FR2979840A1

FR2979840A1 - Dispositif et procede de nettoyage de panneaux photovoltaiques.

Info

Publication number: FR2979840A1
Application number: FR1158093A
Authority: FR
Inventors: Sylvain Baudin; Laurent Causse
Original assignee: SICASELI
Current assignee: SICASELI
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2013-03-15
Anticipated expiration: 2031-09-12
Also published as: FR2979840B1

Abstract

L'invention vise un dispositif de nettoyage de la surface supérieure d'un panneau principalement plan incliné selon une direction de plus grande pente, ladite surface étant lisse, le dispositif comportant au moins une brosse souple adaptée à laver par frottement la surface du panneau, des moyens d'entraîner ladite brosse en rotation autour d'un axe prédéterminé, et des moyens de maintenir la brosse à une première distance prédéterminée de la surface du panneau, dite "distance de lavage", cette distance de lavage étant telle que la brosse vient frotter la surface du panneau et y appliquer une pression prédéterminée.

Description

La présente invention appartient au domaine des dispositifs de nettoyage. Elle vise en particulier un dispositif et un procédé de nettoyage de panneaux vitrés et notamment photovoltaïques.

Préambule et art antérieur Les années récentes ont vu une multiplication des installations de panneaux photovoltaïques en toitures. Ces panneaux, usuellement protégés de la pluie ou de la grêle par des surfaces vitrées, voient leur rendement diminuer significativement lorsque la surface de protection est progressivement salie. Il est donc nécessaire de nettoyer très régulièrement ces surfaces, nettement plus notamment que des surfaces de verrières. Par ailleurs, ces panneaux photovoltaïques sont relativement fragiles et des solutions de nettoyage classiques par un opérateur se promenant sur la surface ne sont pas envisageables vu le coût de remplacement de panneaux en cas de détérioration. Exposé de l'invention L'invention vise un dispositif de nettoyage de la surface supérieure (selon la direction de la gravité) d'un ensemble d'au moins un panneau principalement plan incliné selon une direction de plus grande pente, ladite surface étant lisse sauf en des lignes de liaison de panneaux, le dispositif comportant au moins un moyen de lavage par frottement de la surface du panneau et des moyens de maintenir ces moyens de lavage à une première distance prédéterminée de la surface du panneau, dite "distance de lavage", cette distance de lavage étant telle que les moyens de lavage viennent frotter la surface du panneau et y appliquer une pression prédéterminée et constante. On entend par principalement plane une surface comportant des aspérités dont la dimension perpendiculairement à la surface est faible au regard des autres dimensions de la surface, et inférieure à un seuil prédéterminé, par exemple de l'ordre de un à quelques centimètres. On comprend que le dispositif s'applique en particulier à une surface de toiture comportant un ensemble de panneaux photovoltaïques juxtaposés. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif comporte des moyens de couplage avec un treuil adapté à être disposé au faîtage d'une surface de support de l'ensemble de panneaux, des moyens de mouvoir ledit treuil le long de ce faîtage, et des moyens de commande des moyens de lavage et des moyens d'arrosage. Selon le mode de réalisation préféré, au moins un moyen de lavage est une brosse souple adaptée à laver par frottement la surface du panneau, le dispositif comprenant des moyens d'entraîner ladite brosse en rotation autour d'un axe prédéterminé dit axe transversal Y. La brosse comporte avantageusement un manchon amovible constituant la partie de la brosse qui vient frotter contre la surface du panneau, de manière à permettre son remplacement régulier. Selon un mode particulier de réalisation offrant une grande compacité au dispositif, un moteur d'entrainement en rotation de la brosse est disposé dans un logement axial ménagé à l'intérieur du moyeu de celle-ci.

Plus particulièrement, dans ce cas, le moteur comporte un engrenage tronconique venant entraîner un engrenage complémentaire disposé dans le moyeu de la brosse. Cette disposition permet un assemblage simple de la brosse sur le moteur fixé en place sur un bâti du dispositif; l'assemblage garantissant une bonne transmission des efforts entre le moteur et la brosse.

Dans un mode de réalisation préféré, les moyens de maintenir la brosse à une distance de lavage de la surface du panneau sont constitués d'un ensemble de roues dites "roues de réglage de hauteur", de même diamètre et coaxiales, d'axe parallèle à l'axe transversal Y de rotation de la brosse.

Avantageusement, ces roues de réglage de hauteur sont motorisées, de manière à permettre le déplacement du dispositif selon un axe longitudinal X, perpendiculaire à l'axe de rotation des brosses, et le dispositif comporte des moyens de commande de ces roues motorisées.

Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comporte deux brosses rotatives disposées de part et d'autre des moyens de maintien des brosses à distance de lavage de la surface du panneau. Cette disposition, notamment combinée au fait que le dispositif comporte avantageusement des moyens de mise en rotation des brosses dans des sens opposés, permet d'éviter de générer une force tangentielle entre le dispositif et le panneau tendant à déplacer le dispositif le long du panneau.

Dans un cas particulier de réalisation, les moyens de mise en rotation des brosses comportent des moyens de contrôler la vitesse de rotation de chaque brosse indépendamment. De la sorte, on peut choisir de créer une force de déplacement tangentielle, de valeur réglable, entre le dispositif et le panneau, facilitant ainsi le déplacement dudit dispositif le long le la surface du panneau. Selon un mode de réalisation préféré, adapté à permettre un déplacement facile du dispositif vers un point quelconque de la surface du panneau, le dispositif comporte un ensemble de roulettes rétractables adaptées à maintenir les brosses à une seconde distance prédéterminée de la surface du panneau, dite "distance de déplacement", cette distance étant telle que les brosses ne frottent pas la surface du panneau. Avantageusement, les roulettes présentent un diamètre adapté au franchissement de creux de largeur prédéterminée dans la surface du panneau. Dans un mode de réalisation préféré, les roulettes présentent un axe de rotation perpendiculaire à l'axe de rotation Y des brosses. Cette disposition permet de séparer les fonctions de déplacement longitudinal et transversal, le premier étant réalisé par les brosses et les roues de hauteur, et le second par les roulettes rétractables. Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comporte au moins une buse d'arrosage de la surface du panneau.

Avantageusement, le dispositif comporte deux rampes de buses d'arrosage, disposées parallèlement aux brosses et de part et d'autre de celles-ci, ces rampes de buses d'arrosage étant orientées vers la surface du panneau selon un angle compris entre 20° et 75°. Cette disposition permet de mouiller la surface à nettoyer avant le passage des brosses, et de faciliter ainsi le décollage des saletés.

Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif de nettoyage comporte des moyens de déplacement selon une ligne de plus grande pente de la surface à nettoyer, des moyens de détection des limites haute et basse (selon cette ligne de plus grande pente) de la surface à nettoyer et des moyens de commander un déplacement du dispositif de nettoyage d'une largeur prédéterminée, perpendiculairement à cette ligne. Présentation des figures Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux appréciés grâce à la description qui suit, description qui expose les caractéristiques de l'invention au travers d'un exemple non limitatif d'application.

La description s'appuie sur les figures annexées qui représentent : Figure 1 : un vue schématique d'un dispositif installé sur une toiture comportant une surface de panneaux photovoltaïques, Figure 2 : une vue en perspective d'un dispositif de nettoyage de panneaux photovoltaïques selon un mode de réalisation de l'invention, Figure 3 : une seconde vue en perspective du même dispositif, Figure 4 : une vue en perspective de dessous du dispositif, Figures 5A et 5B : des vues selon l'axe longitudinal et selon l'axe transversal en coupe d'une brosse de lavage et de son moteur d'entraînement, Figure 6 : un vue schématique des distances existant entre le châssis et les roues et brosses. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention Un dispositif de nettoyage 1 de panneaux photovoltaïques selon l'invention est destiné à être utilisé notamment sur des surfaces de panneaux 3 installés sur une toiture 2 de maison ou de bâtiment, notamment agricole, comme illustré sur la figure 1. Il est dans ce cas retenu le long de la pente du toit par un câble 4. Ce câble 4 est relié en sa partie supérieure à un treuil motorisé 5, adapté à mouvoir le dispositif de nettoyage 1 le long d'une direction longitudinale X1 parallèle à la ligne de plus grande pente de la toiture 2. Le treuil motorisé 5 est de type connu en soi de l'homme du métier. Il n'est donc pas décrit plus avant ici. Dans le mode de réalisation décrit ici à titre d'exemple non limitatif, le treuil 5 est mobile le long d'un rail 6 disposé parallèlement au faîte de la toiture. De la sorte, le dispositif de nettoyage 1 peut être déplacé selon une direction transversale Y1, c'est à dire perpendiculairement à la ligne de pente de la toiture 2. Comme on le voit sur les figures 2 à 4, le dispositif de nettoyage 1 de panneaux photovoltaïques, ici représenté dans un mode de réalisation non limitatif, comporte en premier lieu un châssis rigide 20. Ce châssis 20 est ici de forme rectangulaire et, par exemple, d'une largeur sensiblement égale à la largeur typique d'un panneau photovoltaïque, c'est-à-dire environ 1.2 m. Il est clair cependant que d'autres formes de châssis ou d'autres dimensions sont envisageables. On définit pour la suite de la description un axe longitudinal X et un axe transversal Y parallèles aux axes principaux du châssis 20. On définit également un axe dit "normal" Z perpendiculaire aux deux précédents.

