WO2011128084A2 - Vorrichtung und verfahren für die reinigung von solaranlagen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren für die reinigung von solaranlagen Download PDF

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José CUEVAS HIDALGO
Dominik Hellen
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S2023/87—Reflectors layout
    • F24S2023/872—Assemblies of spaced reflective elements on common support, e.g. Fresnel reflectors
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a
  • Cleaning device for cleaning solar elements of a solar system according to claim 1. It further relates to a solar power plant according to claim 12 and a method for cleaning solar elements according to claim 14.
  • the cleaning of the solar elements of such large systems presents a challenge for which there are various technical solutions.
  • the object of the present invention is a further technical solution for cleaning solar elements
  • CONFIRMATION COPY correspondingly arranged cleaning device and a method for cleaning the solar elements proposed.
  • the object of the invention is achieved by a
  • the cleaning device according to the invention has a
  • cleaning device refers to a device which is suitable for cleaning or washing a solar element.
  • the cleaning device can in various variants, for example, for dry cleaning and / or cleaning with at least one washing liquid or a
  • Cleaning agents are carried out: e.g. can the
  • Cleaning device a spray and / or
  • the cleaning device may further include means for peeling such as squeegee, peel-off and
  • transport device means a device for transporting the cleaning device to the solar element to be cleaned within a solar system.
  • Transport device a driverless transport device, which without active control of the on the
  • Transport device located vehicle driver can be driven along a route.
  • the driverless transport device is approached to a position of a solar element.
  • Control of the transport device can be done fully automatically or triggered and accompanied by the operator of the solar system.
  • the transport device can be made in one piece, in two parts or in several parts.
  • Transport device made in two parts and moved on rails in the solar system.
  • a first part is called
  • Carriage designated, a second part as Carrier means.
  • the carriage can for example be moved on a rail system on the ground within the solar system, the support means on rails on a support structure of the solar system.
  • a support structure designates a constructive, mechanical framework of the solar system, which is suitable for receiving and holding components of the solar system, in particular of solar elements.
  • the rail system may be attached to a support structure of the solar system.
  • the cleaning device may be releasably or permanently attached to the carrier device.
  • a releasable attachment can offer the advantage that the support means both only for the transport of the cleaning device, as well as only for the transport of solar elements or only to transport more
  • Facilities can be used for other tasks.
  • the transport device can be designed in such a way that all desired or desired functions can be performed simultaneously or equally.
  • the solubility of the cleaning device can be any solubility of the cleaning device.
  • the cleaning device has at least one position sensor in order to start the cleaning process at least indirectly.
  • Such position sensors can be constructed according to different physical principles of action. Examples of such operating principles are: optical sensors (e.g., photodiode arrays), inductive sensors, potentiometric sensors, capacitive sensors, Hall effect sensors,
  • Position sensors used to determine the position of the
  • a first position sensor for example, on the
  • Cleaning device is attached, can detect the position by detecting certain geometries or parts of the support structure.
  • a "geometry" on the support structure may include a hole, a bore, a recess or the like in the
  • a "part" on the support structure may be a
  • Fixing screw a bearing element or the like, which serves the attachment or storage of the solar element to the support structure.
  • the support device is stopped, for example.
  • a second position sensor which also at the
  • Cleaning device may be attached, such geometries (holes, recesses or the like) or parts (mounting screws, bearing elements or
  • Carrier device to be determined within the solar system. If a certain, predetermined position is achieved by detection of this second sensor, then with the help of the first sensor, the other
  • a further position sensor for the detection of the orientation of the solar element may be necessary.
  • the solar element may be oriented so that the
  • the orientation of the solar element with the further position sensor must first be detected and then reoriented accordingly, for example by means of a control for rotating the solar element.
  • a brush and an actuator are provided on the cleaning device. This actuator serves to position the brushes on the solar element.
  • actuatorics as used herein
  • the actuator system is constructed such that the brush is moved by means of a linear motor of the cleaning device to the solar element.
  • Further embodiments of an actuator system may be one of an electric motor, such as a stepper motor, driven shaft, nut or threaded spindle, which moves the brush to the solar element.
  • the cleaning device has a guide rail, along which at least one rotating brush is movable substantially perpendicular to the direction of movement of the transport device.
  • guide rail refers to a rail or rail system for guiding devices for cleaning the solar elements.
  • Device has at least one rotating brush.
  • other means of cleaning may be used, such as spraying and / or
  • Spraying devices sponges, wiper blades or
  • the guide rails can be designed as round rod guides, but they can also be used as
  • a rotating brush is guided by two rod guides along the longitudinal side of the solar element.
  • the rotating brush can be moved by an actuator from the cleaning device to the solar element.
  • the movement of the rotating brush can be superimposed on a longitudinal movement along the rail or the rail system.
  • Rotation axis of the rotating brush substantially perpendicular to the direction of movement of the transport device.
  • both rotated by 180 degrees brush assemblies for the cleaning process can be applied.
