ES2345082B2 - Dispositivo de limpieza para paneles fotovoltaicos y paneles termosolares. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de limpieza para paneles
fotovoltaicos y paneles termosolares.
Se describe un dispositivo para la limpieza de
módulos solares, tanto de tipo fotovoltaicos como de tipo
termosolares, mediante la proyección pulverizada de un líquido de
limpieza sobre la superficie de los módulos. El dispositivo es de
tipo arrastrado, para su incorporación en un vehículo tractor o
similar, y está implementado en base a un conjunto articulado que
comprende una estructura de paralelogramo acoplada, con posibilidad
de giro a una estructura de soporte solidaria con el vehículo
portador, unida por el extremo opuesto a un brazo telescópico que
incorpora articuladamente en su extremo distal una barra de
proyección, de posicionamiento variable, que integra una
multiplicidad de boquillas de proyección del líquido de limpieza. La
barra de proyección incluye sensores mecánicos de posicionamiento
sobre la superficie. Los distintos movimientos se realizan
controladamente mediante la actuación de cilindros hidráulicos, y la
unión articulada de la barra de proyección con el brazo telescópico
incluye un medio de regulación de la máxima inclinación de la barra
de proyección.
Description
Dispositivo de limpieza para paneles
fotovoltaicos y paneles termosolares.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de limpieza para paneles fotovoltaicos pudiendo también
servir para limpiar paneles termosolares, que aporta esenciales
características de novedad y notables ventajas con respecto a los
medios conocidos y utilizados para los mismos fines en el estado
actual de la técnica.
Más en particular, la invención propone el
desarrollo de un dispositivo concebido y diseñado para su
instalación en un medio de arrastre, en concreto en un vehículo
tractor o similar, estructurado en base a un brazo articulado
posicionable a voluntad sobre los módulos fotovoltaicos de una
instalación generadora de energía eléctrica de este tipo, o sobre
los paneles termosolares de una instalación térmica, dotado en su
extremo libre de una barra de proyección equipada con una
multiplicidad de boquillas de salida de líquido pulverizado de
limpieza para su proyección sobre la superficie de los módulos,
siendo la barra susceptible de adoptar inclinaciones variables
dentro de una gama predeterminada de valores angulares, con el fin
de adaptarse tanto a las inclinaciones de los módulos fotovoltaicos
y paneles termosolares de las instalaciones fijas, como a las
inclinaciones variables de los módulos que equipan los seguidores
solares. La barra de proyección incluye sensores mecánicos
destinados a evitar un contacto indeseado entre dicha barra y la
superficie de los paneles.
El campo de aplicación de la invención se
encuentra comprendido dentro del sector industrial dedicado a la
fabricación de equipos auxiliares de limpieza y mantenimiento,
especialmente los diseñados y concebidos para su uso en operaciones
de campo.
Es conocido por todos en general la vasta
proliferación que durante los últimos años han experimentado las
instalaciones destinadas a la generación de energía eléctrica por
transformación, de lo que se conoce como energías renovables. El
aumento considerable de los costes asociados a la producción de
combustibles fósiles, junto con el agotamiento de este tipo reservas
y los inconvenientes asociados a su utilización, entre los que debe
considerarse especialmente el efecto de calentamiento global, ha
hecho que cada vez se dedique mayor cantidad de recursos a la
instalación de equipos que permitan aprovechar las energías que se
producen de forma natural, principalmente la energía solar, la
energía termosolar y la energía eólica. Así, en el caso concreto de
la energía solar, resulta cada vez más habitual encontrar un número
creciente de extensiones de terreno en las que sus superficies están
ocupadas por módulos solares, compuestos por una serie de paneles
destinados a transformar la energía solar incidente en energía
eléctrica susceptible tanto de aprovechamiento in situ como
de su acondicionamiento y adaptación para ser inyectada en la red y
consumida en algún lugar remoto.