Le dispositif de nettoyage 1 comporte en second lieu une ou plusieurs brosses de nettoyage 21, 22. Dans le présent exemple, le dispositif comporte deux brosses 21, 22, sensiblement cylindriques allongées, parallèles entre elles, et d'axes parallèles à l'axe transversal Y du châssis. Ces brosses 21, 22 sont disposées à égale distance (ici vingt à trente centimètres) de part et d'autre d'un plan de symétrie vertical transversal YZ du châssis 20. On comprend cependant qu'il serait également possible de concevoir un dispositif comportant un nombre de brosses de nettoyage quelconque. Dans une variante de réalisation, les brosses cylindriques horizontales sont remplacées par des brosses rotatives d'axe vertical Z. Une combinaison des deux variantes est également possible. Ces brosses 21, 22, comportent chacune un manchon amovible 23, 24 formant la brosse proprement dite, ledit manchon étant assemblé sur un moyeu 25, 26. Dans un mode particulier de réalisation, chaque moyeu 25, 26 est entraîné en rotation par un moteur électrique axial 27, 28 de type connu en soi (voir figures 5A et 5B).

Les manchons amovibles 23, 24 sont par exemple du type comportant des poils en matière synthétique à terminaison éclatée pour éviter de rayer le verre, avec un diamètre extérieur Dlext du manchon d'une quinzaine de centimètres pour une longueur d'un mètre environ. Le diamètre intérieur Dlint des manchons amovibles 23, 24 est, dans le présent exemple, d'environ sept centimètres. Les manchons amovibles sont assemblés sur les moyeux 25, 26 correspondants par coulissement longitudinal. Chaque moyeu 25, 26 comporte au moins une clavette adaptée à solidariser le manchon amovible et le moyeu correspondant en rotation. Comme schématisé sur la vue en coupe de la figure 5b, chaque moyeu 25, 26 comporte, en une première extrémité, un évidement longitudinal adapté à recevoir un moteur électrique 27, 28. Le moyeu 25, 26 et le moteur électrique 27, 28 correspondant sont engrenés au niveau d'un engrenage tronconique 29, 30. De cette manière, lors de l'insertion du moteur au sein de l'évidement du moyeu, un engrenage correct est facilement réalisé.

Chaque moteur électrique 27, 28 est fixé sur le châssis 20 par une platine 31, 32 fixée sur un premier profilé longitudinal formant ledit châssis 20. Chaque moyeu 25, 26 est assemblé libre en rotation sur le châssis 20 en sa seconde extrémité, par l'intermédiaire d'une plaque 33, 34. Cette plaque est assemblée sur le châssis 20 au niveau d'un second profilé longitudinal formant ledit châssis 20. Cette plaque 33, 34 porte un guide cylindrique 35, 36 adapté à s'insérer au sein d'un logement correspondant ménagé au sein de la seconde extrémité du moyeu 25, 26. On comprend que le démontage de cette plaque 33, 34 permet de retirer le manchon amovible 23, 24 ou le moyeu 25, 26 de chaque brosse en vue de leur remplacement ou maintenance. Les deux brosses 21, 22 sont disposées à égale distance H1 du châssis selon l'axe normal Z. Le dispositif de nettoyage 1 comporte en troisième lieu un ensemble de quatre roues 40 coaxiales dites "roues de réglage de hauteur" d'un diamètre D2, ici d'environ dix centimètres, destinées au positionnement en hauteur des brosses au dessus du plan à nettoyer. Ces roues coaxiales 40 sont disposées selon l'axe transversal Y à une hauteur H2 sous le châssis 20 telle que (H1 + D1ext/2) > (H2 + D2/2) et (H1 + D1 int/2) < (H2 + D2/2) (voir figure 6). En d'autres termes, lorsque les roues coaxiales 40 sont en contact avec la surface des panneaux photovoltaïques 3 à laver, les brosses 21, 22 voient leurs manchons 23, 24 partiellement mais non complètement écrasés contre ladite surface. Ceci permet l'application par les brosses 21, 22 d'une pression prédéterminée sur les panneaux 3 à nettoyer, cette pression étant adaptée à un lavage correct desdits panneaux 3.

