ITAN20120011A1

ITAN20120011A1 - CLEANING DEVICE FOR SOLAR PANELS.

Info

Publication number: ITAN20120011A1
Application number: IT000011A
Authority: IT
Inventors: Valterino Lupini
Original assignee: B P Metalmeccanica S R L
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2013-08-03

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo: accompanying a patent application for an industrial invention entitled:

“DISPOSITIVO DI PULIZIA PER PANNELLI SOLARI”. “CLEANING DEVICE FOR SOLAR PANELS”.

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

La presente domanda di brevetto per invenzione industriale ha per oggetto un dispositivo per la pulizia di pannelli solari, in particolare dei pannelli istallati a terra. The present patent application for industrial invention relates to a device for cleaning solar panels, in particular panels installed on the ground.

Con il termine “pannelli solari” si intende indicare in questa descrizione e nelle rivendicazioni che seguiranno tutti quei pannelli che utilizzano la luce del sole per produrre energia, sia essa elettrica, come nel caso di pannelli fotovoltaici, che termica, come nel caso dei pannelli termici e/o a concentrazione. The term "solar panels" is intended to indicate in this description and in the claims that will follow all those panels that use sunlight to produce energy, be it electrical, as in the case of photovoltaic panels, or thermal, as in the case of panels thermal and / or concentration.

In generale, negli ultimi anni, l'utilizzo e l'installazione di pannelli solari si sono fatti via via più crescenti, in quanto essi rappresentano una alternativa rinnovabile ed ecologica alle normali fonti di energia non rinnovabile. In general, in recent years, the use and installation of solar panels have become increasingly increasing, as they represent a renewable and ecological alternative to normal non-renewable energy sources.

I pannelli solari, tra tutte le fonti rinnovabili, Sfruttano 1‘energia solare e per via dei costi relativamente contenuti e della relativa facilità di installazione si prestano a plurimi utilizzi, sia domestici che non. Solar panels, among all renewable sources, exploit solar energy and, due to their relatively low costs and relative ease of installation, are suitable for multiple uses, both domestic and non-domestic.

I pannelli solari, tuttavia, hanno un rendimento che varia molto a seconda della loro tipologia: i pannelli fotovoltaici, ad esempio, hanno un rendimento piuttosto modesto, pari circa a 0,15 (ovvero solo il 15% dell'energia solare viene convertita). However, solar panels have a yield that varies greatly depending on their type: photovoltaic panels, for example, have a rather modest yield, approximately 0.15 (i.e. only 15% of solar energy is converted) .

Questo comporta che per certi utilizzi (quando si richiede la produzione di una rilevante quantità di energia) è necessario installare un gran numero di pannelli fotovoltaici. This means that for certain uses (when the production of a significant amount of energy is required) it is necessary to install a large number of photovoltaic panels.

Tale rendimento, inoltre, è negativamente influenzabile da una serie di fattori, tra cui Γ orientamento dei pannelli solari e la pulizia della loro superficie captante (intendendo con questo termine la faccia del pannello su cui sono posti i moduli fotovoltaici -nei pannelli fotovoltaici- o, più in generale, la faccia destinata ad essere rivolta verso il sole -negli altri tipi di pannelli-). Moreover, this performance is negatively influenced by a series of factors, including Γ orientation of the solar panels and the cleanliness of their absorbing surface (meaning by this term the face of the panel on which the photovoltaic modules are placed - in the photovoltaic panels - or , more generally, the face intended to be turned towards the sun - in other types of panels -).

Una scarsa pulizia della superficie captante è in grado di ridurre grandemente il rendimento; a ciò si aggiunga come, per via della intrinseca disposizione della superficie captante stessa (rivolta verso il sole, ovvero verso l'alto), essa è soggetta facilmente all'azione di agenti inquinanti come pioggia, polvere, smog, deposito delle polveri sottili e simili. A poor cleaning of the absorbing surface is able to greatly reduce the yield; to this is added that, due to the intrinsic arrangement of the capturing surface itself (facing the sun, or rather upwards), it is easily subject to the action of pollutants such as rain, dust, smog, deposition of fine dust and similar.

