CZ305855B6 - Způsob a zařízení k ošetřování povrchu solárních panelů - Google Patents

Abstract

Vynález se týká způsobu ošetřování povrchu solárních panelů, zejména solárních panelů (P) fotovoltaických elektráren obsahující čištění povrchu a/nebo vytváření ochranné vrstvy na povrchu solárních panelů (P). Přitom se čištění povrchu a/nebo vytváření ochranné vrstvy na povrchu solárních panelů (P) provádí plynulým posuvem pracovních prostředků podél řady solárních panelů (P) jedním směrem od jednoho jejího okraje ke druhému, přičemž se při jednom posuvu pracovních prostředků podél řady solárních panelů (P) jedním směrem od jednoho jejího okraje ke druhému se ošetří alespoň jedna polovina výšky solárních panelů (P). Přitom čištění povrchu obsahuje alespoň čtyři za sebou následující kroky, kterými jsou smáčení povrchu solárního panelu (P) mycí kapalinou, mechanické působení na smáčený povrch, oplach povrchu vodou a sušení opláchnutého povrchu. Vynález se rovněž týká zařízení k ošetřování povrchu solárních panelů, zejména solárních panelů (P) fotovoltaických elektráren.

Description

Způsob a zařízení k ošetřování povrchu solárních panelů

Oblast techniky

Způsob ošetřování povrchu solárních panelů, zvláště solárních panelů fotovoltaických elektráren obsahující čištění povrchu a/nebo vytváření ochranné vrstvy na povrchu solárních panelů, při kterém se čištění povrchu a/nebo vytváření ochranné vrstvy provádí plynulým posuvem pracovních prostředků podél řady solárních panelů jedním směrem od jednoho jejího okraje ke druhému, přičemž se při jednom posuvu pracovních prostředků podél řady solárních panelů jedním směrem od jednoho jejího okraje ke druhému se ošetří alespoň jedna polovina výšky solárních panelů.

Zařízení k ošetřování povrchu solárních panelů, zvláště solárních panelů fotovoltaických elektráren, které obsahuje prostředky pro čištění povrchu a/nebo prostředky pro vytváření ochranné vrstvy na povrchu solárních panelů, které jsou uspořádány na univerzálním pojízdném nosném zařízení opatřeném vlastním pohonem pojezdu a obsahujícím přední a zadní závěs pro připojení neseného nářadí, přičemž obsahuje zásobník vody a zásobník čisticího prostředku, které jsou spřaženy s prostředky pro čištění povrchu, a/nebo obsahuje zásobník ochranného prostředku pro vytváření ochranné vrstvy na povrchu solárních panelů který je spřažen s prostředky pro vytváření ochranné vrstvy na povrchu solárních panelů.

Dosavadní stav techniky

Hledání obnovitelných zdrojů energie je v posledních letech spojeno s množstvím fotovoltaických elektráren, které se v relativně krátké době staly charakteristickou součástí krajiny. Bez ohledu na mnohdy rozporuplná hodnocení jejich přínosu je nutné se s jejich existencí smířit a zaměřit se na jejich efektivní využívání. K deklarovaným výhodám přímé přeměny sluneční energie v elektrickou patří nehlučný čistý provoz bez toxických odpadů. Jedním z aspektů uváděné krátké návratnosti nákladů vynaložených na instalaci fotovoltaické elektrárny a nízkých nákladů provozních byl bezúdržbový provoz. To se ovšem týká strojní a stavební údržby prostředků upevňujících fotovoltaické panely k zemi a elektrikářské údržby elektročásti. Praxe ukazuje, že povrch panelů není samočistitelný deštěm a větrem, jak se původně předpokládalo. Ulpívající nečistoty snižují postupně účinnost přeměny energie, pokles účinnosti může v průběhu dvou až tří let dosáhnout 20 i více procent. Taková ztráta výkonu elektrárny podstatně snižuje hospodárnost jejího provozu.

Současný stav techniky je z hlediska čištění solárních panelů fotovoltaických elektráren v podstatě omezen na automatické oplachovací systémy instalované stabilně pro celou rozlohu elektrárny, na čištění malými roboty připomínajícími domácí robotické vysavače prachu a na relativně primitivní ruční čištění.

Čištění automatickým oplachem podstatně zvyšuje náklady na pořízení elektrárny, přitom se nepoužívá mechanických čisticích prostředků a tento způsob lze v podstatě využít jen jako oplach náhradou za déšť při delších obdobích sucha.

Robotické čištění je při velké rozloze elektrárny zdlouhavé vzhledem k manipulaci s roboty, které jsou dosud konstrukčně i funkčně nedokonalé.

Ruční mytí s využitím příslušných chemických prostředků přináší dokonalé výsledky, je však velmi pracné, navíc pro velkou šířku jednoho pásu skloněných solárních panelů je velmi obtížně obsáhnout jejich celý povrch. To přináší neúnosně dlouhé přerušení provozu elektrárny a s tím související hospodářskou ztrátu provozovatele elektrárny.

