JP6583056B2 - アルミフレーム付き太陽光アレイ洗浄方法とナノバブル含有アルカリイオン水生成方法 - Google Patents
アルミフレーム付き太陽光アレイ洗浄方法とナノバブル含有アルカリイオン水生成方法 Download PDFInfo
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Description
(1)化学洗剤を使用しないため、アルミフレーム付き太陽光アレイの表面にダメージを与えることがない。
(2)界面活性剤を含まない洗浄水を用いる(化学洗剤を使用しない)ため、何ら処理をしなくともCODの値が排出基準を下回り、洗浄後の汚れを含む洗浄水をそのまま排出しても、自然環境を害することがない。
(3)化学洗剤を洗い流す必要がないため、洗浄に使用する水量を大幅に減らすことができる。例えば、従来およそ40000Lの水を使用していたような事例でされていたような太陽光パネルの洗浄を500L程度の水量で行うことができる。
(4)化学洗剤を洗い流す必要がないため、水道施設がないところでも洗浄を行うことができる。また、水道施設がない場合でも、給水車を配備する必要がないため、洗浄に要するコストを大幅に削減することができる。
(5)ブラシやポリッシャーを使用しないため、物体(太陽光パネル)の損傷やコーティングの劣化が生じにくい。
(6)汚れや油等に吸着する性質を有する極微細泡を含有した洗浄水を使用するため、物体(太陽光パネル)表面を確実に洗浄することができる。
本発明のアルミフレーム付き太陽光アレイ洗浄方法(以下「洗浄方法」という)の実施形態の一例について説明する。この実施形態の洗浄方法は、アルミフレームに複数枚の太陽光パネルが設けられたアルミフレーム付き太陽光アレイの表面にマイクロバブル若しくはナノバブル又はこれらよりも細かいバブル(本願において、マイクロバブルよりも細かいバブルを「極微細泡」という)を含有した洗浄水(本願において「泡含有洗浄水」という)を噴霧して、当該太陽光パネルの表面に付着した汚れを前記洗浄水で吸着して浮き上がらせ、その浮き上がらせた汚れを含む泡含有洗浄水を太陽光パネルの表面から除去することによって当該太陽光パネルを洗浄する方法である。なお、本願において、マイクロバブルとは直径がマイクロサイズの泡を、ナノバブルとは直径がナノサイズの泡をいう。また、太陽光パネルとは、必要枚配列した太陽電池素子(セル)を強化ガラスなどで保護してパッケージ化したいわゆるモジュールを意味するが、本願において、太陽光パネルの洗浄方法という場合には、単体の太陽光パネル(モジュール)の洗浄のみならず、モジュールを複数枚並べて接続したいわゆるアレイを洗浄する場合も含むものとする。
本発明の洗浄方法では、泡含有洗浄水として、例えば、極微細泡を含有したアルカリイオン水(本願において「泡含有アルカリイオン水」という)や極微細泡を含有した純水又は超純水(本願において、これらを「泡含有純水」という)等を用いることができる。泡含有アルカリイオン水は、pH8〜13.5程度とすることができるが、フレームや架台がアルミ製である場合、アルミに対してアタック性のないpH11以下とするのが好ましい。
泡含有洗浄水は、既存の噴霧装置などで噴霧することができる。噴霧装置としては、例えば、株式会社工進の「エンジン噴霧器(型番:MS−ERH50TH85)」等を用いることができる。噴霧する液体の量は、太陽光パネルの汚れの程度や設置場所の環境(湿度や温度など)に応じて適宜調整することができるが、一例として250Wの太陽光パネルの場合は、一枚あたり80cc〜120cc程度の量を噴霧すれば十分な洗浄効果を得られる。噴霧する泡含有洗浄水は、超微霧や微霧、細霧等など、粒径の小さなものが好ましい。なお、超微霧や微霧、細霧の定義は諸説あるが、本願では、粒径10μm以下のものを超微霧と、超微霧よりも大きく且つ粒径100μm以下のものを微霧と、微霧よりも大きく且つ粒径300μm以下のものを細霧という。
泡含有洗浄水を噴霧して太陽光パネル表面の汚れを浮き上がらせた後、当該太陽光パネル表面の汚れを吸着した泡含有洗浄水をスキージーなどの除去手段によって太陽光パネル表面から除去する。汚れを含んだ泡含有洗浄水はスキージー以外の手段、例えば布などの拭き取り手段やスポンジなどの吸水手段等によって除去することができる。スキージーなどの除去手段での除去後に、布材やスポンジなどで残りの汚れや水分を除去するようにしてもよい。