Da tutte queste considerazioni emerge come, da un lato, sia necessario pulire frequentemente la superficie captante del pannello solare e, dall'altro, come tale operazione non sia agevole, sia per via della ubicazione dei pannelli (disposti quasi sempre in posizioni sopraelevate e con la faccia da pulire rivolta verso l'alto) sia per via del loro numero, che in talune applicazioni, è davvero rilevante. From all these considerations it emerges that, on the one hand, it is necessary to frequently clean the absorbing surface of the solar panel and, on the other, how this operation is not easy, both because of the location of the panels (almost always arranged in raised positions and with the face to be cleaned facing up) both because of their number, and in some applications, is really relevant.

La presente invenzione si pone lo scopo realizzare un dispositivo di pulizia per pannelli solari che sia al contempo semplice da usare e versatile, in modo da permettere la pulizia della superficie captante di pannelli solari in modo agevole e relativamente veloce, a prescindere dalla loro disposizione. The present invention has the purpose of realizing a cleaning device for solar panels which is both simple to use and versatile, so as to allow cleaning of the absorbing surface of solar panels in an easy and relatively fast way, regardless of their arrangement.

Questi ed altri scopi vengono raggiunti da un dispositivo di pulizia secondo la prima rivendicazione. These and other purposes are achieved by a cleaning device according to the first claim.

Ulteriori caratteristiche vantaggiose sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti, che si intendono parte integrante della presente descrizione. Further advantageous characteristics are the subject of the dependent claims, which are intended as an integral part of the present description.

Per maggior chiarezza esplicativa la descrizione del dispositivo secondo l'invenzione prosegue con riferimento alle tavole di disegno allegate, aventi solo valore illustrativo e non certo limitativo, dove: For greater clarity, the description of the device according to the invention continues with reference to the attached drawing tables, having only illustrative and certainly not limiting value, where:

la figura 1 è una vista in prospettiva del dispositivo secondo l'invenzione; Figure 1 is a perspective view of the device according to the invention;

la figura 2 è una vista laterale del dispositivo della figura precedente; Figure 2 is a side view of the device of the previous figure;

la figura 3 è il dispositivo delle figure precedenti in una condizione operativa; Figure 3 is the device of the previous figures in an operative condition;

la figura 4 è un dettaglio del dispositivo dell'invenzione. Con riferimento alle figure 1 e 2 in esse si nota un esempio non limitativo di un dispositivo (1) per la pulizia di pannelli solari secondo la presente invenzione. Figure 4 is a detail of the device of the invention. With reference to Figures 1 and 2, there is a non-limiting example of a device (1) for cleaning solar panels according to the present invention.

Il dispositivo (1) comprende un telaio (2) su cui è montato un braccio articolato (3), che supporta ad una sua estremità due spazzole rotanti (4A,4B), ciascuna delle quali presenta una conformazione cilindrica ed è in grado di ruotare attorno al suo asse longitudinale. The device (1) comprises a frame (2) on which an articulated arm (3) is mounted, which supports at one end two rotating brushes (4A, 4B), each of which has a cylindrical shape and is able to rotate around its longitudinal axis.

Le spazzole (4A,4B) sono corredate di rispettivi motori di azionamento (MI e M2), grazie ai quali è possibile conferire loro il senso di rotazione desiderato (in base al senso di marcia della macchina), essendo altresì possibile porre in rotazione una delle due spazzole tenendo ferma l’altra. The brushes (4A, 4B) are equipped with respective drive motors (MI and M2), thanks to which it is possible to give them the desired direction of rotation (based on the direction of rotation of the machine), it being also possible to rotate a of the two brushes while holding the other one.

