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WO2016050343A1 - Vorrichtung zum automatischen reinigen von dachflächen, insbesondere von auf den dachflächen angeordneten solarmodulen - Google Patents

Vorrichtung zum automatischen reinigen von dachflächen, insbesondere von auf den dachflächen angeordneten solarmodulen Download PDF

Info

Publication number
WO2016050343A1
WO2016050343A1 PCT/EP2015/001900 EP2015001900W WO2016050343A1 WO 2016050343 A1 WO2016050343 A1 WO 2016050343A1 EP 2015001900 W EP2015001900 W EP 2015001900W WO 2016050343 A1 WO2016050343 A1 WO 2016050343A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
unit
cleaning
data
solar modules
roof surface
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/001900
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Albrecht TEICH
Hans Joachim SCHNEIDER
Markus Schmidt
Jochen Ertl
Original Assignee
Jason Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jason Gmbh filed Critical Jason Gmbh
Publication of WO2016050343A1 publication Critical patent/WO2016050343A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/20—Cleaning; Removing snow
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Definitions

  • the invention relates to a device for the automatic cleaning of roof surfaces, in particular solar modules arranged on the roof surfaces, according to the preamble of patent claim 1.
  • a device for cleaning solar modules is known, for example, from WO 2009/044982 A1.
  • the cleaning unit is only operated when previously set and actual values of the power generation of the solar module are compared with each other and falls below a limit value of the power generation is detected.
  • This device is especially designed for operation in desert areas, where it is relatively windy and slightly cloudy.
  • An apparatus for automatic cleaning of solar modules according to the preamble of claim 1 is known from US 2013/0048026 A1. Also in this case, the solar modules are cleaned when the power of the solar modules drops below a predetermined threshold. A drive unit then sends signals to a humidification unit, which has a Cleaning liquid on the solar modules sprays. The cleaning unit moves on the roof surface mainly from top to bottom, ie in a more vertical direction.
  • the invention has for its object to provide a device of the type mentioned above, which works more effectively.
  • the device according to the invention for the automatic cleaning of roof surfaces, in particular solar modules arranged on the roof surfaces has a unit for measuring, detecting, evaluating and / or monitoring data, a cleaning unit movable over the roof surface for cleaning the roof surface or the solar modules and one with the control unit connected to the data unit.
  • the control unit controls the cleaning unit as a function of the data transmitted by the data unit.
  • the control unit is designed in such a way that the cleaning unit can be moved over the roof surface at night and during rainfall in order to carry out a cleaning program.
  • the invention is based on the idea, a device of the type mentioned on the one hand automatically working on the other hand as simple and inexpensive to design.
  • a device of the type mentioned on the one hand automatically working on the other hand as simple and inexpensive to design.
  • An effective operation of the device according to the invention also results from the idea to use the cleaning unit in the rain.
  • demineralised water is available free of charge, so that unlike the aforementioned prior art, a spraying device for moistening the soils to be detached from the roof surface or the solar modules in a simply configured embodiment of the invention can be dispensed with.
  • the control unit it is preferably possible to design and program the control unit in such a way that the cleaning unit only starts the cleaning program when precipitation in the form of rain has already moistened or soaked the soiling on the roof or the solar modules and thus made it easier to remove.
  • a sensor unit for detecting physical quantities, such as temperature, brightness, time, humidity connected. This sensor unit thus supplies the data unit with the data required for controlling the device, so that the operation of the device according to the invention can proceed fully automatically.
  • the physical quantity "time” may include both the time of day, the time of day and the time of the season.
  • the sensor unit has corresponding sensors or measuring sensors for determining the physical quantities required for controlling the device according to the invention
  • the data unit and / or the sensor unit are designed such that they at least partially record the data, such as weather data, data on sunrise and sunset, contamination coefficients, in online operation suitable for cleaning the roof surface or the solar modules thereon or for reasons of safety not to be cleaned in the event of unforeseen events
  • the on-line operation means that the data determined are always up-to-date, so that cleaning of the roof surfaces or Solar modules in d he practice is only performed if this is necessary and possible due to the current prevailing conditions.
  • the cleaning program is connected to the determined data, preferably to the weather data, customizable. It is thus possible to evaluate weather forecasts and to develop a predictive cleaning program. The cleaning strategy can then determine on a case by case basis which program can currently be operated when and where. By including online weather data, it is possible to estimate if possible rain showers are expected. The program can then detect the length of the rain shower and automatically start and stop a corresponding quick cleaning or normal cleaning.
  • a device for cooling the roof surface preferably the solar modules, particularly preferably in the form of nozzles for spraying the solar modules with water.
  • the water can for example also be collected rainwater. This development is based on the idea that an increase in power generation by water cooling of the panels is possible.
  • the cleaning unit in a main movement direction (x-direction) and in an offset direction (y-direction) is movable, with the main movement direction in the horizontal direction and the offset direction perpendicular thereto, more in the vertical direction.
  • the cleaning unit has at least one brush, preferably with a plurality of restorations materials of varying hardness, which tend to absorb too little water, particularly preferably consisting of plastics such as polyamide 6.10 or 6.12.
  • a slightly prone to water absorption stocking material has the advantage that the weight of the cleaning unit in the operating state, unlike units in which the material is soaked with water, is relatively low.
  • This development also contributes to an effective operation of the device according to the invention.
  • Stocking materials of different hardness have the advantage that even stubborn soiling can be effectively removed from the roof surface or the solar modules.
