WO2017039426A1 - Système de nettoyage des capteurs solaires plans par pression d'eau - Google Patents

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WO2017039426A1
WO2017039426A1 PCT/MA2015/000030 MA2015000030W WO2017039426A1 WO 2017039426 A1 WO2017039426 A1 WO 2017039426A1 MA 2015000030 W MA2015000030 W MA 2015000030W WO 2017039426 A1 WO2017039426 A1 WO 2017039426A1
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cylinder
distribution network
attached
cleaning system
water
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PCT/MA2015/000030
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Inventor
Azzeddine LAKNIZI
Abdellatif BENABDELLAH
Anas EL MAÂKOUL
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Universite Internationale De Rabat
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/20—Cleaning; Removing snow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • B08B3/024—Cleaning by means of spray elements moving over the surface to be cleaned
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/10—Cleaning arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention is an automatic system for cleaning smooth surfaces. This is a system with purely mechanical operation. It is suitable for cleaning flat solar collectors and especially for flat solar water heaters.
  • the cleaning of the solar collectors is essential to keep an adequate yield.
  • a photovoltaic sensor in particular can see its performance reduced drastically if the surface does not let the solar radiation pass at a given place.
  • Several technologies for automated cleaning of solar photovoltaic farms have been developed to remedy this problem. However, all these technologies consume energy and are complex with a fairly high failure rate as they operate on electrical energy.
  • Our invention presents a cleaning system using only mechanical energy from the water pressure of the drinking water distribution network to carry out cleaning cycles by simply opening a valve or a tap.
  • the system is particularly suitable for solar water heaters with forced circulation since their installations generally provide for a water supply from the distribution network which can facilitate the installation of the system. That said, nothing prevents the use of the system in other types of planar sensors whether they are thermal or photovoltaic.
  • the cleaning system object of this invention is fixed directly on the flat surface of the sensor (1).
  • a windscreen wiper (2) is installed on one side along the sensor so that it touches the surface with slight pressure.
  • the broom (2) is attached to a hydraulic cylinder (3) which is perpendicular to it and whose width covers the width of the panel.
  • the hydraulic cylinder is slightly above the sensor and attached to its high side (4).
  • a conduit (6) equipped with watering holes which is fixed at the high end of the panel.
  • the hydraulic cylinder has two inlets (5) at its two lateral ends. These two inputs and the watering duct are connected to a hydraulic switching box (7).
  • the switching box (7) has an input connected to a valve (8) controlling the arrival of pressurized water from the distribution network.
  • a valve (8) controlling the arrival of pressurized water from the distribution network.
  • the valve opens, the water arriving from the inlet (8) pushes a cylinder (10) along a tube (11).
  • the tube (11) is connected to the water pipe coming from the valve (8) on one side. On the other side, it is closed with a spring (12) attached at its end. The other side of the spring is attached to the cylinder.
  • the movement of the cylinder is slowed down by the spring when the water under pressure enters.
  • the cylinder (10) is equipped with a cylindrical hole (13) in the middle which passes through it
  • 3 pipes (14) pass through the pipe on 3 connections, so that the hole coincides successively with the 3 connections when the cylinder is pushed by the incoming water pressure.
  • These 3 pipes are connected to a second input of the switching box (7) connected to the pressurized water distribution network (9).
  • the hole successively connects the inlet (9) with the watering duct, then the two ends of the hydraulic cylinder controlling the wiper blade.
  • Figure 1 provides an overview of the cleaning system installed on a planar sensor.
  • Figure 2 provides a side sectional view of the hydraulic switching box in the rest position when the valve is closed. No conduit is connected.
  • Figure 3 provides a side sectional view of the hydraulic switch box with the sprinkler duct connected.
  • Figure 4 provides a side sectional view of the hydraulic switch box with a conduit controlling the jack connected.

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Abstract

Le système de nettoyage de capteurs solaires plans (1) utilise uniquement la pression d'eau du réseau de distribution pour lancer un cycle de nettoyage du capteur (1). Le système est purement mécanique sans aucune composante électrique.

