Punkt des Parabolrinnenkollektors sammelt.
  • Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
  • Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
  • Es zeigen:
  • Figur 1 eine schematische Darstellung eines Reinigungssystems
  • Figur 2 eine Detailansicht des erfindungsgemäßen Rohrsystems
  • Figur 3 eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung
  • Figur 4 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Anordnung
  • Figur 5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels und
  • Figuren 6 – 9 isometrische Darstellungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung
  • Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Reinigungssystems 10 für Photovoltaik- oder Solarthermiemodule, im Weiteren Module 12 genannt. Unabhängig vom Wirkprinzip ist allen Modulen 12 gemeinsam, dass sie eine möglichst große der Solarstrahlung ausgesetzte Flächen aufweisen, die im Zusammenhang mit der Erfindung als bestrahlte Flächen bezeichnet werden. Auf diesen bestrahlten Flächen lagert sich Staub ab.
  • Seitlich an den Modulen 12 angeordnet ist mindestens eine Düse 14. Ein Rohrleitungssystem 16 verbindet die Düsen 14 mit einer Reinigungsmediumquelle 18. Da als Reinigungsmedium Luft, Dampf oder Wasser eingesetzt werden kann, kann die Reinigungsmediumquelle 16 als Druckluftversorgung, Dampferzeuger oder Pumpstation für Flüssigkeiten ausgebildet sein.
  • Das Reinigungsmedium wird von der Reinigungsmediumquelle 18 durch das Rohrleitungssystem 16 zu den Düsen 14 gefördert. Die Düsen 14 verteilen das Reinigungsmedium auf den Modulen 12, so dass auf der Oberfläche der Module 12 liegender Schmutz vom Reinigungsmedium erfasst und abgetragen wird. Dabei kann für flüssige Reinigungsmedien eine in der Zeichnung nicht dargestellte Auffangvorrichtung vorgesehen werden. Das aufgefangene flüssige Reinigungsmedium wird gereinigt und wiederverwendet.
  • Figur 2 zeigt einen Ausschnitt des Rohrleitungssystems 16. Dargestellt ist eine als T-Stück ausgeführte Rohrkupplung 20. Die Rohrkupplung 20 ist an einem ersten Ende 22 und einem zweiten Ende 24 mit zwei Rohrleitungen 27 verbunden, die Teil des Rohrleitungssystems 16 sind. Eine Öffnung 26 senkrecht zur Zeichenebene dient zur Aufnahme der Düse 14 (nicht dargestellt in Figur 2). Die Düse 14 bzw. die Enden 22 und 24 des Rohrleitungssystems werden auf übliche weise, zum Beispiel durch Verpressen oder mittels einer Rohrverschraubung an der Rohrkupplung 20 befestigt.
  • Rechts und links der Öffnung 26 wird die Rohrkupplung 20 von jeweils einer Klemme 28 umschlossen, die wiederum an dem Photovoltaik- oder Solarthermiemodul 12 gehaltert ist. Somit werden auch die Rohrkupplung 20 und Rohrleitungssystem 16 an dem Modul 12 befestigt.
  • Die Funktionsweise der Klemmen 28 wird anhand der Figur 3 näher erläutert. Je nach Bedarf kann das Rohrleitungssystem 16 dabei an einer Seite der Module 12 oder auch umlaufend um die Module 12 angeordnet sein. Durch Befestigung der Düsen 14 an der Rohrkupplung 20 ist es möglich, die Düsen 14 entsprechend der Anwendung in beliebigen Variationen bezüglich des Reinigungsmediums, der Strahlweite und der Strahlcharakteristik auszuwählen.
  • Figur 3 zeigt eine Seitenansicht der Klemme 28. Die Klemme 28 verfügt über eine kreisrunde Ausnehmung 30, zur Aufnahme der Rohrkupplung 20. Unterhalb der kreisrunden Ausnehmung 30 ist eine rechteckig Ausnehmung 32 angeordnet. Die rechteckige Ausnehmung 32 ist so ausgeführt, dass die Klemme 28 damit in eine Profilschiene 33, beispielsweise mit einem genormten U- oder C-Profil, die am Modul 12 befestigt ist, eingreifen kann. Gefertigt werden die Klemmen 28 vorzugsweise durch Laserschneiden aus Aluminium oder Federstahl.
  • Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung verschiedene Anordnungsvarianten für die Düsen 16. Dargestellt ist das Modul 12, welches mit Stützen 34 auf dem Untergrund 36, beispielsweise dem Erdboden oder einem Gebäudedach gelagert ist. Abhängig von der Geometrie des Moduls 12, der Düsen 16 oder des verwendeten Reinigungsmediums sind folgende Anordnungsvarianten möglich: Eine erste Anordnung 38 sieht die Positionierung der Düsen 16 und des Rohrleitungssystems 14, am unteren Rand des Moduls 12 vor. Anhaftender Staub und Schmutz werden somit nach oben weggeblasen.
  • In einer zweiten Anordnung 40 sind Düsen 16 und das dazugehörige Rohrleitungssystem 14 am oberen Rand des Moduls 12 angeordnet. Auf dem Modul 12 befindlicher Schmutz wird nach unten weggespült oder weggeblasen.