  • control unit is designed such that the cleaning unit can be moved over the roof surface, preferably via the solar modules, at variable speeds. It is therefore possible to move the cleaning unit gaps, for example, in the solar field at a higher speed than is useful when cleaning the solar modules. This also supports an effective operation of the device according to the invention, since in the latter case the cleaning program is terminated at an earlier point in time.
  • At least the control unit is designed in such a way that the cleaning unit can be controlled and moved by defining specific areas within the roof area, preferably the solar modules.
  • the cleaning unit can be controlled and moved by defining specific areas within the roof area, preferably the solar modules.
  • defining special areas it is possible to periodically set heavily soiled areas and store them in the appropriate unit and these Clean areas more frequently than the others, regularly less polluted areas of the roof surface or the solar modules.
  • cleaning heavily soiled areas does not necessarily result in the cleaning of all other, less soiled areas as well. This also makes the device according to the invention able to work extremely effectively.
  • Figure 1 is a perspective, schematic view of an apparatus for automatically cleaning roof surfaces, in particular arranged on the roof panels solar modules.
  • FIG. 2 is a schematic perspective detail view of an automatic cleaning apparatus according to another embodiment
  • Fig. 3 is a schematic perspective view of the automatic cleaning apparatus for illustrating a main movement direction and an offset direction;
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of the device for illustrating variable speed traveling
  • Fig. 5 is a schematic perspective view of a part of the device.
  • FIG. 6 shows another schematic, perspective view of the part of the device according to FIG. 5.
  • FIG. A device 1 for the automatic cleaning of roof surfaces 2, in particular of solar modules 3 arranged on the roof surfaces 2, is shown schematically in a perspective view in FIG.
  • the device 1 has a unit 4 for measuring, acquiring, evaluating and / or monitoring data. This unit will also be referred to as data unit 4 below.
  • the device 1 further has a cleaning unit 5 for cleaning the roof surface 2, in particular the solar modules 3. This cleaning unit 5 is above the roof surface 2 or the solar modules 3 in the x direction (see double arrow A in FIGS. 1, 3 and 4) and in the y-direction (see double arrow B in Figs. 1, 3 and 4) movable.
  • roof surface does not exclusively include, for example, a roof surface 2 with solar modules 3 arranged thereon.
  • the device 1 has a control unit 6 connected to the data unit 4.
  • the control unit 6 is arranged within the data unit 4. But it is also possible to form the control unit 6 as a separate unit.
  • the control unit 6 controls the cleaning unit 5 as a function of the data transmitted by the data unit 4.
  • data and control unit 4, 6 are connected to the cleaning unit 5 via data line 7, which may also be wireless.
  • the control unit 6 is designed such that the cleaning unit 5 for the purpose of carrying out a cleaning program at night and during rain over the roof surface 2 is movable or moves so that the cleaning unit works so just at night and in the rain.
  • data unit 4 is also a sensor unit 10 for detecting physical quantities, such as temperature, brightness, time, (air) moisture, connected.
  • Data unit 4, control unit 6 and sensor unit 10 are illustrated purely schematically in FIG.
  • Sensor unit 10 and data unit 4 are interconnected, for example via a further data line 11. It is clear that the sensor unit 10 has a plurality of unspecified sensors or sensors for detecting the physical quantities.
  • the data unit 4 and / or the sensor unit 10 are designed to store data, such as data.
  • the cleaning program is adaptable to the determined data, preferably to the weather data, so that the data unit recognizes the length of a rain shower and thereafter the corresponding cleaning program, e.g. a quick-cleaning or a normal cleaning, starts and / or stops.
  • the corresponding cleaning program e.g. a quick-cleaning or a normal cleaning
  • a device 13 for cooling the roof surface 2, preferably the solar modules 3, more preferably in the form of nozzles 14 for spraying the solar modules with water or other liquid is further provided.
  • the device 13 is hereinafter also called cooling device.
  • the cooling device 13 is attached with its nozzles 14, as indicated in Fig. 2, on guide rails 15, along which the cleaning unit 5 in the direction of the double arrows A and B and thus in the x-direction and y-direction is movable.
  • a plurality of nozzles 14 are mounted side by side on a guide rail 15 facing the roof surface 2.
  • the cleaning unit 5 is thus, as already mentioned, in the x-direction (see double arrow A) and in the y-direction (see double arrow B) movable, the main movement direction is the x-direction and an offset direction is the y-direction.
  • the main movement direction 16 is parallel to the double arrow A and the offset direction 17 are arranged parallel to the double arrow B.
  • the main movement direction 16 extends in the horizontal direction and the offset direction 17 to perpendicular rather in the vertical direction.
  • the offset direction 17 runs namely parallel to the sloping roof, so that in Fig. 3, the arrowhead of the offset direction 17 rather down, ie deeper than the opposite end of the offset direction 17, which is located closer to the roof ridge, not shown, is arranged.
  • the cleaning unit 5 has at least one brush 20. This is preferably provided with a plurality of dressing materials of varying hardness, which tend to absorb too little water, particularly preferably consisting of plastics such as polyamide 6.10 or 6.12.
  • control unit 6 is designed such that the cleaning unit 5 is movable over the roof surface 2, preferably via the solar modules 3, with variable speeds.
  • FIG. 4 where the surfaces 21 shaded in gray illustrate, for example, areas not to be cleaned, so that the cleaning unit can drive over these areas at higher speeds, as indicated by the arrows C in FIG. 4.
  • Such areas may be gaps in the solar field, for example.
  • At least the control unit 6 is designed such that the cleaning unit 5 can be controlled and moved by defining specific areas within the roof area 2, preferably the solar modules 3.
  • This embodiment allows cleaning eg heavily soiled areas in eg little rain, without a complete cleaning of the entire roof area is necessary.