Dette spazzole sono di tipo noto, ad esempio come quelle utilizzate negli autolavaggi e munite di un corpo centrale cilindrico da cui si estendono in modo libero e flessibile una pluralità di lunghe setole in tessuto o simili. Said brushes are of a known type, for example like those used in car washes and provided with a cylindrical central body from which a plurality of long fabric bristles or the like extend freely and flexibly.

Il dispositivo (1) comprende poi dei mezzi di alimentazione e di erogazione rispettivamente per alimentare un flusso di liquido di lavaggio verso una di dette spazzole rotanti, nella fattispecie la spazzola (4A), e per erogare detto flusso di liquido di lavaggio in corrispondenza di detta spazzola (4A). The device (1) then comprises feeding and dispensing means respectively for feeding a flow of washing liquid towards one of said rotating brushes, in this case the brush (4A), and for delivering said flow of washing liquid in correspondence with said brush (4A).

Con il termine “liquido di lavaggio” si intende qui indicare alternativamente la semplice acqua oppure un liquido comprendente acqua e detergenti, a seconda dei casi. The term "washing liquid" here is intended to indicate alternatively plain water or a liquid comprising water and detergents, as appropriate.

In questa soluzione il liquido di lavaggio è contenuto in un serbatoio (7) disposto sul telaio (2) ed operativamente connesso, per il tramite di comuni tubi di collegamento ed alimentazione, ad ugelli di erogazione montati in prossimità di detta spazzola (4A); detti tubi ed ugelli non sono stati illustrati nelle figure allegate in quanto del tutto convenzionali . In this solution the washing liquid is contained in a tank (7) arranged on the frame (2) and operatively connected, by means of common connection and feeding pipes, to delivery nozzles mounted in proximity to said brush (4A); said pipes and nozzles have not been illustrated in the attached figures as they are entirely conventional.

Sempre nella soluzione preferita illustrata, il telaio (2) è realizzato a guisa di carrello trainabile ed è provvisto almeno di due ruote (8) e di un timone di aggancio (9) per essere collegato ad una trattrice. Still in the preferred embodiment illustrated, the frame (2) is made in the form of a towable trolley and is provided with at least two wheels (8) and a coupling drawbar (9) to be connected to a tractor.

In questo modo si realizza vantaggiosamente un dispositivo (1) che può essere agganciato ad un trattore ed essere fatto passare vicino ai pannelli solari, montati a terra, la cui superficie di captazione viene pulita dall'azione combinata del liquido di lavaggio e delle spazzole (4A,4B). In this way, a device (1) is advantageously created which can be coupled to a tractor and passed close to the solar panels, mounted on the ground, whose collection surface is cleaned by the combined action of the washing liquid and the brushes ( 4A, 4B).

Per quanto attiene queste ultime si noti che la seconda spazzola rotante (4B) è parallela ed affiancata a detta prima spazzola rotante (4A). As regards the latter, it should be noted that the second rotating brush (4B) is parallel and flanked to said first rotating brush (4A).

Nella preferita forma di realizzazione del trovato la prima spazzola rotante (4 A) opera l’azione di lavaggio vera e propria, mentre l’altra spazzola (4B) è chiamata ad operare una istantanea asciugatura del pannello appena lavato. In the preferred embodiment of the invention, the first rotating brush (4A) operates the actual washing action, while the other brush (4B) is called upon to instantly dry the just washed panel.

Questa coppia di spazzole rotanti (4A,4B) è supportata da una comune struttura porta- spazzole (15), connessa al braccio articolato (3) mediante uno snodo servo-azionato (5). This pair of rotating brushes (4A, 4B) is supported by a common brush holder structure (15), connected to the articulated arm (3) by means of a servo-operated joint (5).

Si segnala che la struttura porta- spazzole (15), oltre che supportare i due alberi di rotazione delle spazzole (4A,4B), svolge anche un’azione di sostegno per gli anzi detti motori (M1,M2) come evidenziato in figura 3. It should be noted that the brush-holder structure (15), in addition to supporting the two brush rotation shafts (4A, 4B), also performs a support action for the indeed said motors (M1, M2) as shown in figure 3 .