Ces quatre roues coaxiales 40 sont ici disposées à intervalles réguliers d'environ trente centimètres le long de la direction transversale du châssis 20. Elles sont assemblées sur un axe 70. Cet axe 70 est positionné sous le châssis 20 par l'intermédiaire d'un ensemble de plaques métalliques minces 71, 72 venant se reprendre en quatre points sur les profilés formant ledit châssis 20.

Le dispositif de nettoyage 1 comporte par ailleurs un moteur électrique 73, solidarisé au châssis 20, et entraînant l'axe 70 des roues coaxiales 40 par l'intermédiaire d'une transmission mécanique 74 de type connu en soi. Le moteur électrique 73 est choisi de type réglable en vitesse. Les roues coaxiales 40 sont munies en leur périphérie de bandes antidérapantes (par exemple caoutchoutées) adaptées à la nature de la surface des panneaux 3 sur lequel le dispositif 1 doit évoluer. Le dispositif de nettoyage 1 comporte en quatrième lieu un système d'arrosage de la surface des panneaux à nettoyer. Ce système d'arrosage comporte deux séries de buses d'arrosage 41, 42 tournées vers l'extérieur du châssis 20, et disposées, sur les profilés transversaux extérieurs 46 du châssis 20, de part et d'autre des brosses 21, 22. Ces buses d'arrosage 41, 42 sont orientées vers la surface des panneaux selon un angle d'environ 30°à 60°. Elles sont reliées chacune à un tube 43 d'alimentation en liquide détergent (ou eau déminéralisée), les diverses tubes 43 d'alimentation étant reliés de façon arborescente à un tuyau 44 d'arrivée de liquide. Ce tuyau d'arrivée de liquide, solidarisé à la partie supérieure du châssis 20, est relié, lors de l'utilisation effective du dispositif de nettoyage 1, à un tuyau souple d'alimentation 45 (voir figure 1), lui-même relié à une pompe d'alimentation et une réserve de liquide de nettoyage (non représentés sur les figures).

Le dispositif de nettoyage 1 comporte en cinquième lieu, également solidarisés aux profilés transversaux extérieurs 46 du châssis 20, deux groupes de deux roulettes de déplacement 47 (voir figure 3). Ces roulettes de déplacement 47 présentent un axe de rotation parallèle à l'axe longitudinal Z (c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe de rotation des roues de réglage de hauteur 40). Chacune de ces roulettes de déplacement 47 est solidarisée à un dispositif d'escamotage. En position escamotée, les roulettes de déplacement viennent se placer sensiblement au niveau du châssis, c'est-à-dire qu'elles ne gênent pas l'appui des brosses 21, 22 sur la surface à nettoyer. Au contraire, en position déployée, les roulettes de déplacement 47 viennent se placer de telle sorte qu'elles sont en contact avec la surface de panneaux 3 à nettoyer, et empêchent le contact des brosses 21, 22 avec ladite surface. Dans cette position déployée, les roulettes de déplacement 47 permettent un déplacement du dispositif de nettoyage 1 selon l'axe transversal Y. Le dispositif d'escamotage comporte un levier coudé 49 articulé en un point d'articulation autour d'un axe parallèle à l'axe longitudinal Z. Le levier coudé 49 comporte deux bras de longueurs différentes, dont le bras le plus court 49a porte la roulette 47, et le bras le plus long 49b sert de poignée de commande d'escamotage. Les deux bras présentent un coude de 135°. Le point d'articulation est situé sur le bras long 49b, dans le présent exemple à quelques centimètres du coude.

Dans une variante envisageable, le dispositif d'escamotage comporte ensuite une partie fixée au châssis 20, ici réalisée sous la forme d'une plaque de fixation plane sensiblement verticale disposée dans un plan parallèle à l'axe transversal Y. Cette plaque de fixation porte deux ressorts longitudinaux, ici de type ressort spiraux. Ces ressorts ont chacun une extrémité fixée au niveau du coude du levier coudé 49, et l'autre extrémité disposée sur la plaque de fixation de telle sorte que les ressorts forment sensiblement un angle de 90° l'un avec l'autre. Les deux ressorts sont toujours en traction, quelle que soit la position du levier coudé 49. Dans la position déployée, le levier coudé 49 vient se bloquer contre une première butée solidarisée à la plaque de fixation, et le bras court 49a est sensiblement vertical.