  • This embodiment also allows intensive cleaning of certain, particularly heavily soiled areas.
  • the brush 20 extends with its longitudinal axis 22 parallel to the inclination of the roof surface and thus to the offset direction 17, ie to the y-direction, and thus also parallel to the double arrow B. Insofar the longitudinal axis 22 extends to the previous definition in the vertical direction.
  • the stocking material or the punching image of the brush 20 can be selected depending on the type of contamination. Brushing is a multi-row spiral or a buff available. Such a buff consists for example of multi-layer, annular cotton towels.
  • the device 1 has a drive unit 23 for moving the cleaning unit 5 in the horizontal main movement direction (x-direction) and another drive unit 24 for moving the cleaning unit 5 in the offset direction (y-direction).
  • FIGS. 5 and 6 Various perspectives of a detail of the device 1 are shown in more detail in FIGS. 5 and 6.
  • the detail shown in Figs. 5 and 6 shows a brush carriage 25 accommodating the brush 20, which along the guide rails 15 by means of the drive unit 24 in the vertical direction, i. in the direction of the double arrow B, is movable.
  • the drive unit 24 has a drive pinion 27, which engages with its tooth flanks in slots 30 of the guide rail 15.
  • Casters 31 support the brush carriage 25 toward the roof and allow a process of the brush carriage along the two guide rails 15.
  • These are each C- or U-shaped designed, the rollers on the lower, facing the roof surface 2 and to the solar modules 3 Unroll part of each guide rail 15.
  • the drive pinion 27 engages in the upper part of the C- or U-shaped guide rail 15 facing away from the roof surface 2.
  • a further drive unit 32 is likewise mounted in the brush carriage 25 (see FIG. 6), which makes it possible to rotate the brush 20 about its longitudinal axis 22.
  • the drive unit 23 (not shown) is provided as mentioned to the Brush carriage 25, including its two guide rails 15, as shown in Fig. 3, in the main direction of movement 16, ie in the direction of the double arrow A (x-direction) to move.
  • This drive unit can according to FIGS. 1, 3 and 4 consist of an upper part 33 and a lower part 34.
  • the guide rails 15 extending in the x direction can correspond to those guide rails which extend in the y direction (see double arrow B).
  • the device according to the invention operates as follows, for example:
  • the sensor unit 10 detects the physical parameters required for automatic cleaning of the roof surface 2 or of the solar modules 3, such as temperature, brightness, time, (air) moisture, weather data, data on sunrise and sunset, pollution coefficients of the roof surface or the roof Solar modules, wherein at least part of the data can also be determined in online mode. Another part of the required data is provided by sensors such as e.g. Sensor detected.
  • the sensor unit 10 is connected to the data unit 4. In the latter usually different cleaning programs are stored. It is also possible to define special areas within the roof area or the solar modules in the data unit 4 and / or in the control unit 6, for example those which regularly pollute heavily and are therefore more frequently cleaned (so-called intensive areas).
  • the control unit 6 is then set up in such a way that the cleaning unit 5 can be moved or moved over the roof surface or solar modules at night and in the rain and the surface 12 of the roof or solar modules is mounted by means of the brush carriage 25, rotating brush 20 cleans.
  • the cleaning unit 5 moves with the brush carriage 25 in a horizontal direction of movement from one end of the roof or the solar module assembly to Others.
  • the brush carriage moves vertically in an offset direction a little way down, whereupon the cleaning unit with the brush carriage and the rotating brush then back in the horizontal main movement direction from the other end of the roof or the solar module assembly to the one end (back -) moves while cleaning the roof surface or the solar modules.
  • Gaps in the solar modules can be programmed into the data unit so that the cleaning unit can move across such areas at a higher speed using the control unit.
  • Specially defined areas such as heavily soiled areas on the roof surface or the solar modules, can also be subjected to a separate cleaning.
  • the device is able to work proactively by, for example, evaluating weather forecasts and taking them into account in the cleaning program to be run.
  • the cooling device 13 can be actuated, for example by spraying water via the nozzles 14 onto the solar modules, as in FIG. 2 at the reference numeral 35 is indicated. The application of water and the subsequent evaporation process heat is withdrawn from the solar modules, whereby the modules are ultimately cooled.
  • the control unit may be designed and programmed in such a way that the at least one brush is moved at intervals, even without a cleaning program running, in order, for example, to prevent the brush or bristles from freezing and / or freezing during frost.
  • the device can also be used to remove snow or slush from the roof surface or solar panels.
  • a device and also a method for operating such a device is provided with which roof surfaces, in particular solar modules located thereon, can be cleaned particularly effectively.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum automatischen Reinigen von Dachflächen (2), insbesondere von auf den Dachflächen (2) angeordneten Solarmodulen (3), welche Vorrichtung eine Einheit (4) zum Messen, Erfassen, Auswerten und/oder Überwachen von Daten, eine über die Dachfläche (2) verfahrbare Reinigungseinheit (5) zum Säubern der Dachfläche und eine mit der Dateneinheit (4) verbundenen Steuereinheit (6) aufweist, welche die Reinigungseinheit (5) in Abhängigkeit der von der Dateneinheit (4) übermittelten Daten steuert, wobei die Steuereinheit (6) derart ausgebildet ist, dass die Reinigungseinheit (5) zwecks Durchführung eines Reinigungsprogramms bei Nacht und bei Regen über die Dachfläche (2) verfahrbar ist.

