BR102021015893A2

BR102021015893A2 - Equipamento aspersor de fluido para lavagem de módulos fotovoltaicos

Info

Publication number: BR102021015893A2
Application number: BR102021015893-0A
Authority: BR
Inventors: Geraldo Luiz Dias
Original assignee: Geraldo Luiz Dias
Priority date: 2021-08-12
Filing date: 2021-08-12
Publication date: 2023-02-23
Also published as: WO2023015368A1

Abstract

Montado em um chassi (2) sustentado no terceiro ponto de um trator (3) agrícola, que na cavidade (4) superior recepciona pelo menos um reservatório (5) contendo água e/ ou fluido de limpeza/ arrefecimento, que é direcionado por meio de mangueiras (24) para bicos atomizadores (18) localizados no interior de um canhão (17) multidirecional direcionador, que emana uma nuvem de produto na direção dos painéis solares (P) potencializada para uma vazão de 50m/s graças ao fluxo de ar proveniente do duto (15) telescópico

Description

EQUIPAMENTO ASPERSOR DE FLUIDO PARA LAVAGEM DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS

Introdução

[0001] Refere-se o presente pedido de patente de Invenção de um "EQUIPAMENTO ASPERSOR DE FLUIDO PARA LAVAGEM DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS”, consiste em um equipamento compacto e movido que compreende um reservatório de água e/ ou outro fluido de limpeza/arrefecimento, no mesmo reservatório ou reservatório separado, um meio de bombeamento de água e/ou fluido de limpeza/arrefecimento para um canhão aplicador, com liberdade de movimentos, acoplado a um duto telescópico condutor de um fluxo de ar gerado por um ventilador centrífugo, que juntamente com a água e/ ou fluido de limpeza/arrefecimento, que extravasam pelos bicos atomizadores do referido canhão aplicador efetivam a limpeza dos módulos fotovoltaicos sem contato mecânico.

Campo de aplicação

[0002] O campo de aplicação da invenção é no segmento de geração de energia, mais especificamente na limpeza de módulos fotovoltaicos de médias e grandes usinas solar instaladas em solo, aproveitando o espaço entre módulos chamados de ruas, que tem como finalidade manter o distanciamento entre as fileiras para não ocasionar sombra entre os módulos propriamente ditos.

Convencimento

[0003] As usinas de energia solar fotovoltaicas terrestres reúnem pelo menos uma ordem de grandeza de milhares de painéis solares, a fim de terem capacidade produtiva suficiente para gerarem energia elétrica a preços competitivos. Tais painéis, além de ficarem expostos as intempéries ambientais e outros resíduos, ocupam considerável área nas usinas, o que demanda um sistema de limpeza sustentável e eficaz para não permitir a redução na produção energética, haja vista que sujidades nas superfícies dos painéis impedem a passagem da luz solar.

[0004] A limpeza periódica dos painéis solares é necessária, uma vez que a eficiência dos mesmos é influenciada, além das intempéries ambientais, pelo acúmulo de poeira, excrementos de pássaros, fungos, microorganismos, que também causam manchas e corrosão nos painéis, diminuindo também sua vida útil.

[0005] Neste contexto, novas tecnologias que venham tornar mais eficaz e rápida a limpeza de painéis solares, sem preterir a qualidade, são bem-vindas no segmento em questão.

Estado da técnica

[0006] As tecnologias para limpeza de painéis solares atuais têm em suas características principais o contato com o módulo para a limpeza e quando o fazem sem o contato não oferecem opções para limpeza com grande grau de sujidade, portanto não atendem as necessidades de médias e grandes usinas.

[0007] Os atuais sistemas conhecidos para a limpeza de superfícies de painéis solares são substancialmente de cinco tipos: (i) os que utilizam veículos puxando uma carreta tanque, para a mão de obra fazer a lavagem de forma braçal com o uso de vassouras e rodo; (ii) os que utilizam veículos providos de um braço mecânico que compreende uma escova rotativa e bicos pulverizadores; (iii) os que utilizam sistemas fixos de pulverização que funcionam em guias nos módulos; (iv) os sistemas com o direcionamento contínuo do líquido e, por último, (v) os que fazem uso de elementos como esguicho, suporte pan-tilt com dispositivo para impelir movimento ao esguicho, mecanismo de bombeamento, reservatório e painel de controle.

[0008] O primeiro sistema comtempla a utilização de tanques acoplados por carreta ao veículo para abastecer operários lavando módulos manualmente com vassouras e rodo, com o consumo excessivo de água. O contato mecânico com a poeira acumulada na superfície do módulo poderá ocasionar riscos/microfissuras que danificam a peça parcial ou totalmente ou então cause a perda da garantia. Neste modelo, para a limpeza dos módulos o sistema de geração de energia deve ser desligado por risco de choque elétrico.

