Очистка пыли с солнечных панелей

Как обслуживать солнечные панели

Несмотря на то что, внешнее покрытие надежно защищает токообразующие и проводниковые элементы от влаги и пыли прочным стеклом (и так было еще во второй половине прошлого века на всех предыдущих поколениях), качество защиты к 2018 году существенно выросло.

Прежде всего была улучшена структура. Благодаря этому, стекло пропускает больше света и приобрело устойчивость к экстремальным температурам. Покрытие сохраняет целостность от -40°C до +80°C.

Чтобы не было запотевания, стекло покрывают гидрофобным материалом, отталкивающим воду. Так после дождя поверхность остается сухой, а солнечные лучи не теряют световой поток, как при прохождении сквозь водяные капли. Таким образом кремниевые элементы получают больше света.

Цвет ячеек всегда черный или темно-синий. Это объясняется структурой и типом кристаллов. Например, черные ячейки — это монокристаллический, аморфный кремний, CIGS (смесь меди, индия, галлия и селена), а синие — поликристаллический кремний и теллурид кадмия.

И сами ячейки не требуют обслуживания т.к. находятся внутри. Больше внимания нужно уделить внешнему состоянию панелей и защите от сетевых проблем.

Как следить за общим состоянием солнечной электростанции

Сердце электростанции — инвертор. Именно он производит мониторинг работы всех подключений, выводит данные на дисплей, и передает их на смартфон по интернету. Во втором случае вообще не о чем переживать. При возникновении аварии — Вы получите сообщение.

Чаще поломки возникают в самом инверторе, который «просто начинен» электроникой, работающей под постоянной нагрузкой. Из-за этого время от времени отдельные элементы могут выходить из строя.

В таком случае, Вам придется обратиться в сервисный центр. По гарантии ремонт или замена — бесплатные, а вот по истечению гарантийного срока придется ремонтировать за собственные средства.

Поломки случаются, как у дешевых китайских моделей, так и известных брендов. И каждая компания решает этот вопрос по-своему.

Например, Fronius делает модульную конструкцию со съемными деталями. Если одна из них выходит из строя, то легко поддается замене без волокиты с сервисным центром. У Huawei другой подход — при гарантийном случае делается замена инвертора на новый.

Проблемы с панелями случаются реже, и связано это в основном с плохой погодой и частыми осадками.

Как бороться с климатическими проблемами

Любая СЭС размещена на открытом воздухе, а значит подвержена влиянию природы. Выпавший снег, птичий помет или осевшая пыль создают барьер на пути солнечных лучей. Потому время от времени лучше устранять возникшие естественные барьеры.

Но делать это нужно только в случаях острой необходимости. Например, если поблизости расположена ТЭЦ и от нее на крыше оседает слой угольной крошки, несмываемый дождем. Тогда действительно раз в полгода нужно делать чистку.

Но на практике в нашем климате осевшая пыль легко сама смывается дождем, а листья и мелкий мусор сметается ветром.

Реальные потери электричества от легкого загрязнения составляют не более 3-5%, потому можно не тратить усилия на мытье и вытирание. Конечно это не составит больших усилий при наземном расположении конструкции.

Будьте предельно аккуратными, так как легко поцарапать стеклянное покрытие, что отобразится на пропускаемой способности.

Чистка от пыли

Прежде, чем приступить к вытиранию, уберите более крупные элементы — упавшие ветки и листья (если их много). Для этого полейте струей воды под напором из шланга. Водяные потоки смоют все, включая большую часть пыли. А чтобы после высыхания не остались пылевые и грязевые разводы, протрите дополнительно щеткой или шваброй с мягким ворсом.

Старайтесь не использовать веник или метлу. Жесткая щетина при малейших усилиях царапает стеклянную поверхность.

Применять бытовую химию целесообразно только в крайнем случае, например, если на поверхности образовался налет, не смываемый обычной водой. Для этого подойдет средство для мытья окон, нейтральный стиральный порошок или жидкое мыло. С ними легче устранить плотные жирные разводы.

При этом не делайте мойку слишком часто и тем более с применением сильной химии, которая может образовать микротрещины.

После нанесения моющих средств, нужно полить поверхность струей воды. Затем дождаться пока все высохнет под Солнцем. Если влага будет скапливаться по краям рамы, аккуратно вытрите ее губкой или сухой тряпкой.

Делать мойку лучше утром или вечером. Посреди дня летом крыша нагревается до температуры +70°C. Вряд ли это добавит Вам комфорта.

А поливание холодной водой в этом случае скорее принесет вред чем пользу покрытию, так как от разницы температур на стекле могут образоваться трещины.

Чистку нужно проводить в среднем 1 раз в несколько лет. Но, лучше смотреть по необходимости. Так, например, если поблизости идет строительство или не асфальтированная дорога, то оседание пыли возможно и в большей степени. Что несомненно потребует регулярный уход.

Мы писали про то как погода влияет на эффективность панелей. Но дожди станут Вам и помощниками — обычно хороший ливень смывает 80-90% мусора. А с другой стороны, не стоит это воспринимать за полноценное мытье.

Дело в том, что от дождя остаются «побочные эффекты». Дождевая вода не всегда чистая, особенно в городах. И после высыхания часто можно увидеть даже известковые разводы.

С приходом зимы и морозов