ES2345082B2 - Dispositivo de limpieza para paneles fotovoltaicos y paneles termosolares. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de limpieza para paneles fotovoltaicos y paneles termosolares.

Se describe un dispositivo para la limpieza de módulos solares, tanto de tipo fotovoltaicos como de tipo termosolares, mediante la proyección pulverizada de un líquido de limpieza sobre la superficie de los módulos. El dispositivo es de tipo arrastrado, para su incorporación en un vehículo tractor o similar, y está implementado en base a un conjunto articulado que comprende una estructura de paralelogramo acoplada, con posibilidad de giro a una estructura de soporte solidaria con el vehículo portador, unida por el extremo opuesto a un brazo telescópico que incorpora articuladamente en su extremo distal una barra de proyección, de posicionamiento variable, que integra una multiplicidad de boquillas de proyección del líquido de limpieza. La barra de proyección incluye sensores mecánicos de posicionamiento sobre la superficie. Los distintos movimientos se realizan controladamente mediante la actuación de cilindros hidráulicos, y la unión articulada de la barra de proyección con el brazo telescópico incluye un medio de regulación de la máxima inclinación de la barra de proyección.

Description

Dispositivo de limpieza para paneles fotovoltaicos y paneles termosolares.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo de limpieza para paneles fotovoltaicos pudiendo también servir para limpiar paneles termosolares, que aporta esenciales características de novedad y notables ventajas con respecto a los medios conocidos y utilizados para los mismos fines en el estado actual de la técnica.

Más en particular, la invención propone el desarrollo de un dispositivo concebido y diseñado para su instalación en un medio de arrastre, en concreto en un vehículo tractor o similar, estructurado en base a un brazo articulado posicionable a voluntad sobre los módulos fotovoltaicos de una instalación generadora de energía eléctrica de este tipo, o sobre los paneles termosolares de una instalación térmica, dotado en su extremo libre de una barra de proyección equipada con una multiplicidad de boquillas de salida de líquido pulverizado de limpieza para su proyección sobre la superficie de los módulos, siendo la barra susceptible de adoptar inclinaciones variables dentro de una gama predeterminada de valores angulares, con el fin de adaptarse tanto a las inclinaciones de los módulos fotovoltaicos y paneles termosolares de las instalaciones fijas, como a las inclinaciones variables de los módulos que equipan los seguidores solares. La barra de proyección incluye sensores mecánicos destinados a evitar un contacto indeseado entre dicha barra y la superficie de los paneles.

El campo de aplicación de la invención se encuentra comprendido dentro del sector industrial dedicado a la fabricación de equipos auxiliares de limpieza y mantenimiento, especialmente los diseñados y concebidos para su uso en operaciones de campo.

Antecedentes y Sumario de la invención

Es conocido por todos en general la vasta proliferación que durante los últimos años han experimentado las instalaciones destinadas a la generación de energía eléctrica por transformación, de lo que se conoce como energías renovables. El aumento considerable de los costes asociados a la producción de combustibles fósiles, junto con el agotamiento de este tipo reservas y los inconvenientes asociados a su utilización, entre los que debe considerarse especialmente el efecto de calentamiento global, ha hecho que cada vez se dedique mayor cantidad de recursos a la instalación de equipos que permitan aprovechar las energías que se producen de forma natural, principalmente la energía solar, la energía termosolar y la energía eólica. Así, en el caso concreto de la energía solar, resulta cada vez más habitual encontrar un número creciente de extensiones de terreno en las que sus superficies están ocupadas por módulos solares, compuestos por una serie de paneles destinados a transformar la energía solar incidente en energía eléctrica susceptible tanto de aprovechamiento in situ como de su acondicionamiento y adaptación para ser inyectada en la red y consumida en algún lugar remoto.

