Устройство и способ автоматизированной очистки солнечной панели

Изобретение относится к системам очистки, в частности к системам автоматической очистки солнечных панелей.

В настоящее время ресурсы Земли истощаются, экология с каждым годом ухудшается, и современные источники энергии способствуют этому. Солнечная энергия является эффективной альтернативой современным способам добычи электроэнергии, в условиях постоянного роста цен на традиционные виды энергоносителей. Расположение солнечных панелей в горных местностях на высотах в несколько километров от уровня земли позволит увеличить, получаемый поток солнечного излучения, но усложнит обслуживание и очистку солнечных панелей. Поэтому разработка автоматизированной системы очистки солнечных панелей является актуальной задачей.

Известна система очистки солнечных панелей [патент US №8323421 F24J 2/40, 4.12.2012], содержащая защитную панель, которая устанавливается на солнечную батарею, приводное устройство, которое обеспечивает движение вдоль панели чистящей щетки, при этом щетка располагается между шкивами. Кроме того, на панели устанавливаются резервуары с чистящей жидкостью и датчики, которые обнаруживают загрязнение на защитной панели. В результате обнаружения загрязнения щетка приводится в движение приводным механизмом, одновременно распыляется спрей с чистящей жидкостью.

Недостатками данной системы являются большие габариты и невозможность использования в зимнее время из-за низких температур и возможных оледенений. Кроме того, использование защитной панели создает препятствие для прохождения солнечного потока, тем самым уменьшается КПД всей системы. Также недостатком данного устройства является наличие дополнительных конструкций, на которых должно устанавливаться данное устройство, а также не автономность и зависимость от чистящих средств.

Известна система очистки солнечных панелей [патент US №20090288691 В08В 3/00, 26.11.2009], включающая в себя линию подачи жидкости, первый конец которой подключен к источнику водоснабжения, а второй конец имеет множество сопел, из которых распыляется чистящая жидкость под давлением, и очищает поверхность панелей. Кроме того, система включает в себя насос - нагнетатель давления и корпус, внутри которого находится отсек с химическим веществом. Когда химическое вещество поступает в линию подачи жидкости, оно смешивается с водой, и создается чистящая жидкость, позволяющая растворять пыль и грязь с поверхности.

Недостатками данной системы являются невозможность использования в зимнее время из-за низких температур и возможных оледенений линий подачи жидкости. Также недостатком данного устройства является наличие дополнительных насосов, которые нуждаются в мощных источниках энергии, а также необходимость использовать чистящие средства.

Известно устройство для очистки солнечных панелей [патент US №9130502 В08В 11/04, 8.09.2015], состоящее из нагнетателя воздуха (компрессора), двух валиков, один из которых очищает механическим образом поверхность солнечной панели, второй валик статическим образом притягивает остатки частиц пыли. Движение устройства осуществляется по направляющим, устанавливаемым по всему линейному массиву панелей. Устройство приводится в движение за счет энергии от аккумуляторной батареи.

Недостатками данной системы являются большие габариты и невозможность использования в зимнее время из-за низких температур и возможных оледенение конструкций. Также недостатком данного устройства является наличие дополнительных конструкций, по которым передвигается данное устройство.

Известно устройство для очистки солнечных панелей [патент US №8984704 В08В 1/00, 24.03.2015], представляющее из себя каретку, на которой установлены датчики контроля загрязнения, щетки для чистки панелей и устройство распыления моющего средства. Каретка передвигается по рельсам, которые установлены вдоль солнечных панелей; с помощью датчиков визуально происходит определение степени загрязненности, и при обнаружении загрязнения на панелях каретка проводит процедуру очистки, используя моечные средства и щетки.

Недостатками данной системы являются большие габариты и невозможность использования в зимнее время из-за низких температур и возможных оледенений чистящих средств. Также недостатком данного устройства является наличие рельс, по которым передвигается устройство, а также не автономность, из-за необходимости использовать чистящие средства.

Известна интеллектуальная самоочищающаяся солнечная панель [патент US №20120285516, В08В 6/00, 15.11.2012], состоящая из солнечной панели, высокопрозрачного полимера, датчиков загрязнения и генераторов ультразвуковых волн, устанавливаемых на саму панель. В случае обнаружения загрязнения в виде снега или песка, ультразвуковые волны генерируются генератором и очищают поверхность панели.