Dans la position escamotée, ledit levier coudé 49 vient se bloquer contre une seconde butée solidarisée à la plaque de fixation, et le bras court 49a est sensiblement horizontal. Dans le présent exemple de réalisation, le dispositif comporte également des moyens de commande du dispositif (arrosage, brossage, déplacement), utilisant une transmission filaire ou radio. Le dispositif comporte en outre ici des capteurs de fin de cycle adaptés à permettre au dispositif de nettoyage de détecter qu'il arrive en fin haute ou basse de surface à nettoyer après un déplacement selon une direction parallèle à la ligne de plus grande pente. Lors d'une détection de fin de cycle, le dispositif est déplacé latéralement (axe Y1) d'une largeur voisine de la largeur des brosses, le treuil 5 étant mobile le long du rail 6 disposé parallèlement au faîte de la toiture. Une inversion du sens de déplacement du dispositif de nettoyage 40 est alors commandée. De même, le dispositif comporte avantageusement des moyens de détecter qu'il arrive en bord latéral de l'ensemble de panneau, et donc en fin de cycle de nettoyage. On comprend que le dispositif de nettoyage effectue de la sorte un nettoyage par bandes parallèles parcourues successivement.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de nettoyage (1) de la surface supérieure (3) d'un ensemble d'au moins un panneau principalement plan incliné selon une direction Y1 de plus grande pente, ladite surface étant lisse sauf en des lignes de liaison de panneaux, caractérisé en ce que le dispositif comporte au moins un moyen de lavage par frottement (21, 22) de la surface du panneau (3), des moyens d'arrosage (41) de la surface du panneau (3), et des moyens de maintenir les moyens de lavage à une première distance prédéterminée de la surface du panneau, dite "distance de lavage", cette distance de lavage étant telle que les moyens de lavage viennent frotter la surface du panneau et y appliquer une pression prédéterminée et constante.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de couplage avec un treuil adapté à être disposé au faîtage d'une surface de support de l'ensemble de panneaux, des moyens de mouvoir ledit treuil le long de ce faîtage, et des moyens de commande des moyens de lavage et des moyens d'arrosage.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un moyen de lavage est une brosse souple (21, 22) adaptée à laver par frottement la surface du panneau, le dispositif de nettoyage (1) comprenant également des moyens d'entraîner ladite brosse en rotation autour d'un axe prédéterminé dit axe transversal Y.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la brosse (21, 22) comporte un manchon amovible constituant la partie de la brosse qui vient frotter contre la surface du panneau (3).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un moteur d'entrainement (27, 28) en rotation de la brosse (21, 22), disposé dans un logement axial ménagé à l'intérieur du moyeu (25, 26) de celle-ci.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moteur d'entrainement (27, 28) comporte un engrenage tronconique (29, 30) venant entraîner un engrenage complémentaire disposé dans le moyeu (25, 26) de la brosse.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les moyens de maintenir la brosse (21, 22) à une distance de lavage de la surface du panneau sont constitués d'un ensemble de roues dites "roues de réglage de hauteur " (40), de même diamètre et coaxiales, d'axe parallèle à l'axe de rotation de la brosse, cet axe étant dit axe longitudinal X.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les roues de réglage de hauteur sont motorisées, et en ce que le dispositif comporte des moyens de commande de ces roues motorisées.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte deux brosses rotatives (21, 22), disposées de part et d'autre des moyens de maintien des brosses à distance de lavage de la surface du panneau.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de mise en rotation des brosses comportent des moyens de contrôler indépendamment la vitesse de rotation de chaque brosse (21, 22).
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de roulettes (47) escamotables adaptées à maintenir les brosses (21, 22) à une seconde distance prédéterminée de la surface du panneau (3), dite "distance de déplacement", cette distance étant telle que les brosses (21, 22) ne frottent pas la surface du panneau.
12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les roulettes de déplacement (47) présentent un axe de rotation perpendiculaire à l'axe de rotation Y des brosses.
13. Dispositif selon la quelconque des revendications 9 à 10, caractérisé en ce que les moyens d'arrosage comportent deux rampes de buses d'arrosage (41, 42), disposées parallèlement aux brosses (21, 22) et de part et d'autre de celles-ci, ces rampes de buses d'arrosage étant orientées vers la surface du panneau (3) selon un angle compris entre 20° et 75°.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de déplacement selon une ligne de plus grande pente de la surface à nettoyer, des moyens de détection des limites haute et basse (selon cette ligne de plus grande pente) de la surface à nettoyer et des moyens de commander un déplacement du dispositif de nettoyage d'une largeur prédéterminée, perpendiculairement à cette ligne.