本発明の作用について、図1(a)〜(c)を参照して説明する。ここでは、液体として超純水を用いて生成されたpH11の泡含有アルカリイオン水を用いる場合を一例として説明する。
(1)アルカリイオン水はクラスターが非常に細かいため、太陽光パネル表面に泡含有アルカリイオン水を噴霧すると、太陽光パネルとその表面に付着した汚れの間(界面)に泡含有アルカリイオン水が浸透する(図1(a))。アルカリイオン水には、イオンの効果によって汚れを包み込む界面活性効果があるため、界面に浸透した泡含有アルカリイオン水によって汚れが包み込まれる。また、泡含有アルカリイオン水中の極微細泡の表面張力によって、太陽光パネル表面の汚れが当該極微細泡の表面に吸着される。
(2)泡含有アルカリイオン水が太陽光パネルとその表面に付着した汚れの界面に浸透すると、太陽光パネル表面がマイナスに帯電し、泡含有アルカリイオン水と太陽光パネルが反発し、泡含有アルカリイオン水で包み込んだ汚れが太陽光パネルから剥離される(図1(b))。また、泡含有アルカリイオン水中の極微細砲が太陽光パネル表面に接触して圧壊すると、その衝撃によって太陽光パネル表面の汚れが当該太陽光パネルから剥離される。剥離された汚れは、泡含有アルカリイオン水によって乳化される(汚れが微粒子にされて泡含有アルカリイオン水に分散される)。
(3)太陽光パネル表面に付着した汚れを剥離して太陽光パネル表面に浮き上がらせた後、当該汚れを含む泡含有アルカリイオン水を太陽光パネル表面から除去することで、太陽光パネル表面が洗浄される(図1(c))。なお、pH11の泡含有アルカリイオン水は洗浄時に汚れと反応することでpH8以下となる。pH8以下の排水は産業排水の排出基準を下回る値であるため、別途処理をすることなく排出することができる。
本件出願人は、本発明の洗浄方法について試験を行った。試験概要及び試験結果は次のとおりである。
試験年月日:2015年6月9日〜10日
試験場所:栃木県栃木市
試験対象:設置後2年経過した太陽光パネル(株式会社Looop製の「Looop255W多結晶「型番:LP−255P−60H」)
使用機器等:
(1)発電量計測機器
発電量の計測には、新栄電子計測器株式会社製の「太陽光発電I−Vカーブトレーサ(型番:IVH−2000Z)」を用いた。
(2)噴霧装置
泡含有洗浄水の噴霧には、株式会社工進の「エンジン噴霧器(型番:MS−ERH50TH85)」を用いた。泡含有洗浄水は、約1020cc/分のペースで噴霧した。
(3)洗浄水
洗浄水には、pH11の泡含有アルカリイオン水を用いた。
試験方法:
(1)洗浄前の太陽光パネル(本願において「洗浄前パネル」という)の発電量計測
洗浄前に太陽光パネル1枚ずつコネクタを取り外し、当該太陽光パネルの発電量を計測した。この時、発電量を日射計とリンクさせて計測することによって日射量による影響を排除し、発電量の計測誤差が生じないようにした。
(2)太陽光パネルの洗浄
本発明の洗浄方法によって太陽光パネルを洗浄した。具体的には、噴霧装置で太陽光パネルの表面に泡含有アルカリイオン水を噴霧したのち、太陽光パネル表面の汚れを含んだ泡含有アルカリイオン水をスクレーパーで除去することによって、太陽光パネルを洗浄した。
(3)洗浄後の太陽光パネル(本願において「洗浄後パネル」という)の発電量計測
洗浄後、洗浄後パネルの発電量を計測した。洗浄前パネルの発電量の計測と同様、発電量は日射計とリンクさせて計測した。
(4)劣化率の劣化率の算出
前記(1)の計測によって得られた洗浄前パネルの発電量を株式会社Looop製のLP−255P−60Hの公式性能と比較して、洗浄前パネルの発電量の劣化率(本願において「洗浄前パネル劣化率」という)を算出した。同様に、前記(3)の計測によって得られた洗浄後パネルの発電量を前記LP−255P−60Hの公式性能と比較して、洗浄後パネルの発電量の劣化率(本願において「洗浄後パネル劣化率」という)を算出した。
(5)劣化率の比較による改善率の算出
前記(4)で算出された洗浄前パネル劣化率と洗浄後パネル劣化率を比較して、洗浄後パネルの発電量が洗浄前パネルの発電量と比べてどれだけ改善したかを表す改善率を算出した。