Per quanto attiene invece Γ accoppiamento del braccio articolato (3) e del telaio (2) si fa notare che il primo (3) comprende una torretta (3A) ed un ramo a sbalzo (3B), di struttura telescopica. As regards the coupling of the articulated arm (3) and the frame (2), it should be noted that the first (3) comprises a turret (3A) and a cantilevered branch (3B), with a telescopic structure.

La torretta (3A) è girevolmente associata al telaio (2) in maniera tale da poter compiere rotazioni attorno ad un asse verticale; l’aver adottato una struttura telescopica per il ramo a sbalzo (3B) consente di allontanare dal telaio (2) la coppia di spazzole (4A,4B) facendola sporgere ben oltre la superficie in pianta del telaio (2) medesimo, come mostrato ad esempio nella condizione operativa di figura 3. The turret (3A) is rotatably associated with the frame (2) in such a way as to be able to rotate around a vertical axis; having adopted a telescopic structure for the cantilever branch (3B) allows the pair of brushes (4A, 4B) to be moved away from the frame (2) making it protrude well beyond the plan surface of the frame (2) itself, as shown in example in the operating condition of figure 3.

L’articolazione del braccio (3) consente di trainare il dispositivo (1) accanto ad una fila di pannelli solari mantenendo la struttura porta- spazzole (15) al di sopra della superficie dei pannelli solari, con le spazzole orientate ed inclinate nell’assetto migliore per eseguire un perfetto lavaggio dei pannelli medesimi The articulation of the arm (3) allows the device (1) to be towed next to a row of solar panels keeping the brush holder structure (15) above the surface of the solar panels, with the brushes oriented and inclined in the arrangement best to perform a perfect washing of the panels themselves

Scendendo più nel dettaglio e con riferimento anche alla figura 4, lo snodo servo-azionato (5) comprende due perni di snodo (5B,5C), con rispettivi assi di rotazione (X,Z) per realizzare due gradi di libertà di movimento della struttura porta- spazzole (15) - e quindi dell'asse di rotazione delle spazzole (4A,4B) - rispetto all'estremità del ramo telescopico (3B) del braccio articolato (3), così da permettere una grande flessibilità neH'orientamento delle spazzole. Going into more detail and with reference also to figure 4, the servo-operated joint (5) includes two articulation pins (5B, 5C), with respective axes of rotation (X, Z) to achieve two degrees of freedom of movement of the brush holder structure (15) - and therefore of the rotation axis of the brushes (4A, 4B) - with respect to the end of the telescopic branch (3B) of the articulated arm (3), so as to allow great flexibility in the orientation of the brushes.

La rotazione attorno al perno di snodo (5C) consente di conferire alla struttura porta- spazzole (15) la direzione ritenuta più conveniente durante la fase di lavaggio; essendo evidente che preferibilmente si tende a disporre gli assi di rotazione delle spazzole (4A,4B) in direzione perpendicolare al senso di avanzamento della struttura (15) al di sopra dei pannelli. The rotation around the articulation pin (5C) allows to give the brush holder structure (15) the direction considered most convenient during the washing phase; it being evident that the rotation axes of the brushes (4A, 4B) preferably tend to be arranged in a direction perpendicular to the direction of advancement of the structure (15) above the panels.

La rotazione attorno al perno di snodo (5C) è attuabile mediante razionamento di un apposito cilindro idraulico (6C). Rotation around the pivot pin (5C) can be achieved by rationing a special hydraulic cylinder (6C).