[0009] O segundo sistema, contempla a utilização de veículos providos de um braço mecânico que compreende uma escova rotativa e bicos, como antecipado em EP 2295158. Estes sistemas apresentam como desvantagens quando do uso de escovas e água em contato com a poeira acumulada, tal como no primeiro sistema citado, causar riscos/microfissuras que podem inviabilizar o módulo, além de em alguns casos aplicar força excessiva no módulo causando quebra e inutilizando o módulo e a perda da garantia. Neste modelo, para a limpeza dos módulos o sistema deve ser desligado por risco de choque elétrico.

[0010] O terceiro sistema é representado por equipamentos fixos que funcionam em guias. Estes sistemas, que compreendem barras no qual estão montados esguichos ou escovas rotativas, adotam guias laterais fixas à estrutura de painéis ou para o telhado, ou que são fornecidos com sistemas de transporte tais como correias, correntes, atuadores lineares e cilindros para permitir o movimento paralelo das barras ao longo das estruturas de painéis. Alguns exemplos deste tipo são apresentados em WO2011/004411, DE 10 2010 025 845, EP 2048455 e KR20090090722. Um inconveniente encontrado em sistemas deste tipo reside na sua incapacidade de passar de uma fila de painéis para outro devido à estrutura e complexidade dos meios de guia. Isto os torna economicamente inviáveis para a aplicação em parques fotovoltaicos muito extensos. Esse sistema também utiliza o uso de escovas e água em contato com a poeira estacionada nos módulos proporcionando riscos/microfissuras, que podem inviabilizar os módulos com a perda da garantia. Neste modelo, para a limpeza dos módulos o sistema deve ser desligado por risco de choque elétrico.

[0011] O quarto sistema, de direcionamento contínuo do líquido de limpeza por meio de esguicho fixo, compreende mecanismo de controle, um tanque ou reservatório e sistemas injetores de pulverização para distribuir uma solução de limpeza para lavagem dos módulos de geração de energia solar de forma automatizada. Como exemplo, citam-se os documentos de patentes US20090545709 e US20100043851, referente a um sistema automatizado para a limpeza de uma pluralidade de módulos de geração de energia solar. Como limitação deste modelo de sistema tem-se a impossibilidade do aumento do alcance do conteúdo de limpeza, como, por exemplo, eixo de fila dupla de módulos, devido ao esguicho ser fixo.

[0012] O quinto sistema ajustado junto ás superfícies ou grupo de painéis solares a serem limpos de forma que fiquem fixos e, ao entrar em operação, os esguichos se movam horizontalmente e verticalmente permitindo maior alcance do fluido de limpeza e anulando a necessidade de presença humana nos momentos de limpeza. Como exemplo, cita-se o documento de patente BR 102017012952-7 A2. Vale ressaltar ainda que 0 suporte responsável pelos movimentos dos esguichos junto com toda a estrutura inventada o faz um sistema compacto. Como limitação deste modelo é a possibilidade de sombreamento do suporte dos esguichos sobre o painel solar em determinados horários do dia, diminuindo sua geração, necessidade de grandes reservatórios distribuídos e em vários pontos para grandes usinas, controle de água gasto por módulo e a não capacidade de limpeza de módulos com grande agressividade de sujidade já que não tem o auxílio do fluxo de ar. Ainda um ponto de desvantagem, por não haver acompanhamento da lavagem, é não refazer pontos não limpos pelo sistema e assim ocasionar diminuição na geração.

Objetivos da invenção

[0013] É objetivo da presente invenção propor um equipamento aspersor de fluido para limpeza de módulos fotovoltaicos sem contato mecânico com os painéis solares, autônomo no que tange a água de lavagem e/ ou fluido de limpeza/ arrefecimento e que por ser acoplado ao terceiro ponto do trator, possibilita o trânsito entre fileiras da usina solar e se necessário retorno pela mesma fileira;

[0014] É objetivo da presente invenção propor um equipamento aspersor de fluido para limpeza de módulos fotovoltaicos cuja combinação da aspersão da nuvem de água mais fluxo de ar e grau de liberdade de movimentação do canhão multidirecional aplicador (giro, vertical e obliqua), possibilita a remoção de sujidades, mesmo severas, dos painéis solares, de forma rápida, seguindo as recomendações dos fabricantes em relação aos cuidados com o produto;

[0015] É objetivo da presente invenção propor um equipamento aspersor de fluido para limpeza de módulos fotovoltaicos que opera sem necessidade de desligamento do sistema. Todo o manuseio se dá no solo, sem nenhum contato com os módulos fotovoltaicos, a limpeza se dá como se os módulos estivessem sendo lavados por uma chuva natural, com a diferença de estar com os jatos direcionados;