Description

Vorrichtung zum automatischen Reinigen von Dachflächen, insbesondere von auf den Dachflächen angeordneten Solarmodulen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum automatischen Reinigen von Dachflächen, insbesondere von auf den Dachflächen angeordneten Solarmodulen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Vorrichtung zum Reinigen von Solarmodulen ist beispielsweise aus der WO 2009/044982 A1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird die Reinigungseinheit nur dann betätigt, wenn zuvor Soll- und Ist-Werte der Stromerzeugung des Solarmoduls miteinander verglichen werden und ein Unterschreiten eines Grenzwertes der Stromerzeugung festgestellt wird. Diese Vorrichtung ist besonders für einen Betrieb in Wüstengebieten konzipiert, wo es relativ windig und gering bewölkt ist.
Eine Vorrichtung zum automatischen Reinigen von Solarmodulen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der US 2013/0048026 A1 bekannt. Auch in diesem Fall werden die Solarmodule dann gereinigt, wenn die Leistung der Solarmodule unter einen vorbestimmten Schwellenwert absinkt. Eine Antriebseinheit sendet dann Signale an eine Befeuchtungseinheit, welche eine Reinigungsflüssigkeit auf die Solarmodule sprüht. Die Reinigungseinheit bewegt sich auf der Dachfläche hauptsächlich von oben nach unten, d.h. in eher vertikaler Richtung. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangserwähnten Art zu schaffen, welche effektiver arbeitet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum automatischen Reinigen von Dachflächen, insbesondere von auf den Dachflächen angeordneten Solarmodulen, hat eine Einheit zum Messen, Erfassen, Auswerten und/oder Überwachen von Daten, eine über die Dachfläche verfahrbare Reinigungseinheit zum Säubern der Dachfläche bzw. der Solarmodule und eine mit der Dateneinheit verbundene Steuereinheit. Die Steuereinheit steuert die Reinigungseinheit in Abhängigkeit der von der Dateneinheit übermittelten Daten. Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit derart ausgebildet, dass die Reinigungseinheit zwecks Durchführung eines Reinigungsprogramms bei Nacht und bei Regen über die Dachfläche verfahrbar ist.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art auf der einen Seite automatisch arbeitend, auf der anderen Seite möglichst einfach und kostengünstig auszugestalten. Durch das Verfahren der Reinigungseinheit bei Nacht und bei Regen ergeben sich daher beim Durchführen des Reinigungsprogramms für das Arbeiten der Solarmodule keinerlei Verluste, da die Solarmodule ohnehin bei Nacht keinen Strom erzeugen können. Ein effektives Arbeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich auch aus dem Gedanken, die Reinigungseinheit bei Regen einzusetzen. In derartigen Fällen steht entmineralisiertes Wasser kostenlos zur Verfügung, so dass anders als im vorerwähnten Stand der Technik auf eine Sprüheinrichtung zum Befeuchten der von der Dachfläche bzw. den Solarmodulen abzulösenden Verschmutzungen bei einer einfach ausgestalteten Ausführungsform der Erfindung verzichtet werden kann. Es ist vorzugsweise möglich, die Steuereinheit derart auszugestalten und zu programmieren, dass die Reinigungseinheit das Reinigungsprogramm erst dann startet, wenn Niederschläge in Form von Regen die auf dem Dach bzw. den Solarmodulen befindlichen Verschmutzungen bereits angefeuchtet oder durchnässt und damit leichter entfernbar gemacht haben. Vorteilhafterweise ist mit der Dateneinheit eine Sensoreinheit zum Erfassen physikalischer Größen, wie beispielsweise Temperatur, Helligkeit, Zeit, Luftfeuchtigkeit, verbunden. Diese Sensoreinheit liefert also der Dateneinheit die zum Steuern der Vorrichtung benötigen Daten, so dass der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung vollautomatisch ablaufen kann. Die physikalische Größe „Zeit" kann dabei sowohl die Uhrzeit, Tageszeit als auch die Jahreszeit umfassen. Es ist klar, dass die Sensoreinheit zum Ermitteln der zum Steuern der erfindungsgemäßen Vorrichtung benötigten physikalischen Größen entsprechende Sensoren bzw. Messfühler aufweist. Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind die Dateneinheit und/oder die Sensoreinheit derart ausgebildet, dass sie die Daten, wie zum Beispiel Wetterdaten, Daten über Sonnenauf- und -Untergang, Verschmutzungskoeffizienten, zumindest teilweise im Online-Betrieb erfassen. Dadurch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders anpassbar und auch dann dazu geeignet, die Dachfläche bzw. die darauf befindlichen Solarmodule zu reinigen oder eben sicherheitshalber nicht zu reinigen, wenn unvorhergesehene Ereignisse eintreten. Durch den Online-Betrieb sind die ermittelten Daten daher ständig auf dem neuesten, aktuellen Stand, so dass ein Reinigen der Dachflächen bzw. Solarmodule in der Praxis nur dann durchgeführt wird, wenn dies aufgrund der aktuell herrschenden Bedingungen erforderlich und möglich ist.