  • two cleaning devices are arranged side by side. Each of these two cleaning devices can be arranged on a carrier device. At this
  • Design of the carriage of the transport device must be designed so that both side by side
  • comb-like arranged brush elements with a comb direction transverse to the direction of movement of
  • Brushes are arranged such that at least up to an end position, an almost complete cleaning of the solar elements is possible. In this case, that can
  • Cleaning elements arranged to detect the end positions of the travel paths. By means of a control of the cleaning elements, a stop and a movement in the opposite direction of movement can thereby advantageously be initiated. Also, a new positioning in the starting position is possible.
  • the cleaning device has a container for
  • a cleaning agent can also be a
  • Washing liquid or the like may be contained in the container for the purpose of cleaning the solar elements.
  • a container for a cleaning agent may contain, for example, water as a washing liquid.
  • additives can be added to the water to achieve a better cleaning effect. Through the use of additives, the water volume can be reduced by the better cleaning effect. It is also possible that certain impurities of the solar elements can only be removed by certain additives.
  • the size of the container can be adapted to the size or number of solar elements to be cleaned. However, other factors may also be decisive in choosing the size of the containers, such as the size and carrying capacity of the transport device, the optimization of the travel paths within the solar system with respect to the
  • cleaning agent also depends on the variant in which the cleaning device is performed. Variants can brushes, spray and / or
  • Spraying devices sponges, wiper blades or
  • the aterial inches the container and thus also the weight of the container also depends on the choice of the cleaning agent.
  • this preferred embodiment has a
  • a conveyor may be a pump that the
  • the applied delivery pressure also called delivery height, depends on the hose geometry (length, diameter), the
  • Detergent and the cleaning device depending on whether a brush, a spray and / or
  • Spraying device or other device used becomes.
  • the delivery pressure usually much higher than, for example, when using a brush device.
  • the cleaning device has a collecting device for the
  • a collecting device for the cleaning agent may consist of a trough, gutter, shell or the like, which are arranged in particular below the cleaned solar elements.
  • the collected detergent can then be passed into a tank, for example passively by gravity or actively by means of a pump.
  • the collected detergent can then be
  • a treatment device refers to a device for the treatment of liquids or other media, usually for the purpose of reusing the medium.
  • the treatment may consist of a physical and / or chemical and / or biological treatment.
  • Impurities of certain particle sizes used which can also be carried out stepwise with different filter sizes. Both the filtrate (filtered liquid) and the filtered particles (filter cake) can be recycled. Also possible is a partial or
  • Organisms e.g. Microbes for decomposition or
  • Reprocessing may also provide for the recycled media to be used for other purposes. This can be the case if the quality of the treated media no longer meets the requirements for the cleaning agent. This could be possible, for example, if the pH of the filtrate was shifted by air contaminants in such a way that damage to the solar elements can not be ruled out. A possible chemical treatment can not be used for other reasons (costs, technology, environmental conditions etc.).
  • Solar elements was contaminated, after the preparation to use again for use as a cleaning agent.
  • the processing process filters sand grains and other particles.
  • the preparation can contain process steps to measure the quality of the treated medium and
  • the medium either a reuse, a reprocessing or another
  • the cleaning device has a closed circuit for the cleaning agent.
  • a closed circuit for the cleaning agent denotes a cycle in which the cleaning agent is largely reused. Only those parts of the cleaning agent which are contained in the filter cake and fed to another use are removed from the detergent circuit.
  • the solar elements are heliostats and the solar system is a Fresnel solar power plant.
  • a heliostat refers to a mirror that keeps the sunlight largely at the same, fixed point, largely independent of the change in the sun's position in the sky
  • a Fresnel solar power station is the name of a solar power plant where sunlight is spread over several solar panels
  • Heliostat is directed to an absorber.
  • This absorber which is often designed as an absorber tube, flows a fluid that is heated by the sunlight.
  • electricity from sunlight is generated by means of a heat engine.
  • the object of the invention is equally by an inventive solar power plant with an on the
  • the object of the invention is equally achieved by a method according to the invention for cleaning
  • the method according to the invention comprises moving
  • the method comprises setting at least one brush of the cleaning device against the surface to be cleaned
  • the method comprises starting the delivery of a cleaning agent to the brushes and / or the solar elements.
  • the method comprises that the cleaning position of the solar elements is a position in which a reflection surface of the
  • the method comprises detecting the soiling state and restarting the cleaning process when the
  • the detection of the pollution condition can be any one of the pollution condition.
  • the reference value can be defined as the intensity after cleaning
  • a predefined degree of soiling can likewise occur after a defined contamination and the following
  • Measuring the intensity of the reflection of incident light on the reflective surfaces can be determined.
  • FIG. 1 shows a cleaning device with a
  • Fig. 2 shows a carrier device on a carriage
  • Fig. 1 shows a cleaning device
  • Cleaning device 1 has two brush elements 3 and 3 on a support device, wherein the brush elements in the x direction on guide rails 5 are movable.
  • the brush elements 3 and 3 ' are comb-like configured perpendicular to the direction of travel (x-direction).
  • the brush elements 3 and 3 ' have opposite directions
  • Traversing directions with a start position in the middle of the travels.
