Устройство для очистки солнечных панелей

Настоящая полезная модель относится к области солнечной энергетики, а именно к способам очистки солнечных панелей, и может использоваться для уборки загрязнений с фронтальной части солнечных модулей.
Солнечная энергетика претендует занять особое место в мировой энергетике, что подтверждается перманентным ростом инвестиций в строительство новых объектов этой отрасли. Одной из проблем электрических станций, использующих Солнце в качестве энергоресурса, является загрязнения солнечных панелей. Проблема наличия загрязнений с увеличением мощности станции становится значительнее, поскольку энергетические потери от нее становятся больше. По этой причине разработка устройства по очистке солнечных панелей становится актуальной задачей.
Известна система очистки солнечных панелей [патент US №9130502 В08В 11/04, 8.09.2015]. Процесс очистки осуществляется одним валиком механически, вторым статически. Устройство передвигается по всему ряду солнечных панелей благодаря направляющим.
Недостатком данной системы является необходимость сооружения дополнительных конструкций для передвижения устройства, а также большие габариты.
Известна самоочищающаяся солнечная панель [патент US №20120285516, В0В8 6/00, 15.11.2012]. В конструкцию панели добавляются датчики загрязнения и генераторы ультразвуковых волн. В случае фиксации датчиками загрязнений, ультразвуковой генератор формирует сигналы и таким образом очищает поверхность устройства.
Недостатком данной системы является сложности в масштабировании устройства на большие территории солнечных станций, а также необходимость в заводском изготовлении устройства.
Известно устройство для очистки солнечных панелей [патент US №8984704 В08В 1/00, 24.03.2015], состоящее из каретки, датчиков загрязнения, щетки и устройства распыления моющего средства. Очищение происходит механически щеткой по всему ряду солнечных панелей благодаря движению каретки по рельсам.
Недостатком данной системы являются необходимость возведения дополнительных конструкций, возможность оледенения подвижных частей.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является автоматическая система очистки солнечных панелей [патент US 20220049877 В08В 1/04, 17.03.2021], которая содержит раму, выполненную с возможностью перемещения вдоль солнечных панелей. Очистка происходит за счет вращающихся элементов, взаимодействующих с поверхностью панели, щетки и механизма обдува.
Недостатком ближайшего аналога является необходимость заводского изготовления, сложность адаптации одного устройства под различную высоту солнечных панелей, а также большим электропотреблением, что вызвано наличием вращающихся частей и механизмов обдува.
Задачами, на решение которых направлена полезная модель, являются упрощение очистки больших площадей солнечной панелей, адаптивность системы очистки к солнечным модулям различных габаритов, возможность очистки панелей, расположенных под углом к горизонту.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является создание эффективной системы очистки для больших площадей солнечных панелей.
Данная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что заявленное устройство для очистки солнечных панелей содержит раму, выполненную с возможностью перемещения вдоль солнечных панелей, вращающиеся элементы для передвижения, взаимодействующие с поверхностью панели, щетку, согласно настоящей полезной модели, устройство содержит две пары движителей в форме колеса, связанных механической зубчатой передачей, сформированной из тройки шестерен, с валами сервоприводов на каждую пару движителей. Для передвижения на солнечных модулях, расположенных под углом, устройство снабжается дополнительным движителем в форме колеса, соединенного с валом сервопривода и установленного параллельно верхнему ребру солнечной панели. Для механической очистки применяется щетка изменяемого размера для адаптации к различной высоте очищаемых модулей. В качестве источника питания сервоприводов используются аккумуляторные батареи и солнечная панель, установленная на корпус устройства для подзарядки основного источника электроснабжения.
Предлагаемая полезная модель представлена на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6, фиг. 7.
На фиг. 1 изображен вид сверху полезной модели,
где 1 - щетка для механического очищения загрязнения;
2 - уголок для крепления;
3 - зубчатая передача, необходимая для передачи вращения от валов сервомоторов на колеса;
4 - соединительный вал;
5 - движитель в форме колеса;
6 - сервомотор;
7 - вал сервомотора;
8 - труба;
9 - блок с электрической схемой управления;
10 - блок электрической схемой электроснабжения;
11 - корпус устройства;
12 - солнечная панель для подзарядки.