- 1 CZ 305855 B6

Nejmodernějšími prostředky pro čištění povrchu fotovoltaických panelů jsou podle dosavadního stavu techniky samojízdné podvozky nesoucí mycí zařízení, které využívají pro svůj pohyb manipulačního prostoru mezi řadami panelů, který je u velkých elektráren k dispozici.

Zařízení podle EP 2 505 934 A1 je umístěno na komunálním vozidle vybaveným vícedílným sklopným a otočným ramenem s rotačním válcovým kartáčem a před ním uspořádanou lištou s tryskami pro ostřikování vodou. Na vozidle je umístěna příslušná nádržka na tuto vodu. Polohu válcového kartáče lze přizpůsobit poloze čištěné plochy fotovoltaického panelu, která je předem ostřikem smáčena vodou.

Pojezdovým prostředkem podle EP 2 426 261 Al je menší čtyřkolé komunální vozidlo nesoucí na nosné ploše nádrž s vodou a detergentní příměs, mycí směs přivádí čerpadlo do ostřikovací lišty v přední části vozidla. Rotační kartáč je přemístitelný nad čištěný panel, který je předem ostřikován vodou, přičemž ostřikovací lišta je výklopná kolem podélné osy vozidla ve výši předního nárazníku, nelze ji tedy přemístit přímo nad čištěný povrch panelu.

Dokumenty EP1422 048A1 a EP2153 914 B1 řeší čištění odrazných ploch parabolických zrcadel, jejichž ohniskem prochází podélně umístěná teplosměnná trubice s kapalným teplosměnným médiem. Zařízení využívá dva kartáče nebo dvě trojice kartáčů, neboť je čištěna dlouhá v podélném směru přímková konkávní zrcadlová plocha, jíž musí být kartáče přizpůsobeny. Kartáče jsou umístěny na vícedílných ramenech v přední a zadní části ložné plochy automobilu, přičemž přední kartáče čistí horní polovinu zrcadel a zadní kartáče dolní polovinu zrcadel, z níž tedy odstraňují i nečistoty naplavené z horní poloviny zrcadel.

Dokument EP 2 153 914 B1 navíc obsahuje i nádržku pro sběr již upotřebené vody stékající z umytých zrcadel a regeneruje ji pro opětovné použití v podstatě v uzavřeném okruhu.

Nedostatkem dosavadního stavu techniky je, že známé způsoby a zařízení k čištění panelů jsou sice schopné zvýšit jejich účinnost, ale úroveň vyčištění neumožňuje bez dalšího zásahu aplikovat na tyto plochy ochrannou vrstvu prostředku, který zvyšuje odpudivost vůči nečistotám a tak prodlužuje intervaly mezi čištěními povrchu panelů a tím i výsledný efekt fotovoltaické elektrárny.

Cílem vynálezu je snížit náklady na provoz fotovoltaických elektráren, především část nákladů vynakládanou na periodické čištění povrchu solárních panelů, náklady spojené s omezením provozu elektrárny po dobu čištění a prodloužit dobu mezi periodickými čištěními při zachování vysoké účinnosti elektrárny.

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu je dosaženo způsobem ošetřování povrchu solárních panelů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že čištění povrchu obsahuje alespoň čtyři za sebou následující kroky smáčení povrchu solárního panelu (P) mycí kapalinou, mechanické působení na smáčený povrch, oplach povrchu vodou a sušení opláchnutého povrchu. Zařazením čtvrtého kroku bezprostředně za oplach se podstatně zlepší čistota povrchu po čištění, zvláště je umožněno ihned opatřit povrch panelů ochrannou vrstvou, čímž se podstatně prodlouží doba do dalšího neúnosného znečištění povrchu panelů.

Podstata zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že jeho pracovní prostředky jsou uloženy na předním a zadním závěsu univerzálního pojízdného nosného zařízení, přičemž prostředky pro čištění povrchu a/nebo prostředky pro vytváření ochranné vrstvy na povrchu solárních panelů jsou uloženy na předním závěsu, přičemž na zadním závěsu jsou uloženy zásobník vody, zásobník čisticího prostředku a/nebo zásobník ochranného prostředku pro vytváření ochranné vrstvy na povrchu solárních panelů. Prostředky pro čištění povrchu a/nebo prostředky pro vytváření

-2CZ 305855 B6 ochranné vrstvy na povrchu solárních panelů tak jsou uspořádány bezprostředně za sebou, což umožňuje nanesení ochranné vrstvy bezprostředně na umytý a osušený povrch panelů.

Další výhody a význaky způsobu a zařízení podle vynálezu vyplývají ze závislých patentových nároků.

