Результат интеллектуальной деятельности: Способ автоматизированной очистки солнечных панелей

Изобретение относится к области электроэнергетики, энергосбережения и может быть использовано для очистки солнечных панелей от снега и льда в зимнее время.

Известен способ очистки солнечных панелей [патент ЕР №2048455 А2 F24J 2/461, 15.04.2009], реализуемый благодаря продольному рельсу, который устанавливается на солнечную батарею, приводному устройству, которое обеспечивает движение рельса, чистящим щеткам расположенным перпендикулярно относительно рельса. Кроме того, на панели установлен электрический пульт управления и датчик дождя. При наличии дождя срабатывает датчик дождя и передает сигнал на пульт управления, который в свою очередь запускает привод, который задействует продольный рельс с щетками и очищает поверхность панели.

Недостатками данного способа является зависимость от погодных условий и невозможность использования в зимнее время. Также недостатком данного способа является наличие рельса, который передвигается вдоль солнечной панели и частично мешает преобразованию энергии.

Известен способ автоматизированной очистки солнечных панелей [заявка US №20100043851 F24J 2/461, 25.02.2010], реализуется с помощью линии подачи жидкости, оснащенной форсунками. Через форсунки распыляется чистящая жидкость под давлением и очищает поверхность панелей. Кроме того, система включает в себя, насос - нагнетатель давления и механизм управления процессом очистки.

Недостатками данного способа является 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.

Известен способ очистки солнечных панелей [заявка WO №2010107491 F24J 2/461, 23.09.2010], основанный на нагревании образовавшегося снежного покрова на поверхности солнечной панели. Достигается это благодаря установке поверх фотоэлектрической панели, прозрачной панели с множеством встроенных нитей нагрева. Нити нагрева соединены с источником питания и при обнаружении снега или льда происходит нагрев прозрачной панели и таяние осадков.

Недостатками данного способа является наличие дополнительной конструкции, препятствующей полному преобразованию энергии.

Известен способ очистки солнечных панелей [заявка US №20140041713 H02S 40/12, 13.02.2014], реализуемый с помощью дополнительной установки стеклянного покрытия поверх солнечной панели, который содержит датчики температуры и осадков. При возникновении осадков на поверхности панели датчики передают информацию на контроллер, который запускает вибрацию стеклянной панели. Также есть возможность теплового нагрева поверхности стеклянной панели, которая также может растопить образовавшийся снежный покров и лед.

Недостатками данного способа очистки является наличие дополнительного стеклянного покрытия, которое не обеспечивает полное преобразование энергии. Также недостатком данного способа является ненадежность и недолговечность конструкции, так как панель со временем может разрушиться от вибраций и нагрева.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки зимней солнечной панели [заявка WO №2014022914 F24J 2/461, 13.02.2014], реализуемый с помощью 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 активируются 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 - увеличение коэффициента полезного действия солнечной панели благодаря возможности своевременной автоматизированной очистки без значительного усложнения конструкции и удорожания всего устройства.

Техническим результатом является повышение эффективности работы солнечных панелей и увеличение их КПД, а также возможность постоянного использования энергии солнца вне зависимости от погодных условий.

Указанный результат достигается тем, что на параллельно расположенные провода над поверхностью солнечной панели в первоначальный момент времени подают электрический ток, согласно изобретению сначала в течение первых трех секунд подают электрический ток, в три раза превышающий ток резонанса, а затем уменьшают его до значения тока, создающего силу Ампера, способную привести провода к резонансу, с помощью которого обеспечивают стряхивание снега с поверхности солнечной панели.

Существо изобретения поясняется чертежом, на котором изображена конструкция солнечной панели, с расположенными на ней проводами. Пример конкретной реализации способа.

Для реализации способа предложено устройство, содержащее солнечную панель 1, с установленными на ней проводами 2, контроллер 3, осуществляющий контроль подачи импульсов тока, 4 датчики натяжения проводов, которые позволяют контролировать налипание снега на поверхности панели, 5 аккумуляторный блок, отвечающий за накопление выработанной энергии, инвертор 6, преобразующий постоянный ток в переменный.

Устройство работает следующим образом. Для очистки солнечной панели компании Hevel (микроаморфный модуль площадью 1,43 м², номинальной мощностью 125 Вт) на нее монтируют параллельно расположенные провода 2, расстояние между проводами составляет 5 см. При возникновении снежного покрова на поверхности солнечной панели датчики натяжения проводов 4 фиксируют нагрузку на провода и активируют систему очистки. Подают импульс постоянного тока в 1000 А, в 3 раза превышающий ток резонанса, благодаря резкому увеличению тока происходит колебание проводов в течение трех секунд, а затем по мере уменьшения тока происходит соударение проводов друг о друга, тем самым возникает явление резонанса. Это способствует стряхиванию снега с поверхности солнечной панели и наиболее эффективному режиму работы солнечной панели в зимнее время.

Итак, заявляемое изобретение позволяет эффективно работать солнечным панелям в зимнее время, благодаря своевременной, быстродействующей и автоматизированной очистки солнечных панелей.

Заявляемый способ автоматизированной очистки солнечных панелей позволит повысить эффективность работы и увеличить КПД, при малых затратах на оборудование, обслуживание и высокий потенциал работы в любых погодных условиях.