Description

Système de nettoyage des capteurs solaires plans par pression d'eau
Description
L'invention est un système automatique de nettoyage des surfaces lisses. Il s'agit d'un système au fonctionnement purement mécanique. Il est adapté au nettoyage des capteurs solaires plans et en particulier aux chauffe-eaux solaires plans.
Le nettoyage des capteurs solaires est essentiel pour garder un rendement adéquat. Un capteur photovoltaïque en particulier peut voir son rendement réduit drastiquement si la surface ne laisse plus passer le rayonnement solaire à un endroit donné. Plusieurs technologies de nettoyage automatisé des fermes solaires photovoltaïques ont ainsi été développées pour remédier à ce problème. Toutefois, toutes ces technologies sont consommatrices d'énergie et sont complexes avec un taux de défaillance assez important vu qu'elles fonctionnent à l'énergie électrique.
Même si les saletés n'ont pas un effet aussi drastique sur les capteurs thermiques solaires, leur cumule sur la surface du capteur diminue l'efficacité de l'échange thermique et se répercute sur une diminution importante du rendement. Les systèmes de nettoyage de ces capteurs thermiques sont peu nombreux et utilisent plus ou moins les mêmes techniques basées sur l'énergie électrique que pour les capteurs photovoltaïques. En particulier l'invention CN203432119U propose un tel système.
Notre invention présente un système de nettoyage utilisant uniquement l'énergie mécanique issue de la pression d'eau du réseau de distribution d'eau potable pour exécuter des cycles de nettoyage par simple ouverture d'une vanne ou d'un robinet. Le système est particulièrement adapté aux chauffe-eaux solaires avec circulation forcée vu que leurs installations prévoient en général une arrivée d'eau du réseau de distribution qui peut faciliter l'installation du système. Ceci dit, rien n'empêche l'utilisation du système dans d'autres types de capteurs plan qu'ils soient thermiques ou photovoltaïques.
Le système de nettoyage objet de cette invention est fixé directement sur la surface plane du capteur (1). Un balai essuie-vitre (2) est installé sur un côté le long du capteur de façon à ce qu'il touche la surface avec une légère pression. Le balai (2) est attaché à un vérin hydraulique (3) qui lui est perpendiculaire et dont la largeur couvre la largeur du panneau. Le vérin hydraulique est légèrement en dessus du capteur et fixé à son côté haut(4). En parallèle au vérin et occupant toute la largeur du panneau se trouve un conduit (6) équipé de trous d'arrosage qui est fixé à l'extrémité haute du panneau.
Le vérin hydraulique a deux entrées (5) à ses deux extrémités latérales. Ces deux entrées ainsi que le conduit d'arrosage sont reliés à un boitier de commutation hydraulique (7).
Le boitier de commutation (7) a une entrée reliée à une vanne (8) contrôlant l'arrivée de l'eau sous pression depuis le réseau de distribution. Lorsque la vanne s'ouvre, l'eau arrivant de l'entrée (8) fait pousser un cylindre (10) le long d'un tube (11). Le tube (11) est raccordé à la canalisation d'eau venant de la vanne (8) d'un côté. De l'autre côté, il est fermé avec un ressort (12) attaché à son extrémité. L'autre côté du ressort est attachée au cylindre. Ainsi le mouvement du cylindre est ralentit par le ressort lorsque l'eau sous pression entre.
Le cylindre (10) est équipé d'un trou cylindrique (13) en son milieu qui le traverse
latéralement. D'un autre côté, 3 canalisations (14) traversent le tube sur 3 raccordements, de façon à ce que le trou coïncide successivement avec les 3 raccordements lorsque le cylindre est poussé par la pression l'eau entrante. Ces 3 canalisations sont reliées à une deuxième entrée du boitier de commutation (7) reliée au réseau de distribution d'eau sous pression (9). Lors du mouvement du cylindre poussé par la pression d'eau et ralentit par le ressort, le trou raccorde successivement l'entrée (9) avec le conduit d'arrosage, puis les deux extrémités du vérin hydraulique contrôlant le balai essuie-vitre.
Lorsque la vanne est fermée, la pression d'eau diminue progressivement depuis l'entrée de la vanne grâce à une fuite contrôlée, ce qui inverse le mouvement du cylindre poussé par le ressort dans sa décompression et effectue un autre cycle inversé de nettoyage.
La figure 1 fournit une vue globale du système de nettoyage installé sur un capteur plan.
La figure 2 fournit une vue en coupe latérale du boitier de commutation hydraulique en position de repos lorsque la vanne est fermée. Aucun conduit n'est raccordé.
La figure 3 fournit une vue en coupe latérale du boitier de commutation hydraulique avec le conduit de d'arrosage raccordé.
La figure 4 fournit une vue en coupe latérale du boitier de commutation hydraulique avec un conduit contrôlant le vérin raccordé.

Claims

Revendications
1- Un système de nettoyage automatique de capteurs solaires plans caractérisé par une commande purement mécanique utilisant la pression d'eau du réseau de distribution.
2- Un système de nettoyage de capteurs solaires plans selon la revendication 1 caractérisé par un boîtier de commutation hydraulique (7) raccordé à deux entrées depuis le réseau de distribution d'eau et en sortie à un conduit d'arrosage et deux conduits de contrôle d'un vérin hydraulique (3).
3- Un système de nettoyage de capteurs solaires plans selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'une entrée du boitier de commutation (7) est reliée à une vanne (8) contrôlant l'arrivée de l'eau sous pression depuis le réseau de distribution. Un tube (11) est raccordé à la canalisation d'eau venant de la vanne (8) d'un côté. De l'autre côté, il est fermé avec un ressort (12) attaché à son extrémité. L'autre côté du ressort est attachée à un cylindre (10) contenu dans le tube. Le cylindre (10) est équipé d'un trou cylindrique (13) en son milieu qui le traverse latéralement. D'un autre côté, 3 canalisations (14) traversent le tube sur 3 raccordements, de façon à ce que le trou coïncide successivement avec les 3 raccordements lorsque le cylindre est poussé par la pression l'eau entrante. Ces 3 canalisations sont reliées à une deuxième entrée du boitier de commutation (7) reliée au réseau de distribution d'eau sous pression (9).
4- Un système de nettoyage de capteurs solaires plans selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé par un balai essuie-vitre (2) installé sur un côté le long du capteur de façon à ce qu'il touche la surface avec une légère pression. Le balai (2) est attaché à un vérin hydraulique (3) qui lui est perpendiculaire et dont la largeur couvre la largeur du panneau. Le vérin hydraulique est légèrement en dessus du capteur et fixé à son côté haut(4). En parallèle au vérin et occupant toute la largeur du panneau se trouve un conduit (6) équipé de trous d'arrosage qui est fixé l'extrémité haute du panneau.
PCT/MA2015/000030 2015-08-28 2015-12-23 Système de nettoyage des capteurs solaires plans par pression d'eau WO2017039426A1 (fr)

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