(57)【要約】  本発明は、太陽光発電ソーラーパネル用冷却システムおよび方法に関する。冷却システムおよび方法は、以後ＰＶパネル（２）と呼ぶ太陽光発電ソーラーパネルの外面の温度を低下させることを可能にし、それによりＰＶパネルの性能を最大化しＰＶパネルの表面を常時最適動作温度（約２５℃）に保持し、同時にＰＶパネル表面上の塵芥および／または汚れの残存物をクリーニングして除去し、可能ならばＰＶパネル（２）の総合性能をさらに最適化する。
2016503284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最適な太陽光放射捕獲のために水平面に対して傾斜位置に設置されたタイプの太陽光発電ソーラーパネル（２）用冷却システム（１）であって、
前記太陽光発電ソーラーパネル（以下、ＰＶパネル）（２）の上縁部の上に配置され、前記ＰＶパネル（２）の外面にわたりシート状の流体を供給する流体噴霧器（１０）と、
前記ＰＶパネル（２）の下縁部に固定され、前記ＰＶパネル（２）の前記外面から流れて来る余剰な流体を収集して運ぶ収集トレイ（２０）と、
その両端部のうち一方が前記収集トレイ（２０）に連結され、前記収集トレイ（２０）に収容された前記流体を排出する排出ホース（３０）と、
屋外に配置されて、前記排出ホース（３０）を介して前記排出された流体を格納して冷却する第１のタンク（４０）と、
前記第１のタンク（４０）から流れて来る前記低温流体を電気ポンプ（６０）によって受け入れるのに適した第２の断熱タンク（５０）であって、前記流体を、前記ＰＶパネル（２）の前記流体噴霧器（１０）に向けて再循環させるための排出管（５１）を有している第２の断熱タンク（５０）と、
を備えていることを特徴とする、冷却システム（１）。
【請求項２】
前記電気ポンプ（６０）の付加的な給電用の１つのスタンドアローン型ソーラーパネル装置（７０）を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の太陽光発電ソーラーパネル（２）用冷却システム（１）。
【請求項３】
前記流体噴霧器（１０）は、前記ＰＶパネル（２）の上縁部に沿って設置された長尺の共通ロッド（１１）上に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の太陽光発電ソーラーパネル（２）用冷却システム（１）。
【請求項４】
前記流体噴霧器（１０）は、スプリンクラー、マイクロスプリンクラー、ドリップ噴霧器、シート噴霧器等であることを特徴とする、請求項１または３に記載の太陽光発電ソーラーパネル（２）用冷却システム（１）。
【請求項５】
前記流体噴霧器（１０）は、付加的に流速調整手段を備えていることを特徴とする、請求項１、３または４のいずれか一項に記載の太陽光発電ソーラーパネル（２）用冷却システム（１）。
【請求項６】
前記電気ポンプ（６０）は、複合型揚力ポンプであることを特徴とする、請求項１に記載の太陽光発電ソーラーパネル（２）用冷却システム（１）。
【請求項７】
前記電気ポンプ（６０）は、前記電気ポンプ（６０）に供給される電源を管理する制御部に関連付けられていることを特徴とする、請求項１または６に記載の太陽光発電ソーラーパネル（２）用冷却システム（１）。
【請求項８】
ＰＶパネル（２）の上縁部に配置された流体噴霧器（１０）から前記ＰＶパネル（２）の外面にわたり流体を流出させる工程と、
前記余剰な流体を収集トレイ（２０）に収集して運ぶ工程と、
前記収集トレイ（２０）に収容されている前記流体を排出ホース（３０）によって排出する工程と、
屋外に配置された第１のタンク（４０）に、前記排出された流体を格納し、前記流体が最低温度に達するまで冷却する工程と、
前記流体が冷却されたら、第２の断熱タンク（５０）へと流体を揚水する工程と、
前記流体を前記第２のタンク（５０）から、前記ＰＶパネル（２）の前記流体噴霧器（１０）へ向けて再循環させる工程と、
を含むことを特徴とする、太陽光発電ソーラーパネル用冷却方法。
【請求項９】
前記第１のタンク（４０）に前記流体を格納し冷却する工程は、その日のうちで最低屋外温度の時間までに実行されることを特徴とする、請求項８に記載の冷却方法。
【請求項１０】
前記流体を再循環させる工程は、重力による排出によって実行されることを特徴とする、請求項８に記載の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生可能エネルギーの分野に属し、より具体的には太陽光発電ソーラーパネル用冷却装置または手段に関する。
【０００２】
本発明の主要な目的は、太陽光発電ソーラーパネルの表面を最適な温度値に保持することによってその性能を向上させることを可能にするとともに、当該表面の塵芥または汚れといった残存物を除去することを可能にし、さらに可能ならば当該パネルの最終作業および性能を最適化する、太陽光発電ソーラーパネルの冷却システムおよび冷却方法である。
【背景技術】