[0016] É objetivo da presente invenção propor um equipamento aspersor de fluido para limpeza de módulos fotovoltaicos de reduzida complexidade construtiva;

[0017] É objetivo da presente invenção propor um equipamento aspersor de fluido para limpeza de módulos fotovoltaicos de reduzido consumo de água, com cerca 1,2L/ módulo, buscando a continuidade do processo de geração de energia de forma sustentável na manutenção do sistema;

[0018] É objetivo da presente invenção propor um equipamento aspersor de fluido para limpeza de módulos fotovoltaicos que não interfere na luminosidade dos painéis solares, não causando sombreamento;

[0019] É objetivo da presente invenção propor um equipamento aspersor de fluido para limpeza de módulos fotovoltaicos que também se aplica no arrefecimento dos painéis solares devido as altas temperaturas que podem afetar a eficiência dos mesmos na geração da energia. Portanto, a limpeza por meio do uso de fluido, que se enquadra na presente invenção, também contribui no melhoramento do rendimento do painel no sentido de diminuir a temperatura deste;

[0020] É objetivo da presente invenção propor um equipamento aspersor de fluido para limpeza de módulos fotovoltaicos operado apenas por uma pessoa;

[0021] É objetivo da presente invenção propor um equipamento aspersor de fluido para limpeza de módulos fotovoltaicos de ótima relação custo x benefício.

Sumário da invenção

[0022] “EQUIPAMENTO ASPERSOR DE FLUIDO PARA LAVAGEM DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS”, trata de um equipamento que compreende pelo menos um reservatório de água e/ ou fluido de limpeza/ arrefecimento, reservatório junto ou separado, uma bomba hidráulica, um multiplicador de torque, um ventilador ligado a um duto telescópico que finda em um canhão multidirecional direcionador de ar com bicos atomizadores controlados por válvulas e manipuladores, o qual possui liberdade de movimentação vertical, radial e oblíqua. Para perfeito funcionamento, o equipamento faz uso do sistema hidráulico do trator que sustenta o chassi contendo os componentes e peças acima.

Descrição das figuras

[0023] Na sequência são apresentadas as figuras para melhor explicar o pedido de patente de forma ilustrativa e não limitativa:
Figura 1: Vista em perspectiva do equipamento aspersor de fluido para lavagem de módulos fotovoltaicos;
Figura 2: Vista em perspectiva invertida do equipamento aspersor de fluido para lavagem de módulos fotovoltaicos;
Figura 3: Vista em perspectiva explodida do equipamento aspersor de fluido para lavagem de módulos fotovoltaicos;
Figura 4: Vista anterior do equipamento aspersor de fluido para lavagem de módulos fotovoltaicos;
Figura 5: Vista posterior do equipamento aspersor de fluido para lavagem de módulos fotovoltaicos;
Figura 6: Vista lateral do equipamento aspersor de fluido para lavagem de módulos fotovoltaicos;
Figura 7: Vista lateral oposta do equipamento aspersor de fluido para lavagem de módulos fotovoltaicos;
Figura 8: Vista em corte do equipamento aspersor de fluido para lavagem de módulos fotovoltaicos;
Figura 9: Vista em perspectiva do equipamento aspersor de fluido para lavagem de módulos fotovoltaicos, montado em um trator;
Figura 10: Vista em perspectiva do equipamento aspersor de fluido para lavagem de módulos fotovoltaicos, ilustrando uso.

Descrição detalhada da invenção

[0024] O “EQUIPAMENTO ASPERSOR DE FLUIDO PARA LAVAGEM DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS”, objeto desta solicitação de patente de invenção é montado em um chassi (2) sustentado no terceiro ponto de um trator (3) agrícola, que na cavidade (4) superior recepciona pelo menos um reservatório (5) contendo água e/ ou fluido de limpeza/ arrefecimento, que é direcionado por meio de mangueiras (24) para bicos atomizadores (18) localizados no interior de um canhão (17) multidirecional direcionador, que emana uma nuvem de produto na direção dos painéis solares (P) potencializada para uma vazão de 50m/s graças ao fluxo de ar proveniente do duto (15) telescópico.