En relación a una instalación fotovoltaica, cada uno de los módulos solares está constituido por un número de paneles montados de forma fija en una estructura que los mantiene y los soporta. Estos módulos, normalmente ordenados en filas y columnas de manera que guardan una distancia mínima predeterminada entre módulos contiguos, pueden ser estáticos de manera que están orientados de la forma más favorable para la recepción de la mayor cantidad de radiación posible durante las horas de sol de la zona en la que se instalan, a cuyo efecto presentan una inclinación fija que lógicamente varia en función de las coordenadas de la zona de instalación, o bien pueden estar animados de un cierto movimiento que les permite orientarse progresivamente de forma automática en función de las distintas ubicaciones del sol a lo largo del día, buscando siempre guardar la máxima perpendicularidad posible con respecto a los rayos solares para un máximo aprovechamiento energético. Ahora bien, en todos los casos existen fenómenos externos que pueden afectar negativamente al rendimiento de un módulo fotovoltaico, como puede ser el depósito sobre la superficie del mismo de un nivel de suciedad derivada del polvo o la lluvia del entorno en el que se ubica, cuya acumulación crea opacidad y obstaculiza y reduce el paso de la radiación solar hacia las células fotovoltaicas de cada panel, con la consiguiente disminución de la cantidad de energía producida y la pérdida de rendimiento del conjunto. Se hace por tanto necesario realizar una limpieza adecuada de las superficies de los módulos con el fin de eliminar la suciedad y mantenerlos en las mejores condiciones operativas posibles.

Teniendo las necesidades de la técnica actual comentadas brevemente en lo que antecede, la presente invención se ha propuesto como objetivo principal el desarrollo de un dispositivo que permita realizar las citadas operaciones de limpieza de las superficies de los módulos fotovoltaicos de una instalación generadora de energía, de forma automatizada y susceptible de aplicarse a los diferentes tipos de instalaciones existentes (es decir, plantas de módulos fijos o plantas de módulos seguidores), con vistas a garantizar un mejor aprovechamiento de la energía solar incidente sobre los mismos y el consiguiente mantenimiento del rendimiento global en valores más apropiados. Este objetivo ha sido plenamente alcanzado mediante el dispositivo que va a ser objeto de descripción en lo que sigue, cuyas características principales aparecen recogidas en la porción caracterizadora de la reivindicación 1 anexa.

En esencia, el dispositivo se ha materializado en forma de brazo articulado, adaptado para ser montado en un vehículo de arrastre, por ejemplo un vehículo tractor, para su movimentación a través de la planta generadora por los espacios existentes entre los módulos contiguos de cada fila o hilera. El dispositivo está unido al vehículo tractor por medio de una estructura de soporte, que sustenta una estructura de paralelogramo articulado que por el elemento opuesto incorpora articuladamente una pieza de cierre del paralelogramo, desde uno de cuyos extremos se proyecta un brazo portador en el extremo libre de una barra de proyección de longitud variable, en función de la superficie a limpiar, equipada con una multiplicidad de boquillas, separadas una distancia variable, según el porcentaje de solape, el gasto de agua, la presión del fluido de limpieza y la distancia entre la superficie a limpiar y la boquilla, y por supuesto, las características de la propia boquilla. Desde dichas boquillas se proyecta el líquido de limpieza pulverizado (agua o mezcla de agua con otros componentes de limpieza y mantenimiento), cuyo líquido es impulsado desde un depósito contenedor, incorporado en el vehículo tractor, con la ayuda de una bomba. El brazo es de tipo telescópico, accionado por medio de un cilindro hidráulico, mientras que la unión entre la barra de proyección y el brazo del dispositivo, es asimismo una unión articulada, de manera que la barra puede ser posicionada de acuerdo con las necesidades de cada caso particular y adoptar múltiples posiciones relativas con respecto al brazo que la sustenta. El dispositivo incluye otros cilindros hidráulicos que se encargan de mover el paralelogramo en función del posicionamiento correcto que deba adoptar el brazo. Por último, la barra de proyección incluye sensores de posición, con preferencia sensores mecánicos o electromecánicos, que impiden el contacto físico entre dicha barra y la superficie de los paneles de cada módulo durante las operaciones de limpieza.

Breve descripción de los dibujos

Estas y otras características y ventajas de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de un ejemplo de realización preferida de la misma, dado únicamente a título ilustrativo y no limitativo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La Figura 1 es una vista esquematizada, en perspectiva, de un dispositivo para limpieza de módulos solares implementado de acuerdo con la invención, y

La Figura 2 es una vista esquemática, en alzado lateral, del dispositivo de la invención en la condición de plegado durante el transporte.