Objasnění výkresů

Příkladná provedení vynálezu jsou schematicky znázorněna na výkrese, kde značí obr. 1 půdorys příkladného provedení zařízení připojeného ke kolovému traktoru v přípravné poloze, obr. 2 boční pohled na příkladné provedení zařízení připojené ke kolovému traktoru z obr. 1, obr. 3 půdorys příkladného provedení zařízení připojeného ke kolovému traktoru v pracovní poloze vpravo vzhledem ke směru jízdy, obr. 4 čelní pohled k obr. 3, obr. 5 schéma čisticího a ošetřovacího zařízení rozvodu pracovních tekutin k pracovním orgánům příkladného provedení zařízení podle vynálezu, obr. 6 boční pohled na příkladné provedení zařízení připojené ke kolovému traktoru v transportní poloze, obr. 7 schéma uspořádání ovládací páky (joystick) zařízení k ošetřování povrchu solárních panelů a obr. 8 schéma panelu s dalšími ovládacími a kontrolními prostředky zařízení k ošetřování povrchu solárních panelů.

Příklady uskutečnění vynálezu

Zařízení 1 k ošetřování povrchu solárních panelů, zvláště solárních panelů P fotovoltaických elektráren, jehož pracovní orgány jsou motoricky poháněny, je v příkladném provedení připevněno demontovatelným způsobem k pojezdovému stroji s vlastním pohonem, kterým je ve znázorněném provedení čtyřkolový zemědělský traktor 2. Traktor 2 je vybaven blíže neznázoměným předním závěsem 21 k připojení neseného nářadí a zadním závěsem 22 k připojení neseného nářadí, přičemž oba závěsy 21, 22 se ve vertikálním směru ovládají vnitřním hydraulickým okruhem traktoru 2. Dále je traktor 2 vybaven předním vývodovým hřídelem 23 a zadním vývodovým hřídelem 24 (PTO - power take-off) s vypínatelnými normalizovanými otáčkami a neznázoměnými vývody a vstupy přídavných hydraulických okruhů s ovládáním. Přední náprava 25 traktoru 2 je vybavena neznázoměným ústrojím pro zablokování pohybu přední nápravy 25 vůči rámu traktoru 2 ve vertikálním směru.

Na zadním závěsu 22 je upevněna deska se zásobníkem 221 čisté vody, doplněná zásobníkem 222 s tekutým koncentrátem čisticího prostředku a zásobníkem 223 pro tekutý ochranný přípravek. Objem zásobníku 221 čisté vody je v příkladném provedení 4,5 m³. Obsahy zásobníku 221 a zásobníků 222, 223 jsou spojeny s neznázoměnými dopravními čerpadly vody, koncentrátu čisticího prostředku a tekutého ochranného prostředku. Dopravní čerpadla vody, koncentrátu mycího prostředku a leštícího prostředku jsou v příkladném provedení poháněna zadním vývodovým hřídelem PTO, případně v jiném příkladném provedení elektricky z elektrického systému traktoru 2.

V neznázoměném provedení má čisticí prostředek a/nebo ochranný prostředek práškovitou nebo gelovou konzistenci. Jejich odběr z příslušných zásobníků a další doprava jsou zprostředkovány blíže nepopsanými dávkovači. Ve znázorněném příkladném provedení je na předním závěsu 21 uložen mechanizmus 26 pracovní hlavice 261, který obsahuje pouzdro 262, v němž je otočně uložen nosný sloup 263, na jehož volném konci je výkyvné ve vertikální rovině uložen výložník 264. Na volném konci výložníku 264 je rovněž ve vertikální rovině výkyvné připojeno rameno 265 svou základní částí 2651, v níž je v příkladném provedení uložena teleskopicky výsuvná přední část 2652. Nosný sloup 263 je spřažen se známým neznázoměným rotačním hydromotorem, který zajišťuje jeho otáčení v potřebném směru. Mezi výložníkem 264 a nosným sloupem 263 je uspořádán hydraulický válec 267 výložníku 264, mezi výložníkem 264 a základní částí

-3CZ 305855 B6

2651 ramena 265 je uspořádán hydraulický válec 267 zdvihu ramena 265 a uvnitř ramena 265 je uspořádán hydraulický válec 268 výsuvu přední části 2652 ramena 265.

Na konci přední části 2652 ramena 265 je vytvořen kloub 269, na němž je kloubově uložena pracovní hlavice 261, která je tvořena obdélníkovou skříní 3, jejíž spodní plocha je otevřena. Kloub 269 dává pracovní hlavici 261, tři stupně volnosti. Schematicky znázorněný kloub 269 umožňuje neznázoměnými rotačními hydromotory a v součinnosti s hydraulickými válci 266, 267 výložníku 264 a ramena 265 řízené polohování pracovní hlavice 261 vzhledem k ramenu 265 v předozadním směru SI a v příčném směru S2 a tím dosažení požadované polohy spodní, tedy pracovní plochy pracovní hlavice 261 vzhledem k povrchu solárních panelů P. Kloub 269 dále umožňuje otočit pracovní hlavici 261 kolem osy kloubu 269 kolmé k její pracovní ploše o 360°.