En relación a una instalación fotovoltaica, cada
uno de los módulos solares está constituido por un número de paneles
montados de forma fija en una estructura que los mantiene y los
soporta. Estos módulos, normalmente ordenados en filas y columnas de
manera que guardan una distancia mínima predeterminada entre módulos
contiguos, pueden ser estáticos de manera que están orientados de la
forma más favorable para la recepción de la mayor cantidad de
radiación posible durante las horas de sol de la zona en la que se
instalan, a cuyo efecto presentan una inclinación fija que
lógicamente varia en función de las coordenadas de la zona de
instalación, o bien pueden estar animados de un cierto movimiento
que les permite orientarse progresivamente de forma automática en
función de las distintas ubicaciones del sol a lo largo del día,
buscando siempre guardar la máxima perpendicularidad posible con
respecto a los rayos solares para un máximo aprovechamiento
energético. Ahora bien, en todos los casos existen fenómenos
externos que pueden afectar negativamente al rendimiento de un
módulo fotovoltaico, como puede ser el depósito sobre la superficie
del mismo de un nivel de suciedad derivada del polvo o la lluvia del
entorno en el que se ubica, cuya acumulación crea opacidad y
obstaculiza y reduce el paso de la radiación solar hacia las
células fotovoltaicas de cada panel, con la consiguiente disminución
de la cantidad de energía producida y la pérdida de rendimiento del
conjunto. Se hace por tanto necesario realizar una limpieza adecuada
de las superficies de los módulos con el fin de eliminar la
suciedad y mantenerlos en las mejores condiciones operativas
posibles.
Teniendo las necesidades de la técnica actual
comentadas brevemente en lo que antecede, la presente invención se
ha propuesto como objetivo principal el desarrollo de un dispositivo
que permita realizar las citadas operaciones de limpieza de las
superficies de los módulos fotovoltaicos de una instalación
generadora de energía, de forma automatizada y susceptible de
aplicarse a los diferentes tipos de instalaciones existentes (es
decir, plantas de módulos fijos o plantas de módulos seguidores),
con vistas a garantizar un mejor aprovechamiento de la energía solar
incidente sobre los mismos y el consiguiente mantenimiento del
rendimiento global en valores más apropiados. Este objetivo ha sido
plenamente alcanzado mediante el dispositivo que va a ser objeto de
descripción en lo que sigue, cuyas características principales
aparecen recogidas en la porción caracterizadora de la
reivindicación 1 anexa.
En esencia, el dispositivo se ha materializado
en forma de brazo articulado, adaptado para ser montado en un
vehículo de arrastre, por ejemplo un vehículo tractor, para su
movimentación a través de la planta generadora por los espacios
existentes entre los módulos contiguos de cada fila o hilera. El
dispositivo está unido al vehículo tractor por medio de una
estructura de soporte, que sustenta una estructura de paralelogramo
articulado que por el elemento opuesto incorpora articuladamente una
pieza de cierre del paralelogramo, desde uno de cuyos extremos se
proyecta un brazo portador en el extremo libre de una barra de
proyección de longitud variable, en función de la superficie a
limpiar, equipada con una multiplicidad de boquillas, separadas una
distancia variable, según el porcentaje de solape, el gasto de agua,
la presión del fluido de limpieza y la distancia entre la superficie
a limpiar y la boquilla, y por supuesto, las características de la
propia boquilla. Desde dichas boquillas se proyecta el líquido de
limpieza pulverizado (agua o mezcla de agua con otros componentes de
limpieza y mantenimiento), cuyo líquido es impulsado desde un
depósito contenedor, incorporado en el vehículo tractor, con la
ayuda de una bomba. El brazo es de tipo telescópico, accionado por
medio de un cilindro hidráulico, mientras que la unión entre la
barra de proyección y el brazo del dispositivo, es asimismo una
unión articulada, de manera que la barra puede ser posicionada de
acuerdo con las necesidades de cada caso particular y adoptar
múltiples posiciones relativas con respecto al brazo que la
sustenta. El dispositivo incluye otros cilindros hidráulicos que se
encargan de mover el paralelogramo en función del posicionamiento
correcto que deba adoptar el brazo. Por último, la barra de
proyección incluye sensores de posición, con preferencia sensores
mecánicos o electromecánicos, que impiden el contacto físico entre
dicha barra y la superficie de los paneles de cada módulo durante
las operaciones de limpieza.
Estas y otras características y ventajas de la
invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la
descripción detallada que sigue de un ejemplo de realización
preferida de la misma, dado únicamente a título ilustrativo y no
limitativo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los
que:
La Figura 1 es una vista esquematizada, en
perspectiva, de un dispositivo para limpieza de módulos solares
implementado de acuerdo con la invención, y
La Figura 2 es una vista esquemática, en alzado
lateral, del dispositivo de la invención en la condición de plegado
durante el transporte.