Vorteilhafterweise ist das Reinigungsprogramm an die ermittelten Daten, vorzugsweise an die Wetterdaten, anpassbar. Es ist damit möglich, Wettervorhersagen auszuwerten und ein vorausschauendes Reinigungsprogramm zu entwickeln. Die Reinigungsstrategie kann dann von Fall zu Fall festlegen, welches Programm wann und an welchem Ort aktuell gefahren werden kann. Durch die Aufnahme von Onlinewetterdaten ist es möglich, abzuschätzen, ob mögliche Regenschauer erwartet werden. Das Programm kann dann die Länge des Regenschauers erkennen und eine entsprechende Schnellreinigung oder normale Reinigung selbsttätig starten und beenden. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine Einrichtung zum Kühlen der Dachfläche, vorzugsweise der Solarmodule, besonders bevorzugt in Form von Düsen zum Besprühen der Solarmodule mit Wasser, vorgesehen. Das Wasser kann beispielsweise auch aufgesammeltes Regenwasser sein. Dieser Weiterbildung liegt der Gedanke zugrunde, dass eine Leistungssteigerung der Stromerzeugung durch Wasserkühlung der Paneele möglich ist. Durch das Aufbringen von Wasser oder einer anderen Flüssigkeit auf die stark erwärmten Module und dass darauf folgende Verdampfen der Flüssigkeit wird den Modulen Wärme entzogen, wodurch sich die Oberflächentemperatur der Module verringert. Ein Herabsetzen der Modultemperatur steigert aber gerade deren Leistung. Es ist klar, dass Temperatursensoren die Temperatur der Paneele bzw. der Solarmodule erkennen und überwachen und die Einrichtung zum Kühlen der Dachfläche bzw. der Solarmodule erst dann arbeitet, wenn ein bestimmter Grenzwert für die Temperatur der Solarmodule überschritten wird. Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist die Reinigungseinheit in einer Hauptbewegungsrichtung (x-Richtung) und in einer Versatzrichtung (y- Richtung) verfahrbar, wobei sich die Hauptbewegungsrichtung in horizontaler Richtung und die Versatzrichtung dazu senkrecht, eher in vertikaler Richtung erstreckt. Derart durchgeführte Reinigungsprogramme sind besonders energie- sparend durchführbar, da ein Verfahren der Reinigungseinheit in horizontaler Hauptbewegungsrichtung weniger Energie als in vertikaler Hauptbewegungsrichtung erfordert. Auch diese Weiterbildung trägt damit zu einem äußerst effektiven Arbeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei. Wie erwähnt ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Versatzrichtung eher in vertikaler Richtung angeordnet. Es ist klar, dass Dachflächen üblicherweise geneigt angeordnet sind, so dass der zuvor erwähnte Begriff „vertikale Richtung" die Neigung eines Daches von wenigen Grad bis nahezu 90° umfasst.
Gemäß einer anderen Weiterbildung weist die Reinigungseinheit wenigstens eine Bürste vorzugsweise mit mehreren, zu wenig Wasseraufnahme neigenden Besatzmaterialien unterschiedlicher Härte, besonders bevorzugt bestehend aus Kunststoffen wie Polyamid 6.10 oder 6.12, auf. Ein wenig zu Wasseraufnahme neigendes Besatzmaterial hat den Vorteil, dass das Gewicht der Reinigungseinheit im Betriebszustand anders als bei Einheiten, bei denen sich das Material mit Wasser vollsaugt, relativ gering ist. Auch diese Weiterbildung trägt damit zu einem effektiven Arbeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei. Besatzmaterialen unterschiedlicher Härte haben den Vorteil, dass damit auch hartnäckige Verschmutzungen wirksam von der Dachfläche bzw. den Solarmodulen entfernt werden können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Steuereinheit derart ausgebildet, dass die Reinigungseinheit über die Dachfläche, vorzugsweise über die Solarmodule, mit variablen Geschwindigkeiten verfahrbar ist. Es ist insofern möglich, die Reinigungseinheit über Lücken beispielsweise im Solarfeld mit höherer Geschwindigkeit zu bewegen, als dies beim Reinigen der Solarmodule sinnvoll ist. Auch dadurch wird ein effektives Arbeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterstützt, da in dem letztgenannten Fall das Reinigungsprogramm zu einem früheren Zeitpunkt beendet ist.
Vorteilhafterweise ist zumindest die Steuereinheit derart ausgebildet, dass die Reinigungseinheit über ein Definieren spezieller Bereiche innerhalb der Dachfläche, vorzugsweise der Solarmodule, Steuer- und verfahrbar ist. Über ein Definieren spezieller Bereiche ist es möglich, regelmäßig stark verschmutzte Bereiche festzulegen und in der entsprechenden Einheit zu speichern und diese Bereiche häufiger als die anderen, regelmäßig geringer verschmutzten Bereiche der Dachfläche bzw. der Solarmodule zu reinigen. Ein Reinigen stark verschmutzter Bereiche hat also erfindungsgemäß nicht zwangsläufig das Reinigen auch aller anderen, weniger verschmutzten Bereiche zur Folge. Auch dadurch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Lage, äußerst effektiv zu arbeiten.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung bilden. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische, schematische Ansicht auf eine Vorrichtung zum automatischen Reinigen von Dachflächen, insbesondere von auf den Dachflächen angeordneten Solarmodulen;
Fig. 2 eine schematische, perspektivische Detailansicht einer Vorrichtung zum automatischen Reinigen gemäß einer anderen Ausführungsform;
Fig. 3 eine schematische, perspektivische Ansicht der Vorrichtung zum automatischen Reinigen zum Verdeutlichen einer Hauptbewegungsrichtung und einer Versatzrichtung;
Fig. 4 eine schematische, perspektivische Ansicht der Vorrichtung zum Verdeutlichen einer Verfahrbarkeit mit variablen Geschwindigkeiten;
Fig. 5 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Teils der Vorrichtung; und
Fig. 6 eine andere schematische, perspektivische Ansicht auf den Teil der Vorrichtung gemäß Fig. 5. Eine Vorrichtung 1 zum automatischen Reinigen von Dachflächen 2, insbesondere von auf den Dachflächen 2 angeordneten Solarmodulen 3, ist schematisch in einer perspektivischen Ansicht in Fig. 1 gezeigt.