  • the travel paths each extend to the end position at the ends of the carrier device.
  • the two brush elements 3 and 3 ' are each optimized to clean up to the edge or end area.
  • the brush elements 3 and 3 ' can be driven by electric motors, for example.
  • Position sensors 7 (shown here only by way of example at one position) can detect the end positions of the brush elements 3 and 3 'and corresponding control signals
  • the brush elements 3 and 3 ' can be moved by means of an actuator in the z-direction to be employed on the solar elements. Subsequently, the start of the
  • Fig. 2 shows a carriage 11, on which a
  • Carrier device 13 is suspended.
  • the carriage 11 is moved on a rail system 15 by means of rollers 17.
  • Position sensors 19 can detect the position of the carriage 11 within the solar system.
  • the solar elements to be cleaned at the
  • the carrier device 13 is displaceable on guide elements 23. Furthermore, a power supply system 25 is arranged on the vehicle 11, for example

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung (1) zur Reinigung von Solarelementen einer Solaranlage. Die Reinigungsvorrichtung (1) weist eine Transporteinrichtung auf, um die Reinigungsvorrichtung (1) an das zu reinigende Solarelement heranzufahren. Die Erfindung betrifft ferner ein Solarkraftwerk mit einer an einer Trägerkonstruktion angeordneten Reinigungsvorrichtung (1) sowie ein Verfahren zum Reinigen von Solarelementen, insbesondere Heliostaten.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren für die Reinigung von
Solaranlagen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Reinigungsvorrichtung zur Reinigung von Solarelementen einer Solaranlage gemäß Anspruch 1. Sie betrifft ferner ein Solarkraftwerk gemäß Anspruch 12 sowie ein Verfahren zum Reinigen von Solarelementen gemäß Anspruch 14.
Solarelemente von Solaranlagen müssen je nach
Verschmutzungsgrad gereinigt werden, um eine hohe
Energieausbeute der Sonneneinstrahlung zu erreichen. Je nach Umweltbedingungen und jeweiligem Standort der
Solaranlage verschmutzen die Solarelemente, beispielsweise Heliostaten, durch Sand, Staubpartikel in der Luft oder andere Ursachen.
Große Solaranlagen, seien es thermische Solarkraftwerke oder Photovoltaikanlagen, haben einen hohen Flächenbedarf, um einen großen Anteil der Sonneneinstrahlung nutzen zu können. Die gesamte Fläche überdeckt oft mehrere
zehntausend Quadratmeter. Die Reinigung der Solarelemente derart großer Anlagen stellt eine Herausforderung dar, für die es verschiedene technische Lösungen gibt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine weitere technische Lösung zur Reinigung von Solarelementen
vorzuschlagen. Ferner werden ein Solarkraftwerk mit einer
BESTÄTIGUNGSKOPIE entsprechend angeordneten Reingungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Reinigen der Solarelemente vorgeschlagen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine
Reinigungsvorrichtung zur Reinigung von Solarelementen gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung weist eine
Transporteinrichtung zum Heranfahren der
Reinigungsvorrichtung an das zu reinigende Solarelement auf .
Der Begriff Reinigungsvorrichtung, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet eine Einrichtung, welche zum Reinigen oder Waschen eines Solarelements geeignet ist.
Die Reinigungsvorrichtung kann in verschiedenen Varianten, beispielsweise zur Trockenreinigung und/oder zur Reinigung mit wenigstens einer Waschflüssigkeit oder einem
Reinigungsmittel ausgeführt werden: z.B. kann die
Reinigungsvorrichtung eine Sprüh- und/oder
Spritzeinrichtung, eine Bürsteneinrichtung, welche
beispielsweise gleichbleibend (Rotationsbewegung in
verschiedenen Achsrichtungen) und/oder überlagert mit einer Intervallbewegung rotieren kann, eine Bürsteneinrichtung in einer Linearbewegung und/oder überlagert mit einer
Intervallbewegung oder Schwämme mit unterschiedlichen
Porositäten und/oder aus unterschiedlichen Materialien, Wischblätter, Tücher, Schaber und dergleichen, je nach Verschmutzungsart und/oder Verschmutzungsgrad der zu reinigenden Elemente, ausgestattet sein. Die Reinigungsvorrichtung kann ferner Einrichtungen zum Abziehen, wie beispielsweise Rakel, Abziehleder und
dergleichen und/oder zum Trocknen, wie beispielsweise
Trockenwischen oder Trockenblasen, oder zum Absaugen der gereinigten Elemente aufweisen.
Der Begriff Transporteinrichtung, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet eine Einrichtung zum Transportieren der Reinigungsvorrichtung an das zu reinigende Solarelement innerhalb einer Solaranlage.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die
Transporteinrichtung eine fahrerlose Transporteinrichtung, welche ohne aktive Steuerung eines auf der
Transporteinrichtung befindlichen Fahrzeuglenkers entlang eines Laufweges gefahren werden kann. Insbesondere wird die fahrerlose Transporteinrichtung an eine Position eines Solarelementes herangefahren. Die Steuerung und/oder
Regelung der Transporteinrichtung kann vollautomatisch geschehen oder vom Bedienpersonal der Solaranalge ausgelöst und begleitet werden.