Uvnitř pracovní hlavice 261 jsou uspořádány pracovní prostředky. Z hlediska směru S3 jízdy traktoru 2, tedy i směru S4 pohybu pracovní hlavice 261 při ošetřování povrchu solárních panelů P, jsou ve znázorněném příkladu provedení ve skříni 3 od předního okraje pracovní hlavice 261 postupně za sebou uspořádány lišta 31 rozvádění mycí kapaliny, válcový rotační mycí kartáč 32, lišta 33 rozvádění oplachové vody, lišta 34 ofukování vzduchem po oplachu, lišta 35 rozvádění tekutého ochranného prostředku, lišta 36 ofukování vzduchem před leštěním a leštící nástroj 37, který je v příkladném provedení tvořen řadou čelních rotačních kartáčů. Leštící nástroj 37 je v neznázoměném provedení tvořen válcovým rotačním kartáčem a rozlešťování se provádí jeho válcovou plochou. Všechny pracovní nástroje jsou v pracovní hlavici 261 uspořádány buď ve své pracovní poloze bez možnosti přestavování, nebo přestavitelně mezi svou klidovou polohou, v níž jsou zasunuty hlouběji do pracovní hlavice 261, a pracovní polohou, přičemž přestavitelnost může být individuální nebo skupinová, přičemž skupinová, kdy první skupinu tvoří pracovní prostředky pro mytí a druhou skupinu pracovní prostředky pro leštění. Přestavitelná může být jen jedna ze skupin nebo jeden či několik pracovních prostředků.

V oblasti spodního okraje skříně 3 pracovní hlavice 261 je uspořádán systém 4 polohových bezdotykových čidel 41, 42, 43, 44, která jsou známým neznázoměným způsobem propojena s řídicí jednotkou 7 zařízení. Polohová bezdotyková čidla 41, 42, 43, 44 zajišťují udržování zvolené polohy roviny spodního okraje pracovní hlavice 261 nad rovinou ošetřovaných solárních panelů P. V příkladném provedení sledují čidla 41, 42 umístěná na koncích předního okraje pracovní hlavice 261 příčnou polohu pracovní hlavice 261 a čidla 43, 44 umístěná uprostřed předního a zadního okraje pracovní hlavice 261 podélnou polohu pracovní hlavice 261 vzhledem ke směru S4 pracovního pohybu. Je zřejmé, že čidla mohou být ke splnění popsaného účelu uspořádána i jiným způsobem.

V blízkosti nosného sloupu 263 jsou na výložníku 264 uspořádána dvě dmychadla 5 a 6 sušicího vzduchu, která jsou propojena níže uvedenými potrubími s pracovní hlavicí 261.

Na obr. 5 je znázorněno schéma rozvodu pracovních tekutin pro zařízení podle vynálezu. V tomto schématu se vztahové značky začínající číslicemi 10 týkají potrubí pro kapaliny propojující zásobník 221 a zásobníky 222 a 223 s oblastí pracovní hlavice 261, vztahové značky začínající číslicemi 11 a 12 se týkají prostředků rozvodu kapalin, které jsou uspořádány v oblasti pracovní hlavice 261, vztahové značky začínající číslicemi 13 se týkají propojení výstupů dmychadel 5, 6 s pracovní hlavicí 261 a vztahové značky začínající číslicemi 14 se týkají prostředků rozvodu kapalin, které jsou uspořádány v oblasti pracovní hlavice 261.

Výstup neznázoměného čerpadla čisté vody odebírané ze zásobníku 221 je veden potrubím 101 do větve 111 a přes dálkově ovládaný elektromagnetický ventil 112 oplachové vody do rozdělovače 113 oplachové vody, od něhož je oplachová voda dvěma větvemi 114, 115 vedena na jednu a druhou stranu lišty 33 rozvádění oplachové vody. Před elektromagnetickým ventilem 112 odbočuje z potrubí 101 potrubí JJ_6, které vstupuje do směšovače 117.

-4CZ 305855 B6

Výstup neznázoměného čerpadla čisticího prostředku ve formě mycího koncentrátu odebíraného ze zásobníku 222 je veden potrubím 102 k dálkově ovládanému elektromagnetickému ventilu 118 koncentrátu čisticího prostředku, za nímž je vstup do směšovače 117, v němž se koncentrát míchá s vodou ze zásobníku 221. Ze směšovače 117 vystupuje potrubí 119 mycí kapaliny, která je směsí vody a čisticího koncentrátu. V potrubí 119 je dále zařazen dálkově ovládaný elektromagnetický ventil 120 a za ním rozdělovač 121 mycí kapaliny, která je od něj vedena dvěma větvemi 122, 123 na jednu a druhou stranu lišty 31 rozvádění mycí kapaliny.

Výstup neznázoměného čerpadla tekutého ochranného prostředku odebíraného ze zásobníku 223 je veden potrubím 103 k rozdělovači 124 a dále dvěma větvemi 125, 126 na jednu a druhou stranu lišty 35 rozvádění tekutého ochranného prostředku.