Die Vorrichtung 1 hat eine Einheit 4 zum Messen, Erfassen, Auswerten und/oder Überwachen von Daten. Diese Einheit wird nachfolgend auch Dateneinheit 4 bezeichnet. Die Vorrichtung 1 hat ferner eine Reinigungseinheit 5 zum Säubern der Dachfläche 2, insbesondere der Solarmodule 3. Diese Reinigungseinheit 5 ist über die Dachfläche 2 bzw. die Solarmodule 3 in x-Richtung (siehe Doppelpfeil A in den Fig. 1 , 3 und 4) und in y-Richtung (siehe Doppelpfeil B in den Fig. 1 , 3 und 4) verfahrbar.
Im Nachfolgenden umfasst der verwendete Begriff „Dachfläche" beispielsweise aber nicht ausschließlich auch eine Dachfläche 2 mit darauf angeordneten Solarmodulen 3.
Ferner hat die Vorrichtung 1 eine mit der Dateneinheit 4 verbundene Steuereinheit 6. Gemäß Fig. 1 ist die Steuereinheit 6 innerhalb der Dateneinheit 4 angeordnet. Es ist aber auch möglich, die Steuereinheit 6 als gesonderte Einheit auszubilden. Die Steuereinheit 6 steuert die Reinigungseinheit 5 in Abhängigkeit der von der Dateneinheit 4 übermittelten Daten. Dazu sind Daten- und Steuereinheit 4, 6 per Datenleitung 7, die auch drahtlos ausgebildet sein kann, mit der Reinigungseinheit 5 verbunden.
Die Steuereinheit 6 ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass die Reinigungseinheit 5 zwecks Durchführung eines Reinigungsprogramms bei Nacht und bei Regen über die Dachfläche 2 verfahrbar ist bzw. verfährt, dass die Reinigungseinheit also gerade bei Nacht und bei Regen arbeitet.
Mit der Dateneinheit 4 ist ferner eine Sensoreinheit 10 zum Erfassen physikalischer Größen, wie z.B. Temperatur, Helligkeit, Zeit, (Luft-) Feuchtigkeit, verbunden. Dateneinheit 4, Steuereinheit 6 und Sensoreinheit 10 sind in Fig. 1 rein schematisch verdeutlicht. Sensoreinheit 10 und Dateneinheit 4 sind beispielsweise über eine weitere Datenleitung 11 miteinander verbunden. Es ist klar, dass die Sensoreinheit 10 mehrere nicht näher dargestellte Sensoren bzw. Messfühler zum Erfassen der physikalischen Größen aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Dateneinheit 4 und/oder die Sensoreinheit 10 derart ausgebildet, dass sie Daten, wie z.B. Wetterdaten, Daten über Sonnenauf- und -Untergang, Verschmutzungskoeffizienten betreffend die Oberfläche 12 der Solarmodule 3, zumindest teilweise im Online-Betrieb erfassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Reinigungsprogramm an die ermittelten Daten, vorzugsweise an die Wetterdaten, anpassbar, so dass die Dateneinheit die Länge eines Regenschauers erkennt und danach das entsprechende Reinigungsprogramm, wie z.B. eine Schnellreinging oder eine normale Reinigung, startet und/oder beendet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ferner eine Einrichtung 13 zum Kühlen der Dachfläche 2, vorzugsweise der Solarmodule 3, besonders bevorzugt in Form von Düsen 14 zum Besprühen der Solarmodule mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit, vorgesehen. Die Einrichtung 13 wird nachfolgend auch Kühleinrichtung genannt. Die Kühleinrichtung 13 ist mit ihren Düsen 14, wie in Fig. 2 angedeutet, an Führungsschienen 15 angebracht, entlang denen die Reinigungseinheit 5 in Richtung der Doppelpfeile A und B und somit in x-Richtung und y-Richtung verfahrbar ist. Gemäß Fig. 2 sind mehrere Düsen 14 nebeneinander an einer Führungsschiene 15 zur Dachfläche 2 weisend montiert.
Die Reinigungseinheit 5 ist also, wie zuvor bereits erwähnt, in x-Richtung (siehe Doppelpfeil A) und in y-Richtung (siehe Doppelpfeil B) verfahrbar, wobei die Hauptbewegungsrichtung die x-Richtung und eine Versatzrichtung die y-Richtung ist. Insofern ist in Fig. 3 die Hauptbewegungsrichtung 16 parallel zum Doppelpfeil A und die Versatzrichtung 17 parallel zum Doppelpfeil B angeordnet.