Durch das Vorsehen einer fahrerlosen Transporteinrichtung wird es möglich, die Reinigungsarbeiten an Solarelementen beispielsweise sogar vollautomatisch ablaufen zu lassen.
Die Transporteinrichtung kann einteilig, zweiteilig oder mehrteilig ausgeführt werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die
Transporteinrichtung zweiteilig ausgeführt und an Schienen in der Solaranlage bewegt. Ein erster Teil wird als
Laufwagen bezeichnet, ein zweiter Teil als Trägereinrichtung. Der Laufwagen kann beispielsweise auf einem Schienensystem am Boden innerhalb der Solaranlage bewegt werden, die Trägereinrichtung auf Schienen an einer Trägerkonstruktion der Solaranlage.
Eine Trägerkonstruktion bezeichnet ein konstruktives, mechanisches Gerüst der Solaranlage, welches zum Aufnehmen und Halten von Bauteilen der Solaranlage, insbesondere von Solarelementen, geeignet ist.
Das Schienensystem kann an einer Trägerkonstruktion der Solaranlage befestigt sein.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die
Reinigungsvorrichtung mit der Trägereinrichtung der
Transporteinrichtung verbunden.
Die Reinigungsvorrichtung kann lösbar oder unlösbar an der Trägereinrichtung befestigt sein.
Insbesondere kann eine lösbare Befestigung den Vorteil bieten, dass die Trägereinrichtung sowohl nur zum Transport der Reinigungsvorrichtung, als auch nur zum Transport von Solarelementen oder nur zum Transport weiterer
Einrichtungen für andere Aufgaben genutzt werden kann.
Selbstverständlich kann die Transporteinrichtung derart ausgestaltet sein, um alle angestrebten oder gewünschten Funktionen gleichzeitig bzw. gleichermaßen ausführen zu können .
Die Lösbarkeit der Reinigungsvorrichtung kann
unterschiedlich ausgestaltet sein, beispielsweise mittels Bolzen- oder Stiftverbindungen und/oder anderen lösbaren (Sicherungs-) elementen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Reinigungsvorrichtung wenigstens einen Positionssensor auf, um den Reinigungsvorgang zumindest mittelbar zu starten.
Ein „Positionssensor", wie er hierin vorzugsweise
eingesetzt wird, bezeichnet einen Sensor, der zur
Bestimmung einer Position der Reinigungsvorrichtung
innerhalb oder an der Solaranlage vorgesehen und ausgelegt ist .
Derartige Positionssensoren können nach unterschiedlichen physikalischen Wirkprinzipien aufgebaut sein. Beispiele derartiger Wirkprinzipien sind: optische Sensoren (z.B. Photodioden-Arrays ) , induktive Sensoren, potentiometrische Sensoren, kapazitive Sensoren, Hall-Effekt-Sensoren,
Rotationssensoren basierend auf optischen und/oder
mechanischen Prinzipien, piezo-elektrische Wandler und dergleichen .
In einer Ausgestaltung der Erfindung werden derartige
Positionssensoren dazu genutzt, die Position der
Reinigungsvorrichtung an einem zu reinigenden Solarelement zu bestimmen, um den Reinigungsvorgang zumindest mittelbar zu starten.
Ein erster Positionssensor, der beispielsweise an der
Reinigungsvorrichtung befestigt ist, kann die Position durch Detektion bestimmter Geometrien oder Teile an der Trägerkonstruktion erkennen. Eine „Geometrie" an der Trägerkonstruktion kann ein Loch, eine Bohrung, eine Aussparung oder dergleichen in der
Trägerkonstruktion sein, in der das Solarelement fixiert oder aufgehängt wurde.
Ein „Teil" an der Trägerkonstruktion kann eine
Befestigungsschraube, ein Lagerelement oder dergleichen sein, die der Befestigung oder Lagerung des Solarelementes an der Trägerkonstruktion dient.
Mithilfe von diesem ersten Positionssensor bzw. der
Auswertung der Signale dieses Sensors kann das Heranfahren der Trägereinrichtung, an der die Reinigungsvorrichtung befestigt oder aufgehängt ist, gesteuert werden. Wenn die Trägereinrichtung die Position zum Reinigungen des
Solarelementes erreicht hat, wird die Trägereinrichtung beispielsweise angehalten.
Ein zweiter Positionssensor, der auch an der
Reinigungsvorrichtung befestigt sein kann, kann derartige Geometrien (Löcher, Aussparungen oder dergleichen) oder Teile (Befestigungsschrauben, Lagerelemente oder
dergleichen) an der Trägerkonstruktion zählen, während die Trägereinrichtung innerhalb der Solaranlage verfahren wird. Mit der Auswertung der Signale dieses zweiten Sensors kann die Anzahl der detektierten Geometrien oder Teile der
Trägereinrichtung innerhalb der Solaranlage bestimmt werden. Wenn eine bestimmte, vorgegebene Position durch Detektion dieses zweiten Sensors erreicht wird, kann anschließend mit Hilfe des ersten Sensors die weitere
Positionierung der Reinigungsvorrichtung zum Start des Reinigungsvorgangs erfolgen. Es ist auch möglich, dass die beschriebenen Funktionen des ersten und zweiten Sensors durch nur einen Sensor
ausgeführt werden.