Tal y como se ha mencionado en lo que antecede,
la descripción detallada del dispositivo de limpieza para módulos de
paneles fotovoltaicos y termosolares propuesto por la invención, va
a ser llevada a cabo en lo que sigue con la ayuda de los dibujos
anexos, en los que aparecen las diferentes porciones del dispositivo
señaladas mediante referencias numéricas a efectos de una mejor
identificación de las mismas. Así, de acuerdo con la Figura 1, se
aprecia que el dispositivo consiste esencialmente en un conjunto
articulado, sustentado por una estructura de soporte y transmisión
de esfuerzos construida a partir de una placa 1 de sujeción al
vehículo tractor (no representado), a la que se ha solidarizado una
pieza 2 vertical que proporciona un alojamiento cilíndrico
conformado y dimensionado para la recepción, con posibilidad de
giro, de un eje solidario con la primera pieza 3 de cierre del
extremo inferior de una estructura de paralelogramo, cuyo eje
incorpora un piñón 16 que engrana en una porción de cremallera 17
horizontalmente desplazable que tiene su extremo solidarizado al
vástago de un cilindro hidráulico 18. La estructura de paralelogramo
que se erige a partir de la mencionada pieza 3 inferior comprende
dos barras alargadas 4 de longitud predeterminada, articuladas a
dicha pieza 3 inferior, que por el extremo opuesto cierran mediante
una segunda pieza 5 superior, a la que se unen también de forma
articulada, y cuya segunda pieza 5 ha sido estructurada en base a
dos placas paralelas, separadas por una cierta distancia, con un
tramo proyectado desde el punto de articulación con una de las
barras 4 del paralelogramo, para dar lugar a un espacio de
alojamiento en el que está insertado y sujeto el extremo de un
brazo telescópico portador en su extremo libre de una barra de
proyección 6, de forma general alargada y de longitud predeterminada
elegida en función de las dimensiones habituales de los módulos de
paneles fotovoltaicos y/o termosolares, portando dicha barra 6 de
proyección una multiplicidad de boquillas 10 distribuidas a lo largo
de su longitud y previstas para la proyección pulverizada de un
líquido de lavado, por ejemplo agua o una mezcla de agua con otras
sustancias de limpieza y mantenimiento, cuyo líquido accede a dichas
boquillas a través de conducciones flexibles convencionales (no
representadas por razones de simplificación del dibujo), impulsado
mediante un dispositivo de bombeo desde un depósito contenedor (no
representado por razones de simplificación del dibujo) instalado
preferentemente a bordo del vehículo tractor, o arrastrado como es
frecuente en labores en campo.
El brazo telescópico está compuesto por dos
porciones 7, 8 alineadas y acopladas entre sí, cuya extensión
relativa está determinada por un cilindro hidráulico 9 que por uno
de sus extremos se ha fijado a la propia pieza 5 de cierre superior
del paralelogramo, y que discurre paralelamente al brazo para la
unión articulada de su vástago al extremo distal de la porción 8
delantera desplazable de dicho brazo extensible. En correspondencia
con este mismo extremo distal citado de la porción 8 desplazable del
brazo, se ha previsto la incorporación de una estructura 11 de
articulación con la mencionada barra 6 de proyección, sobre la que
actúa un cilindro 12 hidráulico, a través de la unión 12b, para el
cambio de posición de la barra 6 de proyección respecto al brazo
telescópico, siendo la regulación máxima permitida de la mencionada
barra 6 susceptible de regulación en función de la inclinación de
las superficies a limpiar, por medio de un resorte o tornillo de
seguridad, señalado en la Figura 1 con referencia numérica 19,
incorporado en la mencionada estructura 11 de articulación. El
dicho cilindro 12 hidráulico que actúa para posicionar la barra 6 de
proyección está dispuesto de modo que se extiende longitudinalmente
en el mismo plano que el brazo telescópico, y tiene su extremo
proximal 12a fijado articuladamente al tramo 8 desplazable del brazo
telescópico. Según se ha dicho, la barra 6 de proyección incluye
varios sensores 13, distribuidos a lo largo de su longitud, para el
control de posición de la mencionada barra 6 durante las operaciones
de limpieza con respecto al plano superficial del módulo al que se
aplica, a efectos de impedir un contacto físico entre dicha barra y
la superficie del módulo que pudiera ocasionar algún daño o
desperfecto indeseado a esta última. Estos sensores mecánicos, o de
contacto, están regulados por un sistema eléctrico y automático que
transmiten las órdenes de movimiento a los respectivos cilindros, a
través de un sistema oleohidráulico.