Výstup dmychadla 5 je spojen potrubím 130 s rozdělovačem 140 a dále dvěma větvemi 141, 142 s jednou a druhou stranou lišty 34 ofukování vzduchem po oplachu.

Výstup dmychadla 6 je spojen potrubím 131 s rozdělovačem 143 a dále dvěma větvemi 144, 145 s jednou a druhou stranou lišty 36 ofukování vzduchem před leštěním.

Na obr. 6 je zařízení 1 k ošetřování povrchu solárních panelů P umístěno v transportní poloze, ve které je nosný sloup 263 pootočen vzhledem k přípravné resp. pracovní poloze do podélného směru dozadu nad kabinu traktoru 2, přičemž je výložník 264 a rameno 265 s pracovní hlavicí 261 spuštěno do nejnižší polohy, ve které je případně zařízení 1 znehybněno.

Blíže nespecifikované standardní prostředky k ovládání jízdy traktoru 2 a k manipulaci s obvyklým přípojným nářadím, případně k pohonu tohoto nářadí, nejsou blíže popisovány. Dva z neznázoměných ovladačů vnějšího přídavného hydraulického okruhu traktoru 2, které jsou rovněž součástí traktoru, jsou využity pro samostatné ovládání chodu válcového rotačního mycího kartáče 32 a chodu leštícího nástroje 37, jejichž pohony jsou zajišťovány rotačními hydromotory připojenými k vnějšímu přídavnému hydraulickému okruhu traktoru 2. Standardní prostředky k ovládání jízdy traktoru 2 jsou doplněny prostředky pro ovládání jednotlivých dalších ústrojí zařízení k ošetřování solárních panelů.

Na přístrojové desce je v dosahu řidiče uspořádána vícefunkční ovládací páka 8 (joystick) k alternativnímu ovládání zdvihu ZV výložníku 264 a otáčení OS nosného sloupu 263 (s přepnutím neznázoměného tlačítka ovládací páky 8), nebo zdvihu ZR ramena 265 vzhledem k výložníku 264 a polohování PH pracovní hlavice 261 vzhledem k ramenu 265 (bez přepnutí tlačítka ovládací páky 8). Na horní ploše ovládací páky 8 je umístěn spínač 81 vysunutí a zasunutí přední části 2652 ramena 265, přepínač 82 volby čisticího nebo ochranného prostředku, spínač 83 přívodu čisté vody, spínač 84 dmychadla 5, 6 sušicího vzduchu a spínač 82 přívodu čisticího prostředku nebo ochranného prostředku (podle volby přepínačem 82). V blízkosti ovládací páky 8 je v dosahu řidiče umístěn ovládací a kontrolní panel 9, na němž je uspořádáno tlačítko 91 nouzového zastavení stroje, spínač 92 chladiče oleje vnějšího hydraulického okruhu, otočný knoflík 93 nastavení vzdálenosti pracovní hlavice 261 vzhledem k solárním panelům P, signalizační světlo 94 vertikálního přetížení od vyložení pracovní hlavice 261. signalizační světlo 95 upozorňující na snížené množství vody v zásobníku 221, signalizační světlo 96 kritického snížení množství vody v zásobníku 221, signalizační světlo 97 zapnutí dmychadla sušicího vzduchu, signalizační světlo 98 zapnutí přívodu čisté vody a signalizační světlo 99 zapnutí přívodu čisticího nebo ochranného prostředku (podle volby přepínačem 82). Na ovládacím a kontrolním panelu 9 jsou dále prostředky k nastavení systému 4 polohových čidel pracovní hlavice 261 nad povrchem solárních panelů P: ovládací prvek 901 krajního polohového čidla 41, ovládací prvek 902 krajního polohového čidla 42 a ovládací prvek 903 dvojice středových polohových čidel 43, 44. Ovládacími prvky 901, 902, 903 se nastaví vždy horní a dolní mez vzdálenosti V roviny spodního okraje pracovní hlavice 261 nad rovinou ošetřovaných solárních panelů P.

-5CZ 305855 B6

Před zahájením ošetřování povrchu solárních panelů zařízením podle vynálezu se přistaví traktor 2 před zásobník 221 s vodou se zásobníky 222, 223, tato sestava nádob se známým způsobem připojí na známé připojovací prostředky zadního závěsu 22 traktoru 2, připojí se náhon neznázorněných čerpadel pracovních kapalin k zadnímu vývodovému hřídeli 24 traktoru 2 a zadní závěs 22 zvedne zásobníky 221,222, 223 do transportní, resp. pracovní polohy. Po přejetí za mechanizmus 26 pracovní hlavice 261 se na přední závěs 21 traktoru 2 připojí pouzdro 262 nosného sloupu 263 a tím celý mechanizmus 26 pracovní hlavice 261. Zásobník 221 vody se propojí potrubím 101 s potrubím 116 a směšovačem 117. zásobník 222 mycího koncentrátu se potrubím 102 připojí k elektromagnetickému ventilu 130 mycího koncentrátu a zásobník 223 tekutého ochranného prostředku se potrubím 103 připojí k rozdělovači 124.