Nach Erreichen und Positionieren der Reinigungsvorrichtung mithilfe der beschriebenen Positionssensoren kann ein weiterer Positionssensor für die Detektion der Ausrichtung des Solarelementes notwendig sein. Das Solarelement kann beispielsweise so ausgerichtet sein, dass die
Sonneneinstrahlung optimal genutzt wird. Für den
Reinigungsvorgang kann hingegen eine andere Position notwendig sein, beipielsweise wenn die
Reinigungsvorrichtung von unten an das Solarelement
herangeführt werden soll. Dazu muss die Ausrichtung des Solarelementes mit dem weiteren Positionssensor zunächst deteketiert und anschließend beispielsweise mittels einer Ansteuerung zur Drehung des Solarelementes entsprechend neu ausgerichtet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Bürste und eine Aktorik an der Reinigungsvorrichtung vorgesehen. Diese Aktorik dient der Positionierung der Bürsten an das Solarelement.
Der Begriff Aktorik, wie er hierin verwendet wird,
bezeichnet das Erzeugen einer mechanischen Bewegung mittels eines Aktors, der elektronische Signale in eine mechanische Bewegung umsetzt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Aktorik derart aufgebaut, dass die Bürste mittels eines Linearmotors von der Reinigungsvorrichtung an das Solarelement herangefahren wird. Weitere Ausgestaltungen einer Aktorik können eine von einem elektrischen Motor, z.B. einem Schrittmotor, angetriebene Welle, Mutter oder Gewindespindel sein, die die Bürste an das Solarelement heranfährt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Reinigungsvorrichtung eine Führungsschiene auf, entlang der mindestens eine rotierende Bürste im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Transporteinrichtung bewegbar ist .
Der Begriff Führungsschiene, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet eine Schiene oder ein Schienensystem zum Führen von Einrichtungen zum Reinigen der Solarelemente. Diese
Einrichtung weist mindestens eine rotierende Bürste auf. Es können jedoch auch andere Einrichtungen zum Reinigen verwendet werden, wie beispielsweise Sprüh- und/oder
Spritzeinrichtungen, Schwämme, Wischblätter oder
dergleichen.
Die Führungsschienen können als Rundstangenführungen ausgeführt, sie können jedoch auch als
Profilschienensystem, Käfigschienensystem oder dergleichen ausgeführt sein.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine rotierende Bürste durch zwei Stangenführungen entlang der Längsseite des Solarelementes geführt. Die rotierende Bürste kann dabei durch eine Aktorik von der Reinigungsvorrichtung an das Solarelement heranbewegt werden. Die Bewegung der rotierenden Bürste kann dabei einer Längsbewegung entlang der Schiene oder des Schienensystems überlagert sein. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform mit
mindestens einer rotierenden Bürste verläuft die
Rotationsachse der rotierenden Bürste im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Transporteinrichtung.
Dabei können beide um 180 Grad gedrehte Bürstenanordnungen für den Reinigungsvorgang angewendet werden. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden zwei Reinigungsvorrichtungen nebeneinander angeordnet. Jede dieser beiden Reinigungsvorrichtungen kann auf jeweils einer Trägereinrichtung angeordnet sein. Bei dieser
Ausgestaltung muss der Laufwagen der Transporteinrichtung derart ausgelegt werden, dass beide nebeneinander
angeordneten Reinigungsvorrichtungen, also die doppelte Breite gegenüber einer einfachen Anordnung, auf dem
Laufwagen befestigt werden können. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der
Reinigungsvorgang der Solarelemente verbessert werden kann. Bei der Anwendung nicht rotierender Bürsten, also
beispielsweise kammartig angeordnete Bürstenelemente mit einer Kammrichtung quer zur Bewegungsrichtung der
Reinigungsvorrichtung, kann es möglich sein, das die
Bürsten die Solarelemente nicht bis zu den beiden
Endpositionen der Bewegungsrichtung reinigen können, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Allerdings können die
Bürsten derart angeordnet werden, dass zumindest bis zu einer Endposition eine nahezu vollständige Reinigung der Solarelemente möglich ist. In diesem Fall kann das
Solarelement dann nahezu vollständig gereinigt werden, wenn die beiden parallel angeordneten Bürsten, ausgehend von einer Startposition in der Mitte der Reinigungsvorrichtung, gegenläufig bis zur jeweiligen Endposition verfahren werden . Weitere Positionssensoren können an den verfahrbaren
Reinigungselementen angeordnet sein, um die Endpositionen der Verfahrwege zu detektieren. Mittels einer Steuerung der Reinigungselemente kann dadurch vorteilhaft ein Stopp und ein Bewegen in die entgegengesetzte Bewegungsrichtung veranlasst werden. Auch eine erneute Positionierung in der Startposition ist möglich.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Reinigungsvorrichtung einen Behälter für ein
Reinigungsmittel mit einer Fördereinrichtung für das
Reinigungsmittel auf.