Descripción de una forma de realización preferida

Tal y como se ha mencionado en lo que antecede, la descripción detallada del dispositivo de limpieza para módulos de paneles fotovoltaicos y termosolares propuesto por la invención, va a ser llevada a cabo en lo que sigue con la ayuda de los dibujos anexos, en los que aparecen las diferentes porciones del dispositivo señaladas mediante referencias numéricas a efectos de una mejor identificación de las mismas. Así, de acuerdo con la Figura 1, se aprecia que el dispositivo consiste esencialmente en un conjunto articulado, sustentado por una estructura de soporte y transmisión de esfuerzos construida a partir de una placa 1 de sujeción al vehículo tractor (no representado), a la que se ha solidarizado una pieza 2 vertical que proporciona un alojamiento cilíndrico conformado y dimensionado para la recepción, con posibilidad de giro, de un eje solidario con la primera pieza 3 de cierre del extremo inferior de una estructura de paralelogramo, cuyo eje incorpora un piñón 16 que engrana en una porción de cremallera 17 horizontalmente desplazable que tiene su extremo solidarizado al vástago de un cilindro hidráulico 18. La estructura de paralelogramo que se erige a partir de la mencionada pieza 3 inferior comprende dos barras alargadas 4 de longitud predeterminada, articuladas a dicha pieza 3 inferior, que por el extremo opuesto cierran mediante una segunda pieza 5 superior, a la que se unen también de forma articulada, y cuya segunda pieza 5 ha sido estructurada en base a dos placas paralelas, separadas por una cierta distancia, con un tramo proyectado desde el punto de articulación con una de las barras 4 del paralelogramo, para dar lugar a un espacio de alojamiento en el que está insertado y sujeto el extremo de un brazo telescópico portador en su extremo libre de una barra de proyección 6, de forma general alargada y de longitud predeterminada elegida en función de las dimensiones habituales de los módulos de paneles fotovoltaicos y/o termosolares, portando dicha barra 6 de proyección una multiplicidad de boquillas 10 distribuidas a lo largo de su longitud y previstas para la proyección pulverizada de un líquido de lavado, por ejemplo agua o una mezcla de agua con otras sustancias de limpieza y mantenimiento, cuyo líquido accede a dichas boquillas a través de conducciones flexibles convencionales (no representadas por razones de simplificación del dibujo), impulsado mediante un dispositivo de bombeo desde un depósito contenedor (no representado por razones de simplificación del dibujo) instalado preferentemente a bordo del vehículo tractor, o arrastrado como es frecuente en labores en campo.

El brazo telescópico está compuesto por dos porciones 7, 8 alineadas y acopladas entre sí, cuya extensión relativa está determinada por un cilindro hidráulico 9 que por uno de sus extremos se ha fijado a la propia pieza 5 de cierre superior del paralelogramo, y que discurre paralelamente al brazo para la unión articulada de su vástago al extremo distal de la porción 8 delantera desplazable de dicho brazo extensible. En correspondencia con este mismo extremo distal citado de la porción 8 desplazable del brazo, se ha previsto la incorporación de una estructura 11 de articulación con la mencionada barra 6 de proyección, sobre la que actúa un cilindro 12 hidráulico, a través de la unión 12b, para el cambio de posición de la barra 6 de proyección respecto al brazo telescópico, siendo la regulación máxima permitida de la mencionada barra 6 susceptible de regulación en función de la inclinación de las superficies a limpiar, por medio de un resorte o tornillo de seguridad, señalado en la Figura 1 con referencia numérica 19, incorporado en la mencionada estructura 11 de articulación. El dicho cilindro 12 hidráulico que actúa para posicionar la barra 6 de proyección está dispuesto de modo que se extiende longitudinalmente en el mismo plano que el brazo telescópico, y tiene su extremo proximal 12a fijado articuladamente al tramo 8 desplazable del brazo telescópico. Según se ha dicho, la barra 6 de proyección incluye varios sensores 13, distribuidos a lo largo de su longitud, para el control de posición de la mencionada barra 6 durante las operaciones de limpieza con respecto al plano superficial del módulo al que se aplica, a efectos de impedir un contacto físico entre dicha barra y la superficie del módulo que pudiera ocasionar algún daño o desperfecto indeseado a esta última. Estos sensores mecánicos, o de contacto, están regulados por un sistema eléctrico y automático que transmiten las órdenes de movimiento a los respectivos cilindros, a través de un sistema oleohidráulico.