Предлагаемая полезная модель состоит из металлического корпуса 11. Корпус 11 является каркасом для конструкции, с левого и правого края с помощью винтов к нему соединяются сервомоторы 6. Для передачи вращения движителям 5 к сервомоторам закрепляются валы 7, связанные с зубчатой передачей 3, составленной из трех шестерен. Движители связаны с шестернями и корпусом устройства благодаря соединительным валам 4. Третий сервомотор 6 с помощью винтов закреплен на трубе 8 параллельно верхнему краю очищаемой солнечной панели с целью обеспечения движения на модулях, расположенных под углом. Связь между третьим сервомотором 6 и движителем 5 осуществляется с помощью вала 4. Труба 8 крепится к корпусу устройства 11 с помощью уголков для крепления 2 и винтов. При подаче электропитания на сервомоторы 6 их валы 7 начинают вращаться, вращение передается зубчатой передаче 3, составленной из шестерен. Зубчатая передача 3 передает вращение движителям 5 благодаря соединительным валам 4.
К корпусу 11 с помощью винтов также крепятся блок с электрической схемой управления 9, блок с электрической схемой электроснабжения 10, солнечная панель для подзарядки 12. Для механической очистки загрязнений используется щетка 1, закрепленная к корпусу 11 с помощью уголков для крепления 2.
На фиг. 2 изображена 3D-представление системы очистки солнечных панелей.
На фиг. 3 изображена электрическая схема управления сервомоторами с помощью цифровых реле. Цифрами обозначены:
1 - реле;
2 - сервомотор.
На фиг. 4 изображена электрическая схема электроснабжения системы очистки солнечных панелей. Цифрами обозначены:
1 - солнечная панель,
2 - аккумуляторная батарея.
На фиг. 3 изображена электрическая схема электроснабжения устройства в собранном виде.
На фиг. 6 изображена система, смонтированная на солнечной панели SDM-50 в рабочем положении без использования дополнительной солнечной панели в качестве подзарядки.
На фиг. 7 изображена система, смонтированная на солнечной панели SDM-50, в рабочем положении с использованием дополнительной солнечной панели в качестве подзарядки.
Работает устройство следующим образом: при наличии загрязнения на поверхности солнечной панели на одно из цифровых реле 1 (фиг. 3) сервомоторов 2 (фиг. 3) поступает управляющий сигнал высокого уровня, что приводит к замыканию контакта реле и активизации системы. Вращение вала сервомотора приводит к действию зубчатую передачу и связанных с ней движителей. При движении устройства вдоль ряда солнечных панелей очищение происходит за счет механического воздействия щетки 1 (фиг. 1). Быстрому разряжению аккумуляторной батареи 2 (фиг. 4) препятствует подзарядка от солнечной панели 1 (фиг. 4), расположенной на крышке устройства.
Пример конкретной реализации устройства
Для очистки солнечной панели "SDM-50" на нее устанавливается устройство очистки (фиг. 7). С целью уменьшения затенения системой очистки на край панели монтируется площадка, где находится устройство во время простоя. Сигнал на цифровое реле подается с помощью радиопередатчика QF-1694-8T-3 и радиоприемника QF-1694-8T-2. При получении сигнала на первое цифровое реле полярность контактов, подключенных к сервомоторам, становится "плюс-минус" и в этом случае устройство движется к правому краю, так как валы сервомоторов вращаются по часовой стрелке. При получении сигнала на второе цифровое реле полярность контактов, подключенных к реле, становится "минус-плюс" в этом случае устройство движется влево, так как валы сервомоторов вращаются против часовой стрелки. При отсутствии сигнала на реле или одновременным поступлении сигналов на оба реле полярность контактов на сервомоторах одноименная, устройство не двигается.
Устройство упрощает процесс очищения больших площадей поверхности солнечных панелей за счет применения системы подзарядки аккумуляторов и особенностей конструкции. Благодаря высокой адаптивности конструкции устройство возможно устанавливать на уже существующих солнечных панелях, расположенных не только горизонтально, но и под углом, и использовать одно устройство на солнечных модулях, имеющих различия в габаритах.