Anstatt einem Reinigungsmittel kann gleichfalls eine
Waschflüssigkeit oder dergleichen in dem Behälter zum Zweck der Reinigung der Solarelemente enthalten sein.
Ein Behälter für ein Reinigungsmittel kann beispielsweise Wasser als Waschflüssigkeit enthalten. Weiterhin können Zusatzstoffe zu dem Wasser hinzugefügt werden, um einen besseren Reinigungseffekt zu erzielen. Durch die Verwendung von Zusatzstoffen kann durch den besseren Reinigungseffekt auch das Wasservolumen verringert werden. Ebenfalls ist es möglich, dass bestimmte Verunreinigungen der Solarelemente erst durch bestimmte Zusatzstoffe entfernt werden können.
Anstatt Wasser können auch andere Reinigungsmittel
verwendet werden, die je nach Materialien der
Solarelemente, den auftretenden Verschmutzungen, dem möglichen Einsatz einer Wiederaufbereitungsanlage, der Verfügbarkeit eines Reinigungsmittels oder dergleichen ausgewählt werden. Die Größe der Behälter kann der Größe bzw. Anzahl der zu reinigenden Solarelemente angepasst werden. Es können jedoch auch andere Faktoren bei der Wahl der Größe der Behälter entscheidend sein, wie beispielsweise der Größe und Tragkraft der Transporteinrichtung, der Optimierung der Verfahrwege innerhalb der Solaranlage bezüglich der
Wiederbefüllmöglichkeiten der Behälter oder dergleichen.
Die Wahl des Reinigungsmittels hängt auch davon ab, in welcher Variante die Reinigungsvorrichtung ausgeführt wird. Varianten können Bürsten, Sprüh- und/oder
Spritzeinrichtungen, Schwämme, Wischblätter oder
dergleichen sein.
Die aterialwahl der Behälter und damit auch das Gewicht der Behälter hängt auch von der Wahl des Reinigungsmittels ab .
Weiterhin weist diese bevorzugte Ausführungsform eine
Fördereinrichtung für das Reinigungsmittel auf.
Eine Fördereinrichtung kann eine Pumpe sein, die das
Reinigungsmittel aus dem Behälter beispielsweise durch einen Schlauch zur Reinigungsvorrichtung fördert. Der aufzubringende Förderdruck, auch Förderhöhe genannt, hängt von der Schlauchgeometrie (Länge, Durchmesser) , dem
Reinigungsmittel und der Reinigungsvorrichtung ab, je nachdem, ob eine Bürste, eine Sprüh- und/oder
Spritzeinrichtung oder eine sonstige Einrichtung verwendet wird. Bei einer Sprüh- und/oder Spritzeinrichtung ist der Förderdruck; in der Regel deutlich höher als beispielsweise bei der Verwendung einer Bürsteneinrichtung. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Reinigungsvorrichtung eine Auffangvorrichtung für das
Reinigungsmittel nach der Reinigung auf.
Eine Auffangvorrichtung für das Reinigungsmittel kann aus einer Wanne, Rinne, Schale oder dergleichen bestehen, die insbesondere unterhalb der gereinigten Solarelemente angeordnet sind. Das aufgefangene Reinigungsmittel kann anschließend in einen Tank geleitet werden, beispielsweise passiv schwerkraftbedingt oder aktiv mittels einer Pumpe.
Das aufgefangene Reinigungsmittel kann anschließend
entsorgt, wiederverwendet oder teils entsorgt und teils wiederverwendet werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die
Reinigungsvorrichtung eine Aufbereitungsvorrichtung für das Reinigungsmittel auf.
Eine Aufbereitungsvorrichtung bezeichnet eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Flüssigkeiten oder anderen Medien, in der Regel zum Zweck der Wiederverwendung des Mediums.
Die Aufbereitung kann in einer physikalischen und/oder chemischen und/oder biologischen Aufbereitung bestehen.
Bei einer physikalischen Aufbereitung insbesondere mittels Filtration können Filter zur Stofftrennung von
Verunreinigungen bestimmter Partikelgrößen verwendet werden, die auch stufenförmig mit verschiedenen Filtergrößen ausgeführt werden können. Sowohl das Filtrat (filtrierte Flüssigkeit) als auch die gefilterten Partikel (Filterkuchen) können einer Wiederverwendung zugeführt werden. Ebenfalls möglich ist eine teilweise oder
vollständige Entsorgung der aufbereiteten Medien.
Bei einer chemischen Aufbereitung können beispielsweise giftige Substanzen mittels chemischer Reaktionen
neutralisiert werden.
Bei einer biologischen Aufbereitung können lebende
Organismen, z.B. Mikroben für eine Zersetzung oder
Umsetzung bestimmter Inhaltsstoffe eingesetzt werden.