Dabei erstreckt sich die Hauptbewegungsrichtung 16 in horizontaler Richtung und die Versatzrichtung 17 dazu senkrecht eher in vertikaler Richtung. Die Versatzrichtung 17 verläuft nämlich parallel zur Dachschräge, so dass in Fig. 3 die Pfeilspitze der Versatzrichtung 17 eher nach unten, also tiefer als das gegenüberliegende Ende der Versatzrichtung 17, welches näher zum nicht gezeigten Dachfirst gelegen ist, angeordnet ist. Gemäß den Fig. 1 , 3 bis 6 weist die Reinigungseinheit 5 wenigstens eine Bürste 20 auf. Diese ist vorzugsweise mit mehreren, zu wenig Wasseraufnahme neigenden Besatzmaterialien unterschiedlicher Härte, besonders bevorzugt bestehend aus Kunststoffen wie Polyamid 6.10 oder 6.12, versehen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit 6 derart ausgebildet, dass die Reinigungseinheit 5 über die Dachfläche 2, vorzugsweise über die Solarmodule 3, mit variablen Geschwindigkeiten verfahrbar ist. Dies ist in Fig. 4 schematisch angedeutet, wo die grau unterlegten Flächen 21 beispielsweise nicht zu reinigende Bereiche verdeutlichen, so dass die Reinigungseinheit diese Bereiche, wie durch die Pfeile C in Fig. 4 angedeutet, mit höherer Geschwindigkeit überfahren kann. Derartige Bereiche können beispielsweise Lücken im Solarfeld sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist zumindest die Steuereinheit 6 derart ausgebildet, dass die Reinigungseinheit 5 über ein Definieren spezieller Bereiche innerhalb der Dachfläche 2, vorzugsweise der Solarmodule 3, Steuer- und verfahrbar ist. Diese Ausführungsform ermöglicht ein Reinigen z.B. stark verschmutzter Bereiche bei z.B. wenig Regen, ohne dass ein vollständiges Reinigen der gesamten Dachfläche nötig ist. Diese Ausführungs- form ermöglicht auch eine Intensivreinigung bestimmter, besonders stark verschmutzter Bereiche. Die Bürste 20 erstreckt sich mit ihrer Längsachse 22 parallel zur Neigung der Dachfläche und damit zur Versatzrichtung 17, d.h. zur y-Richtung, und somit auch parallel zum Doppelpfeil B. Insofern erstreckt sich die Längsachse 22 nach der vorherigen Definition in vertikaler Richtung. Das Besatzmaterial bzw. das Stanzbild der Bürste 20 kann je nach Verschmutzungsart ausgewählt werden. Als Bürstenart steht eine mehrreihige Spirale oder ein Buff zur Verfügung. Ein solcher Buff besteht beispielsweise aus mehrlagigen, ringförmigen Baumwolltüchern.
Es ist klar, dass die Vorrichtung 1 über eine Antriebseinheit 23 zum Verfahren der Reinigungseinheit 5 in der horizontalen Hauptbewegungsrichtung (x-Richtung) und eine weitere Antriebseinheit 24 zum Verfahren der Reinigungseinheit 5 in Versatzrichtung (y-Richtung) aufweist.
In den Fig. 5 und 6 sind verschiedene Perspektiven eines Details der Vorrichtung 1 detaillierter dargestellt. Das in den Fig. 5 und 6 dargestellte Detail zeigt einen die Bürste 20 aufnehmenden Bürstenwagen 25, welcher längs der Führungsschienen 15 mittels der Antriebseinheit 24 in vertikaler Richtung, d.h. in Richtung des Doppelpfeils B, verfahrbar ist. Die Antriebseinheit 24 hat ein Antriebsritzel 27, das mit seinen Zahnflanken in Langlöcher 30 der Führungsschiene 15 eingreift. Laufrollen 31 stützen den Bürstenwagen 25 zum Dach hin ab und gestatten ein Verfahren des Bürstenwagens längs der beiden Führungsschienen 15. Diese sind jeweils C- oder U-förmig ausgestaltet, wobei die Laufrollen auf dem unteren, zur Dachfläche 2 bzw. zu den Solarmodulen 3 weisenden Teil jeder Führungsschiene 15 abrollen. Das Antriebsritzel 27 greift hingegen in den oberen von der Dachfläche 2 wegweisenden Teil der C- bzw. U-förmigen Führungsschiene 15 ein.
Eine weitere Antriebseinheit 32 ist ebenfalls im Bürstenwagen 25 (siehe Fig. 6) angebracht, welche ein Rotieren der Bürste 20 um deren Längsachse 22 ermöglicht.
Die Antriebseinheit 23 (nicht gezeigt) ist wie erwähnt vorgesehen, um den Bürstenwagen 25 einschließlich seiner beiden Führungsschienen 15, wie in Fig. 3 gezeigt, in der Hauptbewegungsrichtung 16, d.h. in Richtung des Doppelpfeils A (x-Richtung), zu bewegen. Diese Antriebseinheit kann gemäß den Fig. 1 , 3 und 4 aus einem oberen Teil 33 und aus einem unteren Teil 34 bestehen. Die in x- Richtung (siehe Doppelpfeil A) sich erstreckenden Führungsschienen 15 können denjenigen Führungsschienen entsprechen, welche sich in y-Richtung (siehe Doppelpfeil B) erstrecken.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet beispielsweise wie folgt:
Die Sensoreinheit 10 erfasst die für ein automatisches Reinigen der Dachfläche 2 bzw. der Solarmodule 3 erforderlichen physikalischen Größen, wie Temperatur, Helligkeit, Zeit, (Luft-)Feuchtigkeit, Wetterdaten, Daten über Sonnenauf- und - Untergang, Verschmutzungskoeffizienten der Dachfläche bzw. der Solarmodule, wobei zumindest ein Teil der Daten auch im Online-Betrieb bestimmt werden kann. Ein anderer Teil der erforderlichen Daten wird über Sensoren wie z.B. Messfühler ermittelt.
Die Sensoreinheit 10 ist mit der Dateneinheit 4 verbunden. In Letzterer sind üblicherweise unterschiedliche Reinigungsprogramme abgespeichert. Es ist ferner möglich, in der Dateneinheit 4 und/oder in der Steuereinheit 6 spezielle Bereiche innerhalb der Dachfläche bzw. der Solarmodule zu definieren, beispielsweise solche, die regelmäßig stark verschmutzen und deshalb häufiger zu reinigen sind (sog. Intensivbereiche).