Při vlastní pracovní činnosti se traktor 2 se zařízením 1 podle vynálezu pohybuje podél řady panelů P, přičemž má zablokovanou polohu přední nápravy vzhledem k pevnému rámu traktoru 2. Výložník 264 s ramenem 265 s příslušně vysunutou přední částí 2652 ramena 265 a s pracovní hlavicí 261 je pootočen v tomto případě o 90° vpravo (ve směru S5) tak, že podélná osa pracovní hlavice 261 je kolmá na směr S3 jízdy traktoru 2 a poloha její spodní plochy je nad povrchem solárních panelů ve vzdálenosti V, ve které je proces ošetřování povrchu solárních panelů účinný a pracovní hubice 261 přitom nepůsobí negativně na vstupní plochu solárních panelů P. Na obr. 3 je ošetřovaná řada solárních panelů P vpravo od jedoucího traktoru 2. Předem zvolená vzdálenost V pracovní hlavice 261 vzhledem k povrchu solárních panelů P je dále regulována řídicí jednotkou 7 prostřednictvím signálů polohových čidel 41, 42 (v příčném směru S2) a 43, 44 (v předozadním směru Sl) příslušnou zpětnou vazbou Z. Řídicí jednotka 7 předává řídicí signály 71 hydromotoru polohy nosného sloupu 263, řídicí signály 72 hydraulickému válci 266 výložníku 264, řídicí signály 73 hydraulickému válci 267 ramena 265, řídicí signály 74 hydraulickému válci 268 vysunutí přední částí 2652 ramena 265 a řídicí signály 75, 76, 77 hydromotorům kloubu 269 k řízení polohy pracovní hlavice 261 vzhledem k ploše solárních panelů P. Je-li výška solárních panelů P větší, než záběrová šířka pracovní hlavice 261, vykoná traktor 2 ještě jedem pracovní cyklus u této řady panelů P s příslušným změněným vyložením pracovní hubice 261.

Pokud je mezi konci řad solárních panelů P a například oplocením elektrárny dostatek prostoru, vyjede traktor 2 po ošetření řady solárních panelů P z mezery mezi řadami panelů P, otočí se a v protisměru vjede do další mezery mezi řadami panelů P. Další ošetřovaná řada solárních panelů P se nachází na opačné straně traktoru 2, tedy vlevo od něj. Výložník 264 s ramenem 265 a pracovní hlavicí 261 se pootočí naopak o 90° vlevo, přičemž orientace pracovní hlavice 261 z hlediska pořadí pracovních prostředků a lišt 3j_, 3J, 34, 35, 36 vzhledem ke směru S3 jízdy traktoru 2 je zachována.

Pokud mezi konci řad solárních panelů P a oplocením elektrárny není dostatek prostoru, přemístí se výložník 264 s násadou 265 a pracovní hlavicí 261 do transportní polohy v podélné ose traktoru 2 a traktor se couváním vrací zpět na začátek řad solárních panelů P. Do další mezery mezi řadami panelů P vjíždí traktor 2 po přemístění výložníku 264 s ramenem 265 a pracovní hlavicí 261 opět do polohy vpravo.

Účelem uvedeného popisu příkladného provedení zařízení je vysvětlení jeho struktury, přičemž cílem popisu není omezení rozsahu ochrany specifikovaného připojenými patentovými nároky.

V neznázoměném provedení jsou jednotlivé prostředky uspořádané v pracovní hlavici 261 rozděleny do dvou samostatných částí, přičemž jedna samostatná pracovní hlavice obsahuje postupně lištu 31 rozvádění mycí kapaliny, válcový rotační mycí kartáč 32, lištu 33 rozvádění oplachové vody a případně lištu 34 ofukování vzduchem po oplachu. Zařízení v takovém případě neobsahuje zásobník 223 tekutého ochranného prostředku, přičemž je příslušně modifikována struktura spojovacích potrubí. Takové zařízení je vhodné tam, kde se nevyžaduje úprava omytého povrchu solárních panelů ochranným prostředkem.

-6CZ 305855 B6

Je samozřejmě možné vytvořit naopak samostatné zařízení, jehož pracovní hlavice obsahuje lištu 35 rozvádění tekutého ochranného prostředku, lištu 36 ofukování vzduchem před leštěním a leštící nástroj 37.

Potom existuje samostatné zařízení pro čištění panelů instalované na jednom traktoru a samostatné zařízení pro úpravu omytého povrchu panelů na druhém traktoru, což může být vhodné při ošetřování velmi znečištěných panelů, kdy čas pro vlastní čištění může být podstatně delší, než čas pro následnou úpravu povrchu panelů. Pokud by se ovšem neprováděla úprava povrchu panelů bezprostředně po čištění, bylo by účelné předřadit před lištu 35 rozvádění tekutého ochranného prostředku lištu 33 rozvádění oplachové vody a lištu 34 ofukování vzduchem po oplachu.