Eine Aufbereitung kann auch vorsehen, die aufbereiteten Medien anderen Verwendungszwecken zuzuführen. Dies kann dann der Fall sein, wenn die Qualität der aufbereiteten Medien nicht mehr den Anforderungen an das Reinigungsmittel genügen. Dies könnte beispielsweise dann möglich sein, wenn der pH-Wert des Filtrats durch Luftverunreinigungen derart verschoben wurde, dass eine Schädigung der Solarelemente nicht ausgeschlossen werden kann. Eine mögliche chemische Aufbereitung kann aus anderen Gründen (Kosten, Technik, Umweltbedingungen etc.) nicht genutzt werden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, Wasser als Reinigungsmittel, das durch den Reinigungsvorgang der
Solarelemente verunreinigt wurde, nach der Aufbereitung wieder zur Verwendung als Reinigungsmittel zu nutzen. Durch den Aufbereitungsprozess werden beispielsweise Sandkörner und andere Partikel gefiltert. Die Aufbereitung kann Prozessschritte enthalten, um die Qualität des aufbereiteten Mediums zu messen und
anschließend das Medium entweder einer Wiederverwendung, einer nochmaligen Aufbereitung oder einer anderen
Verwendung zuzuführen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Reinigungsvorrichtung einen geschlossenen Kreislauf für das Reinigungsmittel auf.
Ein geschlossener Kreislauf für das Reinigungsmittel bezeichnet einen Kreislauf, bei dem das Reinigungsmittel weitgehend wiederverwendet wird. Lediglich diejenigen Teile des Reinigungsmittels, die in dem Filterkuchen enthalten sind und einer anderen Verwendung zugeführt werden, werden dem Reinigungsmittel-Kreislauf entzogen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Solarelementen um Heliostaten und bei der Solaranlage um ein Fresnel-Solarkraftwerk .
Ein Heliostat bezeichnet einen Spiegel, der das Sonnenlicht weitgehend unabhängig von der Änderung der Sonnenposition am Himmel immer auf den gleichen, ortsfesten Punkt
reflektiert .
Ein Fresnel-Solarkraftwerk bezeichnet ein Solarkraftwerk, bei dem das Sonnenlicht über mehrere angeordnete
Heliostaten auf einen Absorber gelenkt wird. In diesem Absorber, das oft als Absorberrohr ausgeführt wird, fliesst ein Fluid, das durch das Sonnenlicht erhitzt wird. Bei einem Solarkraftwerk, hier gleichbedeutend mit einem solarthermischen Kraftwerk, wird Strom aus Sonnenlicht mittels einer Wärme-Kraftmaschine erzeugt. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gleichermaßen durch ein erfindungsgemäßes Solarkraftwerk mit einer an der
Trägerkonstruktion der Heliostaten angeordneten
Reinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 12 gelöst. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die
Reinigungsvorrichtung unterhalb der Heliostaten angeordnet.
Dies hat den Vorteil, dass das Reinigungsmittel nach der Reinigung direkt nach unten in eine Auffangvorrichtung abfliessen kann. Verunreinigungen wie beispielsweise Sand fliessen direkt mit dem Reinigungsmittel ab.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gleichermaßen durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Reinigen von
Solarelementen, insbesondere Heliostaten, eines
Solarkraftwerkes gemäß Anspruch 14 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst das Bewegen
mindestens eines Solarelements in eine Reinigungsposition, das Heranfahren einer Reinigungsvorrichtung an mindestens ein Solarelement und das Starten des Reinigungsvorgangs.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren nach dem Heranfahren der Reinigungsvorrichtung an das Solarelement das Anstellen mindestens einer Bürste der Reinigungsvorrichtung an die zu reinigende Fläche des
Solarelements . In einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren nach dem Heranfahren der Reinigungsvorrichtung das Starten der Förderung eines Reinigungsmittels auf die Bürsten und/oder die Solarelemente.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren, dass die Reinigungsposition der Solarelemente eine Position ist, in der eine Reflexionsfläche der
Solarelemente senkrecht nach unten weist.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren das Detektieren des Verschmutzungszustandes und ein erneutes Starten des Reinigungsvorgangs, wenn der
Verschmutzungsgrad über einem vordefinierten
Verschmutzungsgrad liegt.
Das Detektieren des Verschmutzungszustandes kann
beispielsweise durch Sensoren erfolgen, die die Intensität der Reflexion von einfallendem Licht auf die
Reflexionsflächen messen. Als Referenzwert kann diejenige Intensität festgelegt werden, die nach dem Reinigen
gemessen wird.
Ein vordefinierter Verschmutzungsgrad kann gleichfalls nach einer definierten Verschmutzung und dem anschließenden
Messen der Intensität der Reflexion von einfallendem Licht auf die Reflexionsflächen bestimmt werden.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung bezeichnen identische Bezugszeichen gleiche oder identische Elemente. Fig. 1 zeigt eine Reinigungsvorrichtung mit einer
Trägereinrichtung; und
Fig. 2 zeigt eine Trägereinrichtung auf einem Laufwagen
Fig. 1 zeigt eine Reinigungsvorrichtung 1, die zur
Reinigung von Solarelementen geeignet ist. Die
Reinigungsvorrichtung 1 weist zwei Bürstenelemente 3 und 3 auf einer Trägereinrichtung auf, wobei die Bürstenelemente in x-Richtung an Führungsschienen 5 verfahrbar sind.