【０００３】
太陽光発電ソーラーパネル（以後ＰＶパネルと呼ぶ）から構成され、当該ＰＶパネルに設置された複数の半導体装置（太陽光発電セル）を介して太陽光放射から直接電気を得るための設備が今日良く知られている。より具体的には、太陽光発電効果に基づき電力を生成するための設備として、以下の基本的な３つのタイプの設備がある：固定プレート式のソーラー設備；単一軸ソーラートラッキングの設備；二軸ソーラートラッキングの設備、である。
【０００４】
これら全てにおいて、電力を生成するシステムは同じである、すなわち、その目的で製造された材料（単結晶または多結晶光電シリコンセル、または薄膜アモルファスシリコン）は、太陽光放射から来る発光光子を吸収して、励起状態になったときに前記光電セルが自由電子（電気）を放射することによりエネルギーを放出する。これは、太陽光発電効果として知られている。
【０００５】
現在、太陽光設備の確立を奨励し、したがって枯渇せずクリーンで再生可能なエネルギー源を保有するための適切な法制度を可決させた国が幾つかある。実質的に、太陽光技術の着手時から、種々の研究所で実行された試験は、太陽光放射の作用によるセルの加熱により、太陽光発電セルが最適温度を超えて、一般に４０〜６０℃およびそれ以上の温度で動作した結果として発生する一連の故障が常にあることを想定して、ＰＶパネルの最適動作温度は２０℃から３０℃の範囲にあると判断した。これにより、ＰＶパネルは、その理想的な１００％の性能よりも低い性能で頻繁に作動されることとなる。さらに、ＰＶパネルの過熱によるもう一つの不利益な副次的影響は、ＰＶパネルの早期の劣化であり、ＰＶパネルの耐用年数が短くなり、数年動作した後にはその性能がかなり低下する。
【０００６】
したがって、ソーラーパネルにおける温度上昇を回避する現在の試みは不首尾であったが、それは主に、パネルの加熱効果を制御できる冷却システムがあったにも拘わらず、それらの経済的コストおよびエネルギーコストが非常に高く、その大多数が付加的な冷却機を稼動させるために電気を使用するため、投資会社にとっては価値がないものであったという事実によるものであった。さらに、それらは、パネル表面を覆った塵芥の除去もできず、同様にそれらの性能に影響していた。したがって、今日の太陽光設備の多くは如何なるタイプの熱保護もなく風雨に晒されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
要約すると、現在の太陽光発電ソーラーパネルの課題は主に以下である：
−太陽光発電ソーラーパネルはその最適温度値を超えて動作し、それがＰＶパネルの性能において重大な損失を引き起こす。
−太陽光発電ソーラーパネルは、その表面上に堆積された塵芥、粒子および汚れの層を蓄積し、ＰＶパネルの性能に悪い影響を与える。
−前述の点は、ＰＶパネルの内部構成要素の早期の劣化を引き起こし、したがってＰＶパネルの平常動作に影響する。
−さらに、前述の点は、部品に関連する修理、交換およびメンテナンスのコストを非常に高騰させて、これにより設備のコストを増加させる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、太陽光発電ソーラーパネルの表面を最適な動作温度値に保持しつつ、前記表面に存在する塵芥および／または汚れといった残存物をクリーニングして除去し、可能ならば太陽光発電ソーラーパネルの最終性能をさらに最適化する太陽光発電ソーラーパネル（以後ＰＶパネルと呼ぶ）の冷却システムおよび方法を提供することにより、上述した課題を解決する。
【０００９】
より具体的には、本発明の冷却システムの目的は、最適な太陽光放射捕獲のために水平面に対して傾斜位置に設置されたタイプのＰＶパネルに特に適用可能であり、前記冷却システムは、前記ＰＶパネルの上縁部に配置されて、前記ＰＶパネルの外面にわたって連続的または非連続的なシート状の流体を供給する流体噴霧器と、前記ＰＶパネルの下縁部に固定されて、前記ＰＶパネルの前記外面から流れて来る前記余剰流体を収集して運ぶ収集トレイと、その両端部のうち一方が前記収集トレイに連結されて、前記収集トレイに収容された前記流体を排出する排出ホースと、を備えている。
【００１０】
さらに、本発明の冷却システムは、屋外に配置されて、前記排出ホースを介して前記排出された流体を格納し冷却する第１のタンクと、前記第１のタンクから電気ポンプによって流れて来る前記低温流体を受け入れるのに適した第２の断熱タンクとを備え、前記第２のタンクは前記流体を前記ＰＶパネルの前記流体噴霧器に向けて戻すように再循環させる排出管を備えている。
【００１１】
指摘しておくべきは、例えば発泡ポリウレタンによって断熱されている第２の断熱タンクでは、流体は、流体噴霧器に戻るように再循環するために最大限可能な時間にわたり大きな温度変動を経験しないということである。
【００１２】
