ITVI20110206A1 - Macchina per la pulizia di pannelli fotovoltaici e solari - Google Patents

Description

MACCHINA PER LA PULIZIA DI PANNELLI

FOTOVOLTAICI E SOLARI

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La presente invenzione si riferisce, in genere, ad una macchina per la pulizia di pannelli fotovoltaici e solari.

Più in particolare, l’invenzione riguarda una macchina elettrica di pulizia per pannelli solari, dotata di una piattaforma spostabile, sia in orizzontale che in verticale, sull’intera superficie del pannello ed utilizzabile anche come supporto per il personale di servizio atto ad effettuare operazioni di manutenzione e/o riparazione sia sui moduli danneggiati del pannello solare che sulla macchina stessa.

Con il termine pannello (o collettore) solare si intendono sistemi differenti di trasformazione dell’energia solare, quali il pannello solare termico, che usa l’energia del sole per riscaldare l’acqua o un altro fluido, generalmente per il riscaldamento dell’abitazione o dell’acqua sanitaria della casa, il pannello solare fotovoltaico, che usa celle solari per convertire l’energia del sole (radiazione elettromagnetica) in elettricità, grazie all’effetto fotovoltaico, il pannello solare ibrido, secondo cui un pannello solare termico à ̈ accoppiato con un pannello solare fotovoltaico, ed il solare termodinamico, che à ̈ una tecnologia atta a sfruttare l’energia solare per riscaldare un fluido e ad accumulare energia per la movimentazione di una turbina e per la generazione di energia elettrica.

In particolare, i pannelli solari fotovoltaici, che risultano generalmente formati da una serie di moduli fotovoltaici montati su supporti movimentati per l’inseguimento solare, sono dispositivi in grado di convertire l’energia solare direttamente in energia elettrica mediante l’effetto fotovoltaico e sono normalmente impiegati come generatori di corrente in un impianto fotovoltaico.

Ciascun modulo fotovoltaico risulta costituito da un sottile strato di semiconduttore (cella fotovoltaica) posto tra due vetri speciali oppure tra uno strato vetroso ed uno strato in materiale plastico (EVA), messo in sottovuoto ed inserito solitamente in una cornice di alluminio, che conferisce al modulo la rigidezza necessaria; inoltre, sul retro del modulo sono disponibili due cavi con relativi spinotti, che erogano energia elettrica continua.

I moduli fotovoltaici in commercio hanno una potenza nominale che varia tra 50 e 300 Watt e oltre, a seconda delle diverse tecnologie applicate e delle dimensioni dei pannelli stessi; inoltre, la superficie necessaria per erogare 1 kW di potenza à ̈ solitamente compresa tra 7 e 20 m<2>, a seconda della tipologia dell’impianto e dei moduli, nonché dell’ombreggiamento degli stessi durante le ore della giornata.

Come tutti i dispositivi installati all’aperto, anche i pannelli solari sono esposti a tutta una serie di rifiuti,quali insetti morti, foglie, muschi, resine, smog, polvere e sabbia, che ne sporcano la superficie ed a cui contribuiscono anche gli agenti atmosferici, tra cui il vento, la pioggia e la neve.

Tutto questo accumulo di sporcizia influisce negativamente sulle prestazioni dei pannelli solari, diminuendone sensibilmente l’efficacia; gli impianti fotovoltaici, infatti, subiscono, lungo il loro ciclo di vita, un calo delle prestazioni con perdite di energia prodotta dal 5% al 25% e oltre, molto spesso queste perdite sono causate dalla sporcizia che si accumula sui moduli dei pannelli.

Quindi, al fine di evitare ogni perdita di rendimento e garantire un funzionamento ottimale, nonché ottenere il vantaggio economico previsto, à ̈ necessario mantenere costantemente puliti i vetri dei pannelli, programmando interventi periodici di lavaggio.

Tali interventi di lavaggio vengono tuttora effettuati tramite macchine elettriche portatili per esterni, che producono, grazie ad opportuni sistemi filtranti, acqua pura, la quale à ̈ inviata sulla superficie del pannello per mezzo di lunghe aste, modulabili tra loro, che portano alle estremità una o più spazzole.

In tal modo, à ̈ possibile pulire la superficie del pannello direttamente da terra, con velocità di esecuzione del lavoro e senza rischi di rottura dei vari moduli fotovoltaici.

Tuttavia, tali macchine di pulizia di tipo tradizionale non consentono all’operatore di effettuare una contemporanea manutenzione del pannello fotovoltaico, in quanto operano esclusivamente da terra.

Inoltre, non consentono di utilizzare detergenti per la pulizia dei pannelli e presentano una altezza della spazzola limitata, che determina gravi inconvenienti soprattutto nel caso in cui sia necessario effettuare la pulizia della falda (per pannelli installati su tetti di abitazioni, fabbricati, ecc.).