Die Bürstenelemente 3 und 3' sind kammartig senkrecht zur Verfahrrichtung (x-Richtung) ausgestaltet.
Die Bürstenelemente 3 und 3' haben gegenläufige
Verfahrrichtungen, mit einer Startposition in der Mitte de Verfahrwege. Die Verfahrwege verlaufen jeweils bis zur Endposition an den Enden der Trägereinrichtung.
Anschließend werden sie zur Startposition zurückgefahren. Die beiden Bürstenelemente 3 und 3' sind jeweils optimiert um bis in den Rand- bzw. Endbereich hin zu reinigen.
Die Bürstenelemente 3 und 3' können beispielsweise mit Elektromotoren angetrieben werden. Positionssensoren 7 (hier nur beispielhaft an einer Position dargestellt) können die Endpositionen der Bürstenelemente 3 und 3' detektieren und entsprechende Steuersignale an
Elektromotoren weiterleiten.
Auf bzw. an der Trägereinrichtung sind ein oder mehrere Reinigungsmittelreservoire 9 angeordnet. Die Bürstenelemente 3 und 3' können mittels einer Aktorik in z-Richtung verfahren werden, um an den Solarelementen angestellt zu werden. Anschließend wird der Start des
Wasch- oder Reinigungsvorgangs begonnen.
Fig. 2 zeigt ein Laufwagen 11, auf dem eine
Trägereinrichtung 13 aufgehängt ist. Der Laufwagen 11 wird auf einem Schienensystem 15 mittels Rollen 17 bewegt.
Positionssensoren 19 können die Position des Laufwagens 11 innerhalb der Solaranlage detektieren.
Die zu reinigenden Solarelemente werden an der
Trägerkonstruktion 21 der Solaranlage befestigt. Die Trägereinrichtung 13 ist an Führungselementen 23 verschiebbar. Weiterhin ist ein Energieversorgungssystem 25 auf dem Fahrzeug 11 angeordnet, um beispielsweise
Elektromotoren anzutreiben.

Claims

Reinigungsvorrichtung (1) zur Reinigung von
Solarelementen einer Solaranlage dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (1) eine
Transporteinrichtung aufweist, um die
Reinigungsvorrichtung (1) an das zu reinigende
Solarelement heranzufahren.
Reinigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (1) einen Positionssensor (7) aufweist, um den
Reinigungsvorgang zumindest mittelbar zu starten.
Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (1) mindestens eine Bürste (3) zur Reinigung der Solarelemente aufweist.
Reinigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürste (3) über eine Aktorik an das Solarelement anstellbar ist.
Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Reinigungsvorrichtung (1) eine Führungsschiene (5) aufweist, entlang der mindestens eine rotierende
Bürste im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Transporteinrichtung bewegbar ist. Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine rotierende Bürste vorgesehen ist, deren Rotationsachse im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Transporteinrichtung verläuft.
Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (1) einen Behälter für ein Reinigungsmittel (9) und eine Fördereinrichtung für das Reinigungsmittel aufweist.
Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (1) eine
Auffangvorrichtung für das Reinigungsmittel nach der Reinigung aufweist.
Reinigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (1) eine Aufbereitungsvorrichtung für das
Reinigungsmittel aufweist.
Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (1) einen geschlossenen Kreislauf für das Reinigungsmittel aufweist.
Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Solarelementen um Heliostaten und bei der Solaranlage um eine solarthermische Anlage und insbesondere um ein Fresnel-Solarkraftwerk handelt. Solarkraftwerk mit einer an einer Trägerkonstruktion der Heliostaten angeordneten Reinigungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche.
Solarkraftwerk nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (1) unterhalb der Heliostaten angeordnet ist.
Verfahren zum Reinigen von Solarelementen,
insbesondere Heliostaten, eines Solarkraftwerks mit den Schritten:
- Bewegen mindestens eines Solarelements in eine
Reinigungsposition,
- Heranfahren einer Reinigungsvorrichtung (1) an
mindestens ein Solarelement,
- Starten des Reinigungsvorgangs.
Verfahren zum Reinigen von Solarelementen einer
Solaranlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Heranfahren der Reinigungsvorrichtung (1) mindestens eine Bürste der Reinigungsvorrichtung (1) an die zu reinigende Fläche des Solarelements angestellt wird.
Verfahren zum Reinigen von Solarelementen einer
Solaranlage nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Heranfahren der Reinigungsvorrichtung (1) die Förderung eines
Reinigungsmittels auf die Bürsten (3, 3' ) und/oder die Solarelemente gestartet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsposition der
Solarelemente eine Position ist, in der eine
Reflexionsfläche der Solarelemente senkrecht nach unten weist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
gekennzeichnet durch den Schritt
- Detektieren des Verschmutzungszustands
und erneutes Starten des Reinigungsvorgangs, wenn der Verschmutzungszustand über einem vordefinierten
Verschmutzungsgrad liegt.
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