El conjunto incorpora asimismo otros cilindros accionadores relacionados con otras funcionalidades del dispositivo. Así, en combinación con la estructura 1 de soporte, existe un accionador hidráulico 15 extendido entre una posición 15b de articulación en un punto fijo respecto a la pieza 3 de cierre del extremo inferior de la estructura de paralelogramo, y un punto 15a de articulación con una de las barras 4 laterales de la estructura de paralelogramo. La extensión o retracción del vástago de dicho accionador hidráulico provoca el pivotamiento de la barra 4 a la que está unido, transmitiendo esta acción a la pieza 5 superior para provocar asimismo el pivotamiento de ésta y con ello el cambio de inclinación del brazo telescópico, para la adaptación en altura de la barra 6 de proyección por encima de la superficie del módulo que se va a limpiar (combinadamente con la acción del cilindro 9); a continuación, la actuación sobre el cilindro 12 determina y regula el paralelismo de la barra 6 de proyección con la superficie del módulo que se va a limpiar, mientras que los sensores 13 limitan el acercamiento entre la barra 6 de proyección y la superficie del módulo para conducir a una condición de paralelismo entre ambas más favorable para la operación de limpieza que se desea realizar, y evitar a la vez, como se ha dicho, un contacto físico indeseado entre ambas. En cuanto a la acción del cilindro hidráulico 18, se comprenderá que la extensión/retracción de su vástago provoca el desplazamiento de la cremallera 17, transmitiendo este movimiento lineal al piñón 16 con la consiguiente transformación en un movimiento de giro, que hace rotar todo el conjunto sustentado por la estructura con respecto al eje del cilindro 2.

Por su parte, el cilindro 14 hidráulico es asimismo susceptible de accionamiento para hacer pivotar la pieza 3 de cierre inferior de la estructura de paralelogramo, hacia una posición variable de las barras 4 respecto a la verticalidad de las mismas. Esta acción resulta sumamente útil para la transportabilidad del conjunto puesto que permite un plegado del conjunto, en primer lugar mediante el posicionamiento vertical de las barras 4 laterales de la estructura de paralelogramo, mutuamente adosadas entre si, y a continuación mediante un posicionamiento igualmente vertical de la barra 6 de proyección por accionamiento del cilindro 12, con la intercalación entre ambos elementos del brazo 7, 8, asimismo vertical, en virtud del pivotamiento adoptado por la pieza 5 superior de la estructura del paralelogramo, por transferencia del pivotamiento de la pieza 3 inferior. Se trata, pues, de posiciones susceptibles de ser alcanzadas merced la actuación de los diferentes órganos de accionamiento hidráulico. Esta condición de plegado para facilidad de transporte puede ser apreciada con mayor detalle en la representación de la Figura 2.

Como se comprenderá, con un dispositivo como el que se acaba de describir, resulta fácil, cómodo, rápido y seguro llevar a cabo las operaciones de limpieza, dada su capacidad de desplazamiento mediante el vehículo tractor en el que se incorpora, y su capacidad de posicionamiento sobre los módulos que se desea limpiar merced a la estructura de paralelogramo incluida en el dispositivo, y a las articulaciones entre órganos móviles que facilitan la colocación de la barra 6 de pulverización con una inclinación correspondiente a la de dichos módulos.

En cuanto al control de los diversos órganos funcionales del conjunto, la invención prevé la inclusión de un sistema de tipo electro-automático y oleohidráulico, si bien no se describe específicamente por ser de tipo estándar, de los incorporados convencionalmente en máquinas agrícolas y similares.

No se considera necesario hacer más extenso el contenido de la presente descripción para que un experto en la materia pueda comprender su alcance y las ventajas que de la misma se derivan, así como llevar a cabo la realización práctica de su objeto.

No obstante lo anterior, y puesto que la descripción realizada corresponde únicamente con un ejemplo de realización preferida, se comprenderá que dentro de su esencialidad podrán introducir múltiples modificaciones y variaciones de detalle, asimismo comprendidas dentro del alcance de la invención, y que en particular podrán afectar a características tales como la forma, el tamaño o los materiales de fabricación, o cualesquiera otras que no alteren la invención según ha sido descrita y según se define en las reivindicaciones que siguen.