Nell’ambito delle esigenze sopra menzionate, quindi, scopo della presente invenzione à ̈ quello di ovviare agli inconvenienti citati della tecnica nota e, in particolare, quello di realizzare una macchina per la pulizia di pannelli fotovoltaici e solari, che consenta di effettuare, oltre alla pulizia dei pannelli, una contemporanea manutenzione dell’impianto fotovoltaico, con eventuale sostituzione dei moduli fotovoltaici danneggiati.

Altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare una macchina per la pulizia di pannelli fotovoltaici e solari, che possa funzionare sia nelle ore diurne che in quelle notturne, al fine di non oscurare i pannelli durante il giorno e quindi ridurre l’efficienza energetica ed i guadagni del conto energetico.

Ulteriore scopo dell’invenzione à ̈ quello di indicare una macchina per la pulizia di pannelli solari, che risulti estremamente affidabile, efficace ed efficiente, nonché di semplice realizzazione ed estremamente vantaggiosa in termini di praticità, comodità, convenienza e resa energetica.

Questi e altri scopi sono raggiunti, nell’ambito della presente invenzione, da una macchina per la pulizia di pannelli fotovoltaici e solari secondo la rivendicazione 1 allegata; altre caratteristiche di dettaglio del dispositivo sono riportate nelle rivendicazioni dipendenti successive.

In modo vantaggioso, la macchina secondo l’invenzione prevede uno spostamento automatico di una spazzola, sia in orizzontale che in verticale, rispetto al pannello fotovoltaici e solare da trattare, in modo da poter erogare acqua e detergente in tempi diversi, al fine di ottenere una efficiente azione sgrassante del detergente, nonché una efficace operazione di risciacquo.

Inoltre, l’impiego di tale macchina consente di ridurre notevolmente i tempi per la pulizia e per la manutenzione del pannello fotovoltaico e solare, mantenendo al contempo le condizioni di sicurezza necessarie per l’effettuazione di tali operazioni.

Questi ed altri scopi e vantaggi appariranno in misura maggiore dalla descrizione che segue, relativa a una preferita forma esecutiva della macchina per la pulizia di pannelli fotovoltaici e solari, secondo la presente invenzione, fornita a titolo esemplificativo e preferito ma non limitativo, con l’ausilio delle allegate tavole di disegno, ove:

- la figura 1 mostra una prima vista prospettica della macchina per la pulizia di pannelli solari direttamente installata su un pannello fotovoltaico e solare, secondo la presente invenzione;

- la figura 2 mostra una seconda vista prospettica della macchina per la pulizia di pannelli fotovoltaici e solari di cui alla figura 1, secondo l’invenzione;

- la figura 3 mostra una vista in pianta parziale della macchina per la pulizia di pannelli fotovoltaici e solari di cui alla figura 1, secondo l’invenzione;

- la figura 4 mostra una vista prospettica parziale ed ingrandita di un dettaglio tecnico della macchina per la pulizia di pannelli fotovoltaici e solari di cui alla figura 1, secondo la presente invenzione.

Con riferimento alle figure menzionate, la macchina per la pulizia di pannelli fotovoltaici e solari, secondo la presente invenzione, comprende due incastellature o telai di guida 10, 11, che vengono fissati e/o appoggiati e/o collegati, eventualmente tramite staffe o piedini di sostegno 15, alla superficie 12 (costituita, per esempio, dalla falda di un tetto), su cui sono installati i moduli 13 del pannello fotovoltaico e solare 14 da trattare, rispettivamente in corrispondenza di due lati opposti paralleli del pannello fotovoltaico e solare stesso 14.

Ai telai di guida 10, 11 sono altresì vincolati scorrevolmente due ulteriori telai o incastellature 16, che risultano perpendicolari ai telai 10, 11 e che possono essere azionati in traslazione, secondo la direzione ed i versi individuati dalle frecce F, contemporaneamente ed in modo sincrono tra loro, tramite il motore di azionamento 21 e relativo motoriduttore.

La cinghia o catena dentata 17, posta sul telaio 10 e la cinghia o catena dentata 18, posizionata superiormente ad uno dei telai 16, sono impiegate per il passaggio dei cavi elettrici e delle tubazioni.

Il moto del motoriduttore connesso al motore 21 e, quindi, il moto dei due telai 16 à ̈ ulteriormente sincronizzato, tramite l’azionamento 19, al moto della piattaforma 20, azionata tramite il motore 22 e relativo motoriduttore, che à ̈ posta tra i telai 16 ed à ̈ scorrevole, tramite le pulegge 33 interagenti sui rispettivi tubolari 34, secondo una direzione perpendicolare rispetto alla direzione di spostamento dei telai 16 e secondo i versi delle frecce G.