El conjunto incorpora asimismo otros cilindros
accionadores relacionados con otras funcionalidades del dispositivo.
Así, en combinación con la estructura 1 de soporte, existe un
accionador hidráulico 15 extendido entre una posición 15b de
articulación en un punto fijo respecto a la pieza 3 de cierre del
extremo inferior de la estructura de paralelogramo, y un punto 15a
de articulación con una de las barras 4 laterales de la estructura
de paralelogramo. La extensión o retracción del vástago de dicho
accionador hidráulico provoca el pivotamiento de la barra 4 a la que
está unido, transmitiendo esta acción a la pieza 5 superior para
provocar asimismo el pivotamiento de ésta y con ello el cambio de
inclinación del brazo telescópico, para la adaptación en altura de
la barra 6 de proyección por encima de la superficie del módulo que
se va a limpiar (combinadamente con la acción del cilindro 9); a
continuación, la actuación sobre el cilindro 12 determina y regula
el paralelismo de la barra 6 de proyección con la superficie del
módulo que se va a limpiar, mientras que los sensores 13 limitan el
acercamiento entre la barra 6 de proyección y la superficie del
módulo para conducir a una condición de paralelismo entre ambas más
favorable para la operación de limpieza que se desea realizar, y
evitar a la vez, como se ha dicho, un contacto físico indeseado
entre ambas. En cuanto a la acción del cilindro hidráulico 18, se
comprenderá que la extensión/retracción de su vástago provoca el
desplazamiento de la cremallera 17, transmitiendo este movimiento
lineal al piñón 16 con la consiguiente transformación en un
movimiento de giro, que hace rotar todo el conjunto sustentado por
la estructura con respecto al eje del cilindro 2.
Por su parte, el cilindro 14 hidráulico es
asimismo susceptible de accionamiento para hacer pivotar la pieza 3
de cierre inferior de la estructura de paralelogramo, hacia una
posición variable de las barras 4 respecto a la verticalidad de las
mismas. Esta acción resulta sumamente útil para la transportabilidad
del conjunto puesto que permite un plegado del conjunto, en primer
lugar mediante el posicionamiento vertical de las barras 4 laterales
de la estructura de paralelogramo, mutuamente adosadas entre si, y
a continuación mediante un posicionamiento igualmente vertical de la
barra 6 de proyección por accionamiento del cilindro 12, con la
intercalación entre ambos elementos del brazo 7, 8, asimismo
vertical, en virtud del pivotamiento adoptado por la pieza 5
superior de la estructura del paralelogramo, por transferencia del
pivotamiento de la pieza 3 inferior. Se trata, pues, de posiciones
susceptibles de ser alcanzadas merced la actuación de los diferentes
órganos de accionamiento hidráulico. Esta condición de plegado para
facilidad de transporte puede ser apreciada con mayor detalle en la
representación de la Figura 2.
Como se comprenderá, con un dispositivo como el
que se acaba de describir, resulta fácil, cómodo, rápido y seguro
llevar a cabo las operaciones de limpieza, dada su capacidad de
desplazamiento mediante el vehículo tractor en el que se incorpora,
y su capacidad de posicionamiento sobre los módulos que se desea
limpiar merced a la estructura de paralelogramo incluida en el
dispositivo, y a las articulaciones entre órganos móviles que
facilitan la colocación de la barra 6 de pulverización con una
inclinación correspondiente a la de dichos módulos.
En cuanto al control de los diversos órganos
funcionales del conjunto, la invención prevé la inclusión de un
sistema de tipo electro-automático y oleohidráulico,
si bien no se describe específicamente por ser de tipo estándar, de
los incorporados convencionalmente en máquinas agrícolas y
similares.
No se considera necesario hacer más extenso el
contenido de la presente descripción para que un experto en la
materia pueda comprender su alcance y las ventajas que de la misma
se derivan, así como llevar a cabo la realización práctica de su
objeto.
No obstante lo anterior, y puesto que la
descripción realizada corresponde únicamente con un ejemplo de
realización preferida, se comprenderá que dentro de su esencialidad
podrán introducir múltiples modificaciones y variaciones de detalle,
asimismo comprendidas dentro del alcance de la invención, y que en
particular podrán afectar a características tales como la forma, el
tamaño o los materiales de fabricación, o cualesquiera otras que no
alteren la invención según ha sido descrita y según se define en las
reivindicaciones que siguen.