  • Eine dritte Anordnung 42 erfordert eine Öffnung innerhalb des Moduls 12, so dass die Düsen 16 innerhalb der Moduloberfläche angeordnet sind und vom unterhalb des Moduls angeordneten Rohrleitungssystem 14 mit Reinigungsmedium versorgt werden. Die Düse 16 wird dann beispielsweise so gewählt, dass sie das Reinigungsmedium radial nach außen verteilt.
  • In der Zeichnung ist für jede Anordnungsvariante 38, 40 und 42 eine Düse 16 dargestellt. Denkbar sind jedoch auch mehrere Düsen 16 in einer Anordnungsvariante 38 40 oder 42, oder in beliebigen Kombinationen der drei Anordnungsvarianten.
  • Figur 5 zeigt ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Schematisch dargestellt ist ein Parabolrinnenkollektor 44. Der Parabolrinnenkollektor fängt Lichtstrahlen 46 ein und fokussiert sie auf eine Brennlinie 48. Ändert sich im zeitlichen Verlauf die Richtung aus der die Lichtstrahlen 46 einfallen, wird der Parabolrinnenkollektor 44 der Sonne nachgeführt. Die Nachführung ist in der Figur 5 durch die Pfeile 50 symbolisiert. Erfindungsgemäß werden die am Parabolrinnenkollektor 44 angebrachten Düsen 16 dann betätigt, wenn der Parabolrinnenkollektor 44 eine dafür geeignete Position erreicht hat. Das heißt, wenn der Parabolrinnenkollektor 44 seine größte Auslenkung erfährt, kann der Staub ausgeblasen werden ohne dass er sich am tiefsten Punkt des Parabolrinnenkollektors 44 sammelt.
  • In den Figuren 6 und 7 ist ein Photovoltaikmodul 12, das mit einem erfindungsgemäßen Reinigungssystem 10 gemäß den Figuren 2 und 3 ausgerüstet ist, in einer Isometrie dargestellt. An diesen Darstellungen sind die Wirkungsweise, der einfache Aufbau und die Befestigung mittels erfindungsgemäßer Klemmen 28 gut zu erkennen.
  • Figur 8 zeigt eine vergrößerte Darstellung einer Rohrkupplung 20 und ihre Anbindung an die Rohrleitungen 27. Außerdem ist die Befestigung an dem Photovoltaikmodul 12 mittels der erfindungsgemäßen Klemmen 28 gut zu sehen. Die Abdichtung zwischen Rohrkupplung 20 und den Rohrleitungen 27 erfolgt über Dichtringe 29.
  • Figur 9 zeigt die Rohrkupplung 20, die Dichtringe 29 und die Klemmen 28 in einer Explosionsdarstellung.

Claims (15)

  1. Reinigungseinrichtung (10) für Photovoltaik- oder Solarthermiemodule (12) umfassend ein Rohrleitungssystem (14) und mindestens eine Düse (16), dadurch gekennzeichnet, dass ein gasförmiges Reinigungsmedium, bevorzugt Luft, eingesetzt wird.
  2. Reinigungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (16) seitlich am Modul (12) angeordnet sind.
  3. Reinigungseinrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens weine Düse (16) innerhalb des Moduls (12) angeordnet ist.
  4. Reinigungseinrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (16) auswechselbar sind.
  5. Reinigungseinrichtung (10) nach vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrleitungssystem (14) aus Kunststoff- und/oder Metallrohren besteht.
  6. Reinigungseinrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrleitungssystem (14) mittels Klemmen (28), welche in Profilschienen (33) eingreifen, an den Modulen (12) befestigt ist.
  7. Reinigungseinrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrleitungssystem (14) an eine zentrale Reinigungsmediumquelle (18) oder mehrere dezentrale Reinigungsmediumquellen (18) angeschlossen ist.
  8. Reinigungseinrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsmedium zur Kühlung der Module (12) eingesetzt wird.
  9. Verfahren zum Betreiben einer Reinigungseinrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung bei Bedarf und/oder in vorgegebenen Zeitintervallen aktiviert wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aktiviert wird, wenn eine Temperatur der Module (12) einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt, so dass die Module (12) durch das Reinigungsmedium gekühlt werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aktiviert wird, wenn die umgebende Luft oder auf die Module (12) niedergehender Regen viel Staub enthält, so dass das Reinigungsmedium einen Luftschleier über den Modulen (12) bildet und dadurch die Ablagerung von Staub auf den Modulen (12) zumindest größtenteils verhindert.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsmedium mit hohem Druck, bevorzugt mit einem Überdruck von mehr als 1 bar, besonderes bevorzugt mit einem Überdruck von mehr als 2 bar, ausgeblasen wird, um einen Luftschleier über den Modulen (12) zu bilden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aktiviert wird, wenn die Gefahr von Taubildung auf den Modulen (12) besteht, so dass das Reinigungsmedium einen Luftschleier über den Modulen (12) bildet und dadurch die Taubildung auf den Modulen (12) zumindest größtenteils verhindert.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom des Reinigungsmediums in Abhängigkeit der Temperatur der Module (12), des Staubgehalts der Luft und/oder der relativen Feuchte des Luft gesteuert und/oder geregelt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Parabolrinnenkollektor (44) in Abhängigkeit seiner Auslenkung gereinigt wird.
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