(2)他方、洗浄後パネル劣化率は、太陽光パネル1が−2%、太陽光パネル2が−3.1%、太陽光パネル3が−1.8%、太陽光パネル4が−1.9%、太陽光パネル5が−1.1%、太陽光パネル6が−2.2%、太陽光パネル7が−2.3%、太陽光パネル8が−1.9%、太陽光パネル9が−1.9%、太陽光パネル10が−2.02%、太陽光パネル11が−2.07%であり、平均すると−2.02%(2.02%の劣化)であった。
(3)上記(1)の洗浄前パネル劣化率と(2)洗浄後パネル劣化率との差、すなわち、改善率は、太陽光パネル1が8.1%、太陽光パネル2が6%、太陽光パネル3が6.3%、太陽光パネル4が7.4%、太陽光パネル5が6.7%、太陽光パネル6が6.6%、太陽光パネル7が6.8%、太陽光パネル8が7.3%、太陽光パネル9が7.4%、太陽光パネル10が6.28%、太陽光パネル11が6.03%であり、平均すると6.78%(6.78%の改善)であった。
前記試験結果から、本発明の洗浄方法で太陽光パネルを洗浄することによって、洗浄後パネル劣化率が大幅に改善すること、すなわち、洗浄後の太陽光パネル(洗浄後パネル)の発電量は、洗浄前の太陽光パネル(洗浄前パネル)の発電量よりも増えていることがわかる。前記試験結果の(3)に示す改善率は、ブラシやポリッシャー、化学洗剤を用いて太陽光パネル表面を洗浄した場合と同程度の改善率である。本発明の洗浄方法は、ブラシやポリッシャー、化学洗剤、洗い流し用の大量の水を使用することなく、これらを用いた場合と同程度の洗浄効果を奏するという点において、従来の洗浄方法と比較した有利な効果がある。また、ブラシやポリッシャー、化学洗剤、洗い流し用の大量の水を使用する必要がないため、こられを使用する場合の諸問題が生じないという点においても、従来の洗浄方法と比較した有利な効果がある。
Claims (6)
- 屋外に設置された、アルミフレームに複数枚の太陽光パネルが設けられたアルミフレーム付き太陽光アレイの洗浄方法であって、
前記アルミフレーム付き太陽光アレイの表面に、アルカリイオン水とナノバブル含有純水とを混合して生成されたナノバブル含有アルカリイオン水、又はナノバブルを含有させたアルカリイオン水と純水若しくは超純水とを混合して生成されたナノバブル含有アルカリイオン水を噴霧器で噴霧して、当該アルミフレーム付き太陽光アレイの表面に付着した汚れを浮き上がらせ、
前記浮き上がらせた汚れを含むナノバブル含有アルカリイオン水を、その乾燥前に前記アルミフレーム付き太陽光アレイの表面から除去することによって前記アルミフレーム付き太陽光アレイを洗浄する、
ことを特徴とするアルミフレーム付き太陽光アレイ洗浄方法。 - 請求項1記載のアルミフレーム付き太陽光アレイ洗浄方法において、
ナノバブル含有アルカリイオン水がpH11以下である、
ことを特徴とするアルミフレーム付き太陽光アレイ洗浄方法。 - 請求項2記載のアルミフレーム付き太陽光アレイ洗浄方法において、
pH11以下のナノバブル含有アルカリイオン水は、pH12〜13.5のアルカリイオン水とナノバブル含有純水とを混合することにより生成された、或いは、ナノバブルを含有させたpH12〜13.5のアルカリイオン水と純水若しくは超純水とを混合して生成された、
ことを特徴とするアルミフレーム付き太陽光アレイ洗浄方法。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のアルミフレーム付き太陽光アレイ洗浄方法において、
アルミフレーム付き太陽光アレイの表面から除去されたナノバブル含有アルカリイオン水がpH8以下である、
ことを特徴とするアルミフレーム付き太陽光アレイ洗浄方法。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のアルミフレーム付き太陽光アレイ洗浄方法において、
ナノバブル含有アルカリイオン水をエンジン噴霧器で噴霧する、
ことを特徴とするアルミフレーム付き太陽光アレイ洗浄方法。 - アルミフレーム付き太陽光アレイ洗浄方法に用いるナノバブル含有アルカリイオン水の生成方法であって、
pH12〜pH13.5のアルカリイオン水とナノバブル含有純水とを混合することによって、或いは、ナノバブルを含有させたpH12〜pH13.5のアルカリイオン水と純水若しくは超純水とを混合することによってpH11以下のナノバブル含有アルカリイオン水を生成する、
ことを特徴とするナノバブル含有アルカリイオン水生成方法。
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