V dalším neznázoměném provedení může být celé vlastní zařízení k ošetřování povrchu solárních panelů uspořádáno na nosném zařízení, kterým je tažené přípojné vozidlo. Nosné zařízení je spřáhnutelné s tažným vozidlem, tedy pojezdovým strojem opatřeným pohonem, který disponuje potřebnými výstupy pro pohon jednotlivých ústrojí zařízení 1 k ošetřování povrchu solárních panelů, případně je pohon jednotlivých ústrojí zařízení 1 k ošetřování povrchu solárních panelů součástí nosného zařízení.

V jiném neznázoměném provedení je zařízení k ošetřování povrchu solárních panelů opatřeno navíc vlastním pohonem pojezdu a tvoří samostatný v podstatě jednoúčelový stroj.

Výhody ošetřování solárních panelů zařízením podle vynálezu jsou zřejmé ze srovnání s ručním čištěním.

Problémem, který limituje ruční čištění, je šířka pásu solárních panelů, která dosahuje až 6 m, což znemožňuje vyvinout dostatečný přítlak na kartáč nebo stěrku na dlouhé násadě.

Instalovaný výkon 1MW vyžaduje asi 3500 ks panelů o ploše 1,6 m²/ks, což představuje činnou plochu panelů 3600 m². Velká fotovoltaická elektrárna s instalovaným výkonem cca 3 MW vyžaduje rozlohu pozemku asi 7,5 ha. Její ruční čištění provádí 12 až 15 pracovníků asi 30 dní. Použití robotů vyžaduje zajistit přístup k horní hraně řady panelů. Robot se potom spouští po laně po čištěném povrchu panelu. To vyžaduje velkou fyzickou námahu, proto se tento způsob ošetřování solárních panelů omezuje jen na velmi malé jednotky, například pro panely na střechách domů a podobně.

Ošetření povrchu panelů velké solární elektrárny o uvedeném instalovaném výkonu 3 MW je ve srovnání s běžně používaným ručním způsobem čištění podstatně zkrácen. Stroj s kompaktní pracovní hlavicí, nebo současně pracující dva stroje (jeden na čištění, druhý pro aplikace ochranného prostředku) ošetří stejnou elektrárnu za 15 hodin. Omezení provozu elektrárny je tudíž velmi krátké. Velkou předností je soběstačnost z hlediska spotřebované vody díky zásobníku s obsahem například 4500 litrů. Povrch panelů je navíc ošetřen velmi kvalitně a rovnoměrně. Rovnoměrná čistota povrchu panelů je pro provoz elektrárny velmi důležitá, neboť nadměrné lokální znečištění povrchu jednoho panelu nebo jeho části má totiž za následek automatické vyřazení části elektrárny z provozu. Aplikace ochranného prostředku prodlužuje dobu, za kterou klesne čistota povrchu panelů pod přijatelnou úroveň. Z praxe je známé, že účinnost panelu klesne bez čištění povrchu za jeden rok o 6 až 10 %, po této době se čistota snižuje pomaleji, přesto pokles účinnosti významně zhoršuje energetickou bilanci elektrárny, a tím její hospodárnost. Při aplikaci moderního ochranného prostředku obsahujícího nanočástice dochází po 10 měsících ke snížení účinnosti jen o 1,5 %. To je způsobeno tím, že nanočástice menší, než je velikost póru na povrchu panelů, vniknou do pórů, přičemž mezi nanočásticemi a sklem vzniká silná chemická vazba. Následkem je vytvoření hydrofobního povrchu, který odpuzuje vodu a zabraňuje vnikání vody do pórů solárního panelu. Vytvořený povrch dále zabraňuje tvorbě řas a mechů. Rozleštěný film ochranného prostředku je nereflexní, tedy nezpůsobuje pokles účinnosti nežádoucím odrazem dopadajících slunečních paprsků.