La rotazione attorno al perno di snodo (5B) è invece attuabile mediante razionamento di un apposito e distinto cilindro idraulico (6B) e serve per conferire alla struttura portaspazzole (15) una inclinazione pari a quella dei pannelli, in maniera tale che gli assi di rotazione delle spazzole (4A,4B) si dispongano parallelamente al piano inclinato di giacenza dei pannelli da lavare. The rotation around the pivot pin (5B) is instead achievable by rationing a special and distinct hydraulic cylinder (6B) and is used to give the brush holder structure (15) an inclination equal to that of the panels, so that the axes of rotation of the brushes (4A, 4B) are arranged parallel to the inclined plane of storage of the panels to be washed.

Tornando al braccio articolato (3), si fa presente che tra la torretta (3A) ed il suo ramo a sbalzo (3B) è previsto un primo attuatore (10A), preferibilmente idraulico, mediante il quale è possibile ribaltare su un piano verticale il ramo a sbalzo (3B), il quale comprende un secondo attuatore (10B) per determinare l'allungamento o l'accorciamento del braccio telescopico (3B) a seconda delle esigenze operative. Returning to the articulated arm (3), it should be noted that between the turret (3A) and its cantilevered branch (3B) there is a first actuator (10A), preferably hydraulic, by means of which it is possible to overturn the cantilever branch (3B), which comprises a second actuator (10B) to determine the lengthening or shortening of the telescopic arm (3B) according to the operating requirements.

Si precisa inoltre che sulla struttura porta- spazzole (15) sono installati alcuni sensori di prossimità (S), i cui segnali vengono utilizzati per mantenere costante la distanza tra la superficie da lavare e il piano di giacenza dei due assi di rotazione delle spazzole (4A,4B). It should also be noted that some proximity sensors (S) are installed on the brush-holder structure (15), whose signals are used to keep the distance between the surface to be washed and the surface of the two axes of rotation of the brushes constant ( 4A, 4B).

Durante il funzionamento del dispositivo (1) le spazzole (4A,4B) vengono orientate in modo da effettuare una pulizia ottimale dei pannelli solari da pulire; tale orientamento avviene in modo semplice e servo-assistito, grazie agli attuatoli anzidetti (6B,6C,10A,10B) così che l'operazione di pulizia è relativamente veloce. During the operation of the device (1) the brushes (4A, 4B) are oriented so as to perform an optimal cleaning of the solar panels to be cleaned; this orientation takes place in a simple and servo-assisted way, thanks to the aforementioned actuators (6B, 6C, 10A, 10B) so that the cleaning operation is relatively fast.

Sono così conseguiti gli scopi sopra menzionati. The above mentioned purposes are thus achieved.

Sono poi previste numerose varianti e/o perfezionamenti a quanto sino ad ora descritto, tutte da intendersi alla portata del tecnico del ramo alla luce degli insegnamenti sin qui fomiti. Numerous variations and / or improvements to what has been described up to now are also envisaged, all to be understood within the reach of the person skilled in the art in the light of the teachings provided up to now.

Ad esempio, in linea generale, potrebbe essere prevista una sola spazzola rotante (4 A) in luogo delle due (4A,4B) sin qui descritte: questo comporta una efficacia ridotta, ma anche un minor costo ed un minor peso montato a sbalzo sul braccio (3), così che quest'ultimo potrebbe essere vantaggiosamente realizzato in modo meno massiccio e, quindi, meno costoso. For example, in general, only one rotating brush (4 A) could be provided in place of the two (4A, 4B) described up to now: this involves reduced efficiency, but also lower cost and lower weight mounted on the cantilever arm (3), so that the latter could advantageously be made in a less massive and, therefore, less expensive way.

Si accenna ora alle modalità di impiego del dispositivo (1) secondo il trovato. The methods of use of the device (1) according to the invention are now referred to.

È evidente che prima di avviare la trattrice che traina il telaio (2), l’operatore deve posizionare adeguatamente la struttura porta- spazzole (15) al di sopra del primo della fila di pannelli da lavare. It is clear that before starting the tractor that pulls the frame (2), the operator must adequately position the brush holder structure (15) above the first of the row of panels to be washed.