Die Steuereinheit 6 ist dann derart eingerichtet, dass die Reinigungseinheit 5 zwecks Durchführung eines Reinigungsprogramms bei Nacht und bei Regen über die Dachfläche bzw. die Solarmodule verfahrbar ist bzw. verfährt und die Oberfläche 12 des Daches bzw. der Solarmodule mithilfe der im Bürstenwagen 25 montierten, rotierenden Bürste 20 reinigt. Dazu bewegt sich die Reinigungseinheit 5 mit dem Bürstenwagen 25 in einer horizontalen Bewegungsrichtung von einem Ende des Daches bzw. der Solarmodul-Anordnung zum Anderen. Dort angekommen verfährt der Bürstenwagen in einer Versatzrichtung vertikal ein Stück weit nach unten, woraufhin die Reinigungseinheit mit dem Bürstenwagen und der rotierenden Bürste sich dann wieder in der horizontalen Hauptbewegungsrichtung von dem anderen Ende des Daches bzw. der Solarmodul-Anordnung zu dem einen Ende (zurück-)bewegt und dabei die Dachfläche bzw. die Solarmodule reinigt.
Lücken in den Solarmodulen wie beispielsweise Dachfenster können in der Dateneinheit einprogrammiert sein, so dass sich die Reinigungseinheit mithilfe der Steuereinheit über derartige Bereiche mit einer höheren Geschwindigkeit hinwegbewegen kann.
Speziell definierte Bereiche, wie stark verschmutzte Stellen auf der Dachfläche bzw. den Solarmodulen, können auch einer gesonderten Reinigung unterzogen werden.
Die Vorrichtung ist in der Lage, vorausschauend zu arbeiten, indem beispielsweise Wetterprognosen ausgewertet und bei dem zu fahrenden Reinigungsprogramm berücksichtigt werden.
Sollte sich während des Betriebs der Solarmodulen herausstellen, dass diese sich über einen bestimmten Grenzwert hinaus erwärmt haben, kann die Kühleinrichtung 13 betätigt werden, indem beispielsweise Wasser über die Düsen 14 auf die Solarmodule gesprüht wird, wie dies in Fig. 2 bei dem Bezugszeichen 35 angedeutet ist. Durch das Aufbringen von Wasser und den darauf folgenden Verdampfungsvorgang wird den Solarmodulen Wärme entzogen, wodurch die Module letztlich gekühlt werden.
Die Steuereinheit kann derart ausgebildet und programmiert sein, dass die wenigstens eine Bürste, auch ohne dass ein Reinigungsprogramm abläuft, in zeitlichen Abständen bewegt wird, um beispielsweise bei Frost ein Einfrieren und/oder Festfrieren der Bürste bzw. der Borsten zu verhindern. Die Vorrichtung kann auch dazu eingesetzt werden, Schnee oder Schneematsch von der Dachfläche bzw. den Solarmodulen zu entfernen.
Damit ist eine Vorrichtung und auch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung geschaffen, mit denen sich Dachflächen, insbesondere darauf befindliche Solarmodule, besonders effektiv reinigen lassen.

Claims

Patentansprüche:
Vorrichtung zum automatischen Reinigen von Dachflächen (2), insbesondere von auf den Dachflächen
(2) angeordneten Solarmodulen
(3), mit einer Einheit (4) zum Messen, Erfassen, Auswerten und/oder Überwachen von Daten, einer über die Dachfläche (2) verfahrbaren Reinigungseinheit (5) zum Säubern der Dachfläche (2), und einer mit der Dateneinheit (4) verbundenen Steuereinheit (6), welche die Reinigungseinheit (5) in Abhängigkeit der von der Dateneinheit (4) übermittelten Daten steuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (6) derart ausgebildet ist, dass die Reinigungseinheit (5) zwecks Durchführung eines Reinigungsprogramms bei Nacht und bei Regen über die Dachfläche (2) verfahrbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mit der Dateneinheit (4) eine Sensoreinheit (10) zum Erfassen physikalischer Größen, wie Temperatur, Helligkeit, Zeit, Luftfeuchtigkeit, verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dateneinheit (4) und/oder die Sensoreinheit (10) derart ausgebildet sind, dass sie Daten, wie Wetterdaten, Daten über Sonnenauf- und -Untergang, Verschmutzungskoeffizienten, zumindest teilweise im Online-Betrieb erfassen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zu absolvierende Reinigungsprogramm an die ermittelten Daten, vorzugsweise an die Wetterdaten, anpassbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (13) zum Kühlen der Dachfläche (2), vorzugsweise der Solarmodule (3), besonders bevorzugt in Form von Düsen (14) zum Besprühen der Solarmodule mit Wasser, vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinheit (5) in einer Hauptbewegungsrichtung (16) (x-Richtung) und in einer Versatzrichtung (17) (y-Richtung) verfahrbar ist und sich die Hauptbewegungsrichtung (16) in horizontaler Richtung und die Versatzrichtung (17) dazu senkrecht eher in vertikaler Richtung erstreckt.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinheit (5) wenigstens eine Bürste (20) vorzugsweise mit mehreren, zu wenig Wasseraufnahme neigenden Besatzmaterialen unterschiedlicher Härte, besonders bevorzugt bestehend aus Kunststoffen wie Polyamid 6.10 oder 6.12, aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (6) derart ausgebildet ist, dass die Reinigungseinheit (5) über die Dachfläche (2), vorzugsweise über die
Solarmodule (3), mit variablen Geschwindigkeiten verfahrbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Steuereinheit (6) derart ausgebildet ist, dass die Reinigungseinheit (5) über ein Definieren spezieller Bereiche innerhalb der Dachfläche (2), vorzugsweise der Solarmodule (3), Steuer- und verfahrbar ist.
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