[0025] Mais particularmente, a invenção reivindicada trata de um equipamento (1) compacto, montado em um chassi (2) apropriado para acoplamento no terceiro ponto de um trator (3) agrícola, ou elemento de tração congênere. Na porção superior, o chassi (2) apresenta uma cavidade (4) para receber pelo menos um reservatório (5) de água e/ ou fluido de limpeza/ arrefecimento dos painéis solares (P), podendo ser no mesmo reservatório (5) ou em cavidades e reservatórios distintos (não demonstrados), ao passo que na porção inferior do chassi (2) se destaca uma bomba hidráulica (6), ligada por meio de eixo (7) à tomada de força (8) do trator (3) e a um multiplicador (9) de torque conectado por meios já conhecidos, preferencialmente polias (10) e correias (11), ao eixo de um ventilador (12) interno a uma carcaça (13), frontal e contígua ao reservatório (5), que quando acionado suas palhetas (14) geram um fluxo de ar na direção de um duto (15) telescópico, movimentado por um pistão hidráulico (16), que finda em um canhão (17) multidirecional aplicador da água e/ ou fluidos de limpeza/ arrefecimento à baixa pressão, contido (s) no (s) reservatório (s) (5), através dos bicos atomizadores (18) estrategicamente instalados em sua parede interna, que em contato com o fluxo de ar proveniente do duto (15) telescópico potencializa a nuvem com fluidos de limpeza/ arrefecimento para uma vazão de até 50m/s. O canhão (17) é multidirecional, pois além do deslocamento vertical (A) propiciado pela ação do pistão hidráulico (16) que efetiva o deslizamento entre pelo menos dois dutos concêntricos, também possui uma base (19) de giro 360° que perfaz o deslocamento horizontal (B), em que um motor hidráulico (20) faz movimentar um mecanismo de engrenamento e corrente (não demonstrado) e, por fim, o movimento vertical oblíquo (C) de até 60° viabilizado pela ação de um pistão hidráulico (21) atuado por um motor hidráulico (22).

[0026] A água e/ou fluido de limpeza/ arrefecimento são recalcados em baixa pressão até os bicos atomizadores (18) por meio de bomba (23), na porção inferior do chassi, acionada por polias (10) e correias (11) em que mangueiras (24) conduzem os fluidos até os bicos atomizadores (18), ao passo que a energia hidráulica provém do sistema hidráulico do trator (3) e é distribuída por mangueiras (25) de alta pressão para os sistemas de movimentação do canhão (17) multidirecional aplicador.

Claims

“EQUIPAMENTO ASPERSOR DE FLUIDO PARA LAVAGEM DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS”, montado em um chassi (2) apropriado para acoplamento no terceiro ponto de um trator (3) agrícola caracterizado por na cavidade (4) superior receber pelo menos um reservatório (5) de água e/ ou fluido de limpeza/ arrefecimento dos painéis solares (P); na porção inferior do chassi (2) uma bomba hidráulica (6), ligada por meio de eixo (7) à tomada de força (8) do trator (3) e a um multiplicador (9) de torque conectado por meios já conhecidos ao eixo de um ventilador (12) interno a uma carcaça (13) cujas palhetas (14) geram um fluxo de ar na direção de um duto (15) telescópico, movimentado por um pistão hidráulico (16), que finda em um canhão (17) multidirecional aplicador da água e/ ou fluidos de limpeza/ arrefecimento à baixa pressão através dos bicos atomizadores (18), que em contato com o fluxo de ar potencializa a nuvem com fluidos de limpeza/ arrefecimento para uma vazão de até 50m/s.
“EQUIPAMENTO ASPERSOR DE FLUIDO PARA LAVAGEM DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS” de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pela água e fluidos de limpeza/ arrefecimento estarem no mesmo reservatório (5) ou em cavidades e reservatórios distintos.
“EQUIPAMENTO ASPERSOR DE FLUIDO PARA LAVAGEM DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS” de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pela ligação do eixo (7) do multiplicador de torque (9) ser por polias (10) e correias (11).
“EQUIPAMENTO ASPERSOR DE FLUIDO PARA LAVAGEM DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS” de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelos bicos atomizadores (18) estarem estrategicamente instalados na parede interna do canhão (17) multidirecional direcionador.
“EQUIPAMENTO ASPERSOR DE FLUIDO PARA LAVAGEM DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS” de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo canhão (17) é multidirecional apresentar deslocamento vertical (A) propiciado pela ação do pistão hidráulico (16); movimento horizontal (B) pela ação de uma base (19) de giro 360° atuada por um motor hidráulico (20) que faz movimentar um mecanismo de engrenamento e corrente; movimento vertical oblíquo (C) de até 60° viabilizado pela ação de um pistão hidráulico (21) atuado por um motor hidráulico (22).
“EQUIPAMENTO ASPERSOR DE FLUIDO PARA LAVAGEM DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS” de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo por uma bomba (23) acionada por polias (10) e correias (11) por meio de mangueiras (24) conduzir os fluidos até os bicos atomizadores (18).
“EQUIPAMENTO ASPERSOR DE FLUIDO PARA LAVAGEM DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS” de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo sistema hidráulico do trator (3) suprir por mangueiras (25) de alta pressão os sistemas de movimentação do canhão (17) multidirecional aplicador.