そのため、電気ポンプは好ましくは送電網に接続されるが、本明細書に記載される冷却システムは、前記電気ポンプの付加的な給電用の１つのスタンドアローン型ソーラーパネル装置を備えていてもよいことが想定される。
【００１３】
他方では、上述の流体噴霧器は、前記ＰＶパネルの上縁部に沿って設置された長尺の共通ロッド上に好ましくは配置され、前記流体噴霧器は、スプリンクラー、マイクロスプリンクラー、ドリップ噴霧器、シート噴霧器等であってもよい。前記電気ポンプは、複合型の揚力（リフトフォース）ポンプであることが好ましく、前記ポンプに供給される電源を管理する制御部に関連付けられている。
【００１４】
流体噴霧器が付加的に、ＰＶパネルの冷却要求に従って、すなわち、ＰＶパネルの性能が常に１００％に近くなるように、日中にＰＶパネルが持ちうる余剰な熱を均衡させることにより、流体のより大量または少量の流出を可能にする流速調整手段を備えることも想定されている。
【００１５】
本発明の別の目的により、ＰＶパネルの冷却方法が下記に説明され、当該方法は以下の工程を含む：
−前記ＰＶパネルの上縁部に配置された流体噴霧器から前記ＰＶパネルの外面にわたり流体を流出させる、
−前記余剰な流体を収集トレイに収集して運ぶ、
−前記収集トレイに収容されている前記流体を排出ホースによって排出する、
−屋外に配置された第１のタンクに、前記排出された流体を格納し、前記流体が最低温度に達するまで冷却する、
−前記流体が冷却されたら、第２の断熱タンクへと前記流体を揚水する、
−前記流体を前記第２のタンクから、前記ＰＶパネルの前記流体噴霧器へ向けて再循環させる。
【００１６】
前記第１のタンクに前記流体を格納し冷却する工程は、好ましくは、その日のうちで最低屋外温度の時間までに実行される（それは一般に毎日の早朝の時間である）。
【００１７】
同様に、前記流体を前記ＰＶパネルの前記流体噴霧器に向けて再循環させる工程は、好ましくは上述した前記第２のタンクの排出管を介した重力による排出によって実行され、それにより設備の簡素化と速さと低い経済的コストをもたらす。
【００１８】
上記説明を補完するため、また、本発明の特徴をその好ましい実用的な実施形態に従ってより良く理解することを助長するために、上記説明の一体的な部分として一組の図面が添付され、以下が、例示的かつ非限定的な特徴として描かれている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の太陽光発電ソーラーパネルの目的の冷却システムに関与する異なる要素の模式図である。
【図２】本発明の冷却システムを組み込んだ太陽光発電ソーラーパネルの透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
好ましい実施形態は、上述した図面を参照して以下に説明されるが、これが本発明の保護範囲を制限または減少させることはない。
【００２１】
図１は、以下を備えた本発明の冷却システムの異なる構成要素を模式的に示す：
−図２により明瞭に示される、ＰＶパネル（２）の上縁部に沿って設置された長尺の共通ロッド（１１）上に配置され、ＰＶパネル（２）の外面にわたりシート状の流体を供給することを可能にする流体噴霧器（１０）と、
−ＰＶパネル（２）の下縁部に固定され、ＰＶパネル（２）の外面から流れて来る余剰な流体を収集して運ぶ収集トレイ（２０）と、
−その両端部のうち一方が収集トレイ（２０）に連結され、収集トレイ（２０）に収容された流体を排出する排出ホース（３０）と、
−屋外に配置され、排出ホース（３０）を介して排出された流体を格納して冷却する第１のタンク（４０）と、
−第１のタンク（４０）から流れて来る低温流体を複合電気ポンプ（６０）によって受け入れるのに適した第２の断熱タンク（５０）であって、流体を、ＰＶパネル（２）の流体噴霧器（１０）に向けて再循環させるための排出管（５１）を有している第２の断熱タンク（５０）と、
−電気ポンプ（６０）の付加的な給電用に用いられる１つのスタンドアローン型（独立型）ソーラーパネル装置（７０）。
【００２２】
したがって、本発明は、ＰＶパネル（２）の外面の温度を最適な動作値（約２５℃）へと低下させることを可能にするＰＶパネル（２）の冷却閉回路を提供し、ＰＶパネル（２）は、一日のうちで最もこの好ましい時間における外部温度、すなわち外部温度が最低温度である時間に基づいて冷却され、また、ＰＶパネル（２）の外面を覆っている可能性がある汚れおよび塵芥の残存物を除去することを可能にする。
【符号の説明】
【００２３】
２    ＰＶパネル
１０  流体噴霧器
１１  長尺の共通ロッド
２０  収集トレイ
３０  排出ホース
４０  第１のタンク
５０  第２の断熱タンク
５１  排出管
６０  電気ポンプ
７０  スタンドアローン型ソーラーパネル装置
【図１】
2016503284.tif 000003
【図２】
2016503284.tif 000004
【国際調査報告】
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