Недостатком данной системы является необходимость заводской сборки данной системы и невозможность установки ее в полевых условиях.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является автономная зимняя солнечная панель [заявка WO №2014022914 H04W 24/00, 15.11.2012], состоящая из источника питания, соединенного с солнечной панелью, датчиков контроля загрязнения, проводов расположенных на поверхности солнечной панели, и четырех вибрационных блоков, два из которых расположены на верхней грани поверхности панели, и по одному на боковых гранях панели. При обнаружении снега или льда на провода поступает электрический ток, в результате чего провода нагреваются, за счет этого происходит таяние снега и льда, после чего активируется вибрационные блоки для очищения панели от загрязнения.

Недостатком ближайшего аналога является необходимость заводской сборки данной системы и невозможность установки ее в полевых условиях, сложность конструкции, из-за использования множества различных элементов очистки: четырех вибрационных блоков, нагревательных проводов, и как следствие увеличение расхода мощности и снижение КПД всей системы в целом.

Задача изобретения - автоматизация процесса очистки солнечных панелей независимо от температурных и погодных условий и при отсутствии обслуживающего персонала, также возможность установки и использования данной системы на уже существующих солнечных панелях.

Технический результат - эффективная очистка поверхности солнечной панели от снега, льда, мусора и других объектов, мешающих преобразованию солнечной энергии.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в устройстве очистки солнечной панели, содержащем источник питания, соединенный с солнечной панелью, датчики контроля загрязнения и провода, расположенные на поверхности солнечной панели, согласно изобретению, провода выполнены с возможностью колебания и переплетены друг с другом в виде решетки, установленной на поверхность солнечной панели, при этом в качестве источника питания используют источник переменного тока, а датчики контроля загрязнения выполнены в виде датчиков натяжения проводов, расположенных по всей внешней грани решетки из проводов.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается также способом очистки солнечной панели, по которому загрязнение поверхности обнаруживают за счет увеличения силы натяжения проводов, при этом активируют очистку, при которой на провода подают переменный ток, обеспечивая одинаковые значения собственной частоты колебания проводов, при колебании провода соприкасаются друг с другом при максимальном значении амплитуды колебания, достигая механического резонанса, за счет которого обеспечивают вибрацию, необходимую для дробления льда и нагрев, необходимый для таяния снега и очистки панели.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена система очистки солнечной панели. На фиг. 2 изображен общий вид солнечной панели с установленной системой очистки.

Устройство автоматизированной очистки солнечной панели (фиг. 1) содержит провода 1, переплетенные друг с другом и установленные на солнечную панель 2 (фиг. 2), на которой установлены датчики натяжения проводов 3 (фиг. 1). Источник переменного тока 4 установлен в корпусе и расположен под панелью (фиг. 2).

Устройство автоматизированной очистки солнечной панели работает следующим образом: при обнаружении зимних осадков датчиками натяжения проводов 3 на провода 1 подают переменный ток таким образом, чтобы провода (горизонтальные и вертикальные) имели одинаковую собственную частоту колебаний, при данных условиях возникает явление механического резонанса, при котором вибрация проводов раскалывает лед и очищает солнечную панель, также за счет нагрева проводов, растаявший снег стекает вниз по склону солнечной панели.

Пример конкретной реализации способа

Для очистки солнечной панели «Hevel Solar» на нее монтируется решетка из проводов, при оледенении поверхности солнечной панели датчики фиксируют натяжение проводов и активируют систему очистки. Переменный ток силой в 0,3 А, протекающий по проводам, создает вибрацию в них, за счет того, что провода имеют одинаковую собственную частоту колебаний. При колебании провода соприкасаются друг с другом при максимальном значении амплитуды колебания, таким образом, возникает явление механического резонанса, при котором вибрация проводов раскалывает лед и за счет этого осколки льда скатываются с панели и очищают ее, также за счет нагрева проводов растаявший снег стекает вниз по склону солнечной панели

Итак, заявляемое изобретение автоматизирует процесс очистки солнечных панелей независимо от температурных и погодных условий и при отсутствии обслуживающего персонала, также позволяет устанавливать и использовать данную систему на уже существующих солнечных панелях.

В результате повышается эффективность очистки поверхности солнечной панели от снега, льда, мусора и других объектов, мешающих преобразованию солнечной энергии.