Claims (7)

1. Dispositivo de limpieza para paneles fotovoltaicos y paneles termosolares, concebido para ser arrastrado con la ayuda de un vehículo tractor a través de una instalación de módulos fotovoltaicos y paneles termosolares, diseñado en particular para la limpieza de la superficie de los módulos que incorporan en su interior los paneles fotovoltaicos o termosolares, instalados ordenada y separadamente en las plantas de generación de energía eléctrica por aprovechamiento y transformación de la energía de los rayos solares incidentes y en las instalaciones termosolares, cuya limpieza está destinada a evitar opacidades que reduzcan u obstaculicen el paso de la radiación solar, siendo la operación de limpieza realizada con la proyección pulverizada de un líquido a base de agua, con la eventual inclusión de otros componentes de limpieza y mantenimiento, impulsado desde un depósito contenedor montado en el vehículo tractor, con la ayuda de un medio de bombeo, caracterizado porque el dispositivo está implementado por un conjunto articulado sustentado por una estructura de soporte dotada de una placa (1) de fijación al vehículo tractor que incluye una pieza (2) vertical cilíndrica para albergar un eje solidario con una pieza (3) constitutiva de la pieza inferior de cierre de una estructura de paralelogramo que comprende además dos barras (4) laterales y una pieza (5) superior a la que se encuentra fijado un brazo extensible telescópicamente constituido por dos porciones (7, 8) alineadas y mutuamente acopladas entre sí, de las que una porción (8) delantera desplazable respecto a la otra porción incluye en su extremo distal una estructura de articulación (11) a la que se encuentra unida una barra (6) de proyección, por medio de la cual se realiza la proyección del líquido de limpieza hacia la superficie de los módulos a través de una multiplicidad de boquillas (10) distribuidas a lo largo de la mencionada barra (6) de proyección.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el mencionado eje insertado en la citada pieza (2) vertical cilíndrica de la estructura de soporte incluye un piñón (16) engranado con una cremallera (17) horizontalmente desplazable solidaria con el vástago de un cilindro (18), cuyo accionamiento provoca el giro del conjunto con respecto a dicho eje.

3. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la extensión de la porción (8) desplazable del brazo telescópico respecto a la porción (7) de unión a la pieza (5) de la estructura de paralelogramo se realiza con la ayuda de un (9) hidráulico que discurre paralelamente con dicho brazo.

4. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque un cilindro (12) hidráulico se extiende con uniones articuladas (12a, 12b) entre la porción (8) del brazo telescópico y la articulación (11) con la barra (6) de proyección, para el pivotamiento de la citada barra (6) de proyección, siendo la inclinación máxima de la barra (6) regulable por medio de un resorte o tornillo (19) de seguridad incorporado en la mencionada articulación (11).

5. Dispositivo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por la inclusión de un cilindro (15) hidráulico sujeto a la estructura (1) de soporte y una barra (4) lateral de la estructura de paralelogramo mediante uniones (15b, 15a) respectivas, cuyo accionamiento determina la variación en la inclinación de las citadas barras (4) laterales de la estructura de paralelogramo.

6. Dispositivo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se ha previsto un cilindro (14) hidráulico extendido entre la estructura (1) de soporte y la pieza (3) inferior de la estructura de paralelogramo, a las que se fija mediante uniones (14b, 14a) articuladas respectivas, cuyo accionamiento determina un pivotamiento de dicha pieza (3) inferior que a través de las barras (4) laterales es transmitido a la pieza (5) superior de la estructura de paralelogramo, para determinar variaciones en el plano vertical de la posición de dicho brazo (7, 8) telescópico y de la barra (6) de proyección asociada.

7. Dispositivo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la mencionada barra (6) de proyección incluye adicionalmente sensores (13) que determinan la posición de dicha barra respecto a la superficie de un módulo fotovoltaico que se va a limpiar, para corregir la inclinación relativa de la barra hacia una condición de paralelismo más favorable y evitar un contacto físico indeseado con dicha superficie.