La piattaforma 20 presenta tipicamente una larghezza sostanzialmente pari alla larghezza di ciascun modulo 13 del pannello solare 14.

La macchina secondo l’invenzione può essere connessa elettricamente alla rete elettrica a 230 Volt AC, oppure può essere prevista una versione funzionante con tensione di 24 Volt DC, con l’alimentazione fornita da batterie ricaricabili, poste nel contenitore di protezione 28, per mezzo di un impianto fotovoltaico ..

23 installato a bordo macchina e, in particolare, su almeno uno dei telai 10, 11.

Inoltre, la piattaforma 20 presenta una superficie ed una struttura atte alla portata di uno o due operatori 24, i quali possono lavorare in sicurezza al di sopra del pannello fotovoltaico e solare 14, anche nel caso in cui dovesse essere necessaria la sostituzione di uno o più moduli solari 13 eventualmente danneggiati.

A tal fine, ad almeno uno dei telai 16 Ã ̈ fissata una scaletta laterale 26, che consente agli operatori 24 di accedere e di poter scendere dalla piattaforma 20.

La piattaforma 20 Ã ̈ ulteriormente dotata di una protezione anti-caduta 25 per gli operatori 24 e di un pannello di controllo e comando, a disposizione degli operatori per poter azionare manualmente lo spostamento dei telai 16 e della piattaforma stessa 20.

Infine, la suddetta piattaforma 20 à ̈ altresì progettata al fine di poter effettuare operazioni di manutenzione e/o riparazione alla macchina stessa.

In tal modo, l’intera macchina di pulizia à ̈ spostabile sia in senso orizzontale che in senso verticale rispetto al pannello fotovoltaico e solare 14 ed il funzionamento della suddetta macchina à ̈ sostanzialmente il seguente.

A partire da una posizione iniziale, secondo cui i telai 16 sono mantenuti fissi in corrispondenza di uno dei lati del pannello solare 14 (posizione mostrata nelle figure 1-3 allegate), la piattaforma 20, sostenuta dal telaio 27 (mostrato in dettaglio nella figura 4 allegata), Ã ̈ mossa avanti e indietro (secondo la direzione delle frecce G) dal motore 22.

In particolare, al telaio 27 à ̈ fulcrato un sostegno sagomato a U 29, che porta una spazzola o rullo di pulizia 30, il quale à ̈ coperto da una protezione 31 contro lo spargersi degli schizzi d’acqua e della sporcizia in genere ed à ̈ mosso in rotazione (frecce H di figura 4), per mezzo del motore di azionamento 32, direttamente sul modulo 13 del pannello fotovoltaico e solare 14.

Dunque, durante la movimentazione del telaio o carrello di supporto 27 della piattaforma 20 lungo la direzione G e, in particolare, durante la movimentazione del suddetto telaio 27 a partire dal telaio 11 sino a giungere al telaio 10 o viceversa, la spazzola di pulizia 30 risulta sollevata rispetto alla superficie del modulo 13 del pannello solare 14 (grazie all’azionamento dei pistoni 35, che determinano una rotazione verso l’alto dei bracci del sostegno 29) e, attraverso un opportuno sistema di convogliamento, viene erogata una opportuna quantità di detergente su tutti i moduli 13 posti in fila sul pannello solare 14. In tal modo, viene dato il giusto tempo di contatto per l’azione sgrassante del detergente, in quanto lo stesso viene rimosso tramite l’erogazione di acqua, che affluisce da opportuni ugelli sulla stessa fila di moduli 13 trattati con il detergente.

In particolare, la suddetta operazione di risciacquo avviene con una contemporanea azione meccanica di pulizia della spazzola 30 (ora azionata verso il basso per mantenersi a contatto con la superficie dei moduli 13), durante la movimentazione della piattaforma 20 fra i telai 16 in verso contrario a quello precedente.

L’operazione di pulizia può essere poi completata sull’intero pannello fotovoltaico e solare 14, traslando i telai 16 lungo la direzione F, in modo da compiere, per ogni traslazione effettuata, le azioni di erogazione del detergente e di risciacquo con contemporanea pulizia della spazzola 30 per ciascuna fila di moduli 13 del pannello solare 14.

Le movimentazioni dei telai 16 e della piattaforma 20 rispettivamente lungo le direzioni F e G possono essere programmate mediante specifico software e, quindi, automatizzate, così come à ̈ possibile effettuare le suddette operazioni a seguito di comandi manuali che sono a disposizione degli operatori 24 direttamente sulla piattaforma 20, in posizione prospiciente alla protezione anti-caduta 25.