Claims (15)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob ošetřování povrchu solárních panelů (P), zejména solárních panelů fotovoltaických elektráren, obsahující čištění povrchu a/nebo vytváření ochranné vrstvy na povrchu solárních panelů (P), při kterém se čištění povrchu a/nebo vytváření ochranné vrstvy provádí posuvem pracovních prostředků podél řady solárních panelů (P) jedním směrem od jednoho jejího okraje ke druhému, přičemž v prvním kroku se povrch solárních panelů (P) smáčí kapalinou, ve druhém kroku se na smočený a/nebo smáčený povrch působí alespoň jedním rotačním kartáčem (32) s cílem uvolnění nečistot, které na povrchu ulpěly, ve třetím kroku se povrch oplachuje vodou s cílem odstranění nečistot uvolněných v předcházejícím kroku, a případně ve čtvrtém kroku se z povrchu solárních panelů odstraní zbytky kapaliny a nečistot po předcházejícím kroku a/nebo se vytvoří ochranná vrstva, vyznačující se tím, že kroky se provádí společnou pracovní hlavicí, která je opatřena systémem (4) alespoň dvou dvojic (41, 42 a 43, 44) polohových bezdotykových čidel, který je spřažen s řídicí jednotkou (7) a slouží ke stabilizaci polohy pracovní hlavice (261) vůči ošetřovanému povrchu solárních panelů (P).
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že čtvrtý krok se provádí proudem vzduchu směřujícím k ošetřovanému povrchu solárních panelů (P).
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že na očištěném povrchu solárních panelů (P) se vytvoří antireflexní hydrofobní ochranná vrstva.
4. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že antireflexní hydrofobní ochranná vrstva se vytvoří nanesením ochranného prostředku na ošetřovaný povrch solárních panelů (P) a jeho následným rozleštěním.
5. 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že ochranný prostředek se na ošetřovaný povrch solárních panelů (P) nanáší ve formě roztoku a před rozlešťováním se suší.
6. 6. Zařízení k ošetřování povrchu solárních panelů způsobem podle libovolného z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že prostředky pro čištění povrchu solárních panelů (P) jsou uspořádány v pracovní hlavici (261), která je uložena na pojízdném nosném zařízení přistavitelně k ošetřovanému povrchu solárních panelů (P) a která je opatřena systémem (4) dvou dvojic (41, 42 a 43, 44) polohových bezdotykových čidel, který je spřažen s řídicí jednotkou (7) a slouží ke stabilizaci polohy pracovní hlavice (261) vůči ošetřovanému povrchu solárních panelů (P) ve dvou směrech, přičemž v pracovní hlavici (261) jsou ve směru pohybu pojízdného nosného prostředku za sebou uspořádány smáčecí lišta (31) spřažená se zásobníkem (221) kapaliny ke smáčení povrchu solárních panelů (P) kapalinou, alespoň jeden rotační kartáč (32) sloužící k uvolnění nečistot, které na ošetřovaném povrch ulpěly, oplachovací lišta (33) spřažená se zásobníkem (221) kapaliny pro rozvádění kapaliny po ošetřovaném povrchu solárních panelů (P) k odstranění nečistot uvolněných rotačním kartáčem a případně ofukovací lišta (34) spřažená se zdrojem tlakového vzduchu pro ofukování povrchu solárních panelů (P) vzduchem po oplachu.
7. 7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že za ofukovací lištou (34)je v pracovní hlavici uspořádáno zařízení k vytváření antireflexní hydrofobní vrstvy na ošetřovaném povrchu solárních panelů (P).
8. 8. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že zařízení k vytváření antireflexní hydrofobní vrstvy obsahuje ve směru pohybu pojízdného nosného prostředku za sebou uspořádanou nanášecí lištu (35) spřaženou se zásobníkem ochranného prostředku, ofukovací lištu (36) před leštěním spřaženou se zdrojem tlakového vzduchu a leštící nástroj (37).

   -8CZ 305855 B6
9. 9. Zařízení podle libovolného z nároků 6 až 8, vyznačující se tím, že pracovní hlavice (261) je kloubově uložena na rameně (265) uloženém výkyvné na výložníku (264), který je výkyvné uložen na nosném sloupu (263) otočném v pouzdru (262) kolem svislé osy, které je upevněno na předním závěsu (21) pojízdného nosného prostředku.
10. 10. Zařízení podle nároku 11, vyznačující se tím, že rameno (265) je tvořeno základní částí (2651) a přední částí (2652), přičemž jsou tyto části vzájemně řiditelně suvně spojeny k vysouvání a zasouvání přední části (2652).
11. 11. Zařízení podle libovolného z nároků 6 až 10, vyznačující se tím, že výstupy polohových čidel (41, 42, 43, 44) pracovní hlavice (261)jsou spřaženy prostřednictvím řídicí jednotky (7) s hnacími a ovládacími prostředky nosného zařízení řídícími alespoň polohu výkyvného výložníku (264), na něj navazujícího ramena (265) a polohu pracovní hlavice (261) vzhledem k okamžité poloze vertikálně výkyvného ramena (265).
12. 12. Zařízení podle libovolného z nároků 6 až 11, vyznačující se tím, že nosný prostředek obsahuje zařízení k zablokování polohy jeho přední nápravy vzhledem kjeho pevnému rámu.
13. 13. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že nosný prostředek je spřažen alespoň s horizontální navigací pro řízení směru jeho jízdy v závislosti na horizontální poloze solárních panelů (P) a/nebo s vertikální navigací pro řízení vzájemné vertikální polohy pouzdra (262) nosného sloupu (263) a pevného rámu nosného prostředku a/nebo polohy výložníku (264) a/nebo polohy ramena (265) vzhledem k nosnému sloupu (263) v závislosti na nerovnostech terénu.
14. 14. Zařízení podle libovolného z nároků 6 až 13, vyznačující se tím, že pojezdovým strojem je traktor (2), zejména zemědělský traktor.
15. 15. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že leštící nástroj (37) obsahuje čelní leštící kartáče.