Claims (7)
1. Dispositivo de limpieza para paneles
fotovoltaicos y paneles termosolares, concebido para ser arrastrado
con la ayuda de un vehículo tractor a través de una instalación de
módulos fotovoltaicos y paneles termosolares, diseñado en particular
para la limpieza de la superficie de los módulos que incorporan en
su interior los paneles fotovoltaicos o termosolares, instalados
ordenada y separadamente en las plantas de generación de energía
eléctrica por aprovechamiento y transformación de la energía de los
rayos solares incidentes y en las instalaciones termosolares, cuya
limpieza está destinada a evitar opacidades que reduzcan u
obstaculicen el paso de la radiación solar, siendo la operación de
limpieza realizada con la proyección pulverizada de un líquido a
base de agua, con la eventual inclusión de otros componentes de
limpieza y mantenimiento, impulsado desde un depósito contenedor
montado en el vehículo tractor, con la ayuda de un medio de bombeo,
caracterizado porque el dispositivo está implementado por un
conjunto articulado sustentado por una estructura de soporte dotada
de una placa (1) de fijación al vehículo tractor que incluye una
pieza (2) vertical cilíndrica para albergar un eje solidario con una
pieza (3) constitutiva de la pieza inferior de cierre de una
estructura de paralelogramo que comprende además dos barras (4)
laterales y una pieza (5) superior a la que se encuentra fijado un
brazo extensible telescópicamente constituido por dos porciones (7,
8) alineadas y mutuamente acopladas entre sí, de las que una porción
(8) delantera desplazable respecto a la otra porción incluye en su
extremo distal una estructura de articulación (11) a la que se
encuentra unida una barra (6) de proyección, por medio de la cual se
realiza la proyección del líquido de limpieza hacia la superficie de
los módulos a través de una multiplicidad de boquillas (10)
distribuidas a lo largo de la mencionada barra (6) de
proyección.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el mencionado eje insertado en la citada
pieza (2) vertical cilíndrica de la estructura de soporte incluye un
piñón (16) engranado con una cremallera (17) horizontalmente
desplazable solidaria con el vástago de un cilindro (18), cuyo
accionamiento provoca el giro del conjunto con respecto a dicho
eje.
3. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la extensión de la porción (8)
desplazable del brazo telescópico respecto a la porción (7) de unión
a la pieza (5) de la estructura de paralelogramo se realiza con la
ayuda de un (9) hidráulico que discurre paralelamente con dicho
brazo.
4. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque un cilindro (12) hidráulico se extiende
con uniones articuladas (12a, 12b) entre la porción (8) del brazo
telescópico y la articulación (11) con la barra (6) de proyección,
para el pivotamiento de la citada barra (6) de proyección, siendo la
inclinación máxima de la barra (6) regulable por medio de un resorte
o tornillo (19) de seguridad incorporado en la mencionada
articulación (11).
5. Dispositivo según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por la inclusión
de un cilindro (15) hidráulico sujeto a la estructura (1) de soporte
y una barra (4) lateral de la estructura de paralelogramo mediante
uniones (15b, 15a) respectivas, cuyo accionamiento determina la
variación en la inclinación de las citadas barras (4) laterales de
la estructura de paralelogramo.
6. Dispositivo según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se ha
previsto un cilindro (14) hidráulico extendido entre la estructura
(1) de soporte y la pieza (3) inferior de la estructura de
paralelogramo, a las que se fija mediante uniones (14b, 14a)
articuladas respectivas, cuyo accionamiento determina un
pivotamiento de dicha pieza (3) inferior que a través de las barras
(4) laterales es transmitido a la pieza (5) superior de la
estructura de paralelogramo, para determinar variaciones en el plano
vertical de la posición de dicho brazo (7, 8) telescópico y de la
barra (6) de proyección asociada.
7. Dispositivo según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
mencionada barra (6) de proyección incluye adicionalmente sensores
(13) que determinan la posición de dicha barra respecto a la
superficie de un módulo fotovoltaico que se va a limpiar, para
corregir la inclinación relativa de la barra hacia una condición de
paralelismo más favorable y evitar un contacto físico indeseado con
dicha superficie.
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