Si à ̈ così verificato, da quanto descritto, come la macchina di pulizia secondo l’invenzione consenta di ridurre drasticamente i tempi per una perfetta pulizia e per una corretta manutenzione, in completa sicurezza, dei pannelli fotovoltaici e solari.

Inoltre, grazie all’impiego della macchina di cui sopra, non vi sono limitazioni né in merito alla tipologia di alimentazione (da rete elettrica oppure tramite batterie ricaricabili tramite celle solari) né in merito alle superfici ove sono installati i pannelli solari; in particolare, non si hanno limitazioni all’altezza della superficie di falda da pulire, nel caso in cui i pannelli fotovoltaici e solari siano installati sul tetto di una abitazione o di un fabbricato in genere.

Infine, la macchina secondo l’invenzione, a differenza dei sistemi di pulizia di tipo noto, può funzionare anche durante le ore notturne, in tal modo evitando di oscurare i moduli del pannello solare durante il giorno e, quindi, contribuendo ad aumentare il guadagno del conto energia per l’utilizzatore.

Dalla descrizione effettuata si à ̈ così constatato come le caratteristiche tecniche della macchina per la pulizia di pannelli fotovoltaici e solari, oggetto della presente invenzione, offrano numerosi, importanti ed evidenti vantaggi, quali quelli menzionati in precedenza.

E’ chiaro, infine, che numerose varianti possono essere apportate alla macchina di pulizia in questione, senza per questo uscire dai principi di novità insiti nell’idea inventiva, così come à ̈ chiaro che, nella pratica attuazione dell’invenzione, i materiali, le forme e le dimensioni dei dettagli illustrati potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e gli stessi potranno essere sostituiti con altri tecnicamente equivalenti.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina per la pulizia di pannelli fotovoltaici e solari (14), caratterizzata dal fatto di comprendere almeno due primi telai di guida (10, 11), connessi ad almeno una superficie (12) su cui sono installati i moduli (13) di almeno un pannello solare (14) da pulire, detti primi telai di guida (10, 11) essendo posti in corrispondenza di lati paralleli ed opposti di detto pannello solare (14) ed a detti primi telai di guida (10, 11) essendo altresì vincolati scorrevolmente almeno due ulteriori telai (16), perpendicolari a detti primi telai di guida (10, 11) ed azionabili in traslazione, a cui à ̈ scorrevolmente connessa almeno una piattaforma (20) avente una struttura di sostegno (27, 29), atta alla portata di almeno un operatore (24) ed alla quale à ̈ fulcrata almeno una spazzola o rullo di pulizia (30).
2. 2. Macchina come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti due ulteriori telai (16) sono azionabili in traslazione, contemporaneamente ed in modo sincrono tra loro, secondo almeno una prima direzione (F) di spostamento, che risulta perpendicolare alla direzione (G) di scorrimento di detta piattaforma (20).
3. 3. Macchina come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti due ulteriori telai (16) sono azionabili tramite motori (21), associati a relativi motoriduttori, il cui moto à ̈ sincronizzato con il moto di ulteriori motori (22), associati a rispettivi motoriduttori, atti ad azionare detta piattaforma (20).
4. 4. Macchina come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta macchina à ̈ alimentata elettricamente dalla rete elettrica oppure da batterie di alimentazione, ricaricabili tramite un impianto fotovoltaico (23) installato a bordo macchina.
5. 5. Macchina come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che ad almeno uno di detti due ulteriori telai (16) Ã ̈ fissata almeno una scaletta (26), che consente agli operatori (24) di poter accedere e/o scendere da detta piattaforma (20).
6. 6. Macchina come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta piattaforma (20) à ̈ dotata di una protezione anti-caduta (25) per gli operatori (24) e di un pannello di controllo e comando per l’azionamento manuale di detti ulteriori telai (16) e di detta piattaforma (20).
7. 7. Macchina come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta spazzola o rullo di pulizia (30) à ̈ coperta da almeno un elemento di protezione (31) contro lo spargersi degli schizzi d’acqua e della sporcizia in genere.
8. 8. Macchina come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta spazzola o rullo di pulizia (30) à ̈ mossa in rotazione (H) ed agisce direttamente su una serie di moduli (13) del pannello solare (14), contemporaneamente all’erogazione di acqua, durante almeno uno spostamento della piattaforma (20) tra detti telai di guida (10, 11).
9. 9. Macchina come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta spazzola o rullo di pulizia (30) à ̈ sollevata rispetto al pannello solare (14) ed una opportuna quantità di detergente à ̈ versata su una serie di moduli (13) del pannello solare (14), durante almeno uno spostamento della piattaforma (20) tra i telai di guida (10, 11).