Questo primo posizionamento viene manualmente scelto dall’operatore che può contare sull’ausilio degli anzidetti cilindri idraulici (6B,6C) al fine di conferire la giusta inclinazione alla coppia di spazzole (4A,4B) rispetto al piano inclinato dei pannelli da lavare. This first positioning is manually chosen by the operator who can count on the aid of the aforementioned hydraulic cylinders (6B, 6C) in order to give the right inclination to the pair of brushes (4A, 4B) with respect to the inclined plane of the panels to be washed.

A questo punto l’operatore può avviare la trattrice per iniziare il ciclo di lavaggio, dopo aver commutato da manuale ad automatico il funzionamento della macchina che tramite i sensori posiziona automaticamente il corpo spazzola alla distanza impostata nel programma di gestione della macchina. At this point the operator can start the tractor to start the washing cycle, after switching the machine operation from manual to automatic which automatically positions the brush body at the distance set in the machine management program using the sensors.

Infatti grazie agli impulsi ricevuti dai sensori (S), viene modulata continuamente Γ alimentazione dei cilindri (10A,6C) riuscendo a mantenere costante detta prefissata distanza fra spazzole e superficie di lavaggio. In fact, thanks to the pulses received from the sensors (S), the supply of the cylinders (10A, 6C) is continuously modulated, managing to maintain a constant said predetermined distance between the brushes and the washing surface.

Claims

CLAIMS 1) Device (1) for cleaning solar panels characterized by the fact of understanding - a supporting frame (2) - an articulated arm (3) mounted on said frame (2) - at least one rotating brush (4 A) associated with said articulated arm (3) - feed pipes and dispensing nozzles respectively for feeding a flow of washing liquid towards said rotating brush (4A) and for delivering said flow of washing liquid in correspondence with said brush (4A). - actuated to determine the movement of said articulated arm (3) - a control unit for the manual or automatic control of all the actuators used by the device (1) 2) Device (1) according to the preceding claim, characterized in that it comprises a second rotating brush (4B) associated with said articulated arm (3) and placed side by side with said first rotating brush (4A). 3) Device (1) according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a brush-holder structure (15), associated with at least one brush (4A, 4B), said brush-holder structure (15) being coupled to said articulated arm (3) by means of an articulation (5), comprising at least two articulation pins (5B, 5C), orthogonal to each other and rotatable respectively to two axes (X, Z) so as to achieve two degrees of freedom of movement of said carrying structure. brushes (15) with respect to said articulated arm (3). 4) Device (1) according to claim 3, characterized by the fact that said joint (5) is servo-operated by actuating means, comprising two hydraulic cylinders (6B, 6C), each for said corresponding joint pins (5B, 5C). 5) Device (1), according to any one of the preceding claims, characterized in that said articulated arm (3) comprises a turret (3A) rotatably coupled to said frame (2) and a telescopic branch (3B) hinged cantilevered on said turret (3 A). 6) Device (1) according to claim 5, characterized in that a first actuator (10A) is provided between said turret (3A) and said branch (3B), while said telescopic branch (3B) comprises a second actuator (10B) to determine its extension variation. 7) Device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that said device comprises a tank (7) for a washing liquid arranged on said frame (2), said tank (7) being operatively connected to said power supply and dispensing nozzles. 8) Device (1) according to any one of the preceding claims, characterized by the fact that said frame (2) is made in the manner of a towable trolley being provided with at least two wheels (8) and a coupling rudder (9) to connect it to a tractor. 9) Device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that said brushes (4A, 4B) are equipped with respective drive motors (M1, M2), which are supported by the aforementioned brush-holder structure (15). 10) Device (1), according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises proximity sensors (S) supported by the brush-holder structure (15) and interfaced with said control unit in order to automatically modulate the power supply of said actuators (6C, 10A) in order to keep the predetermined distance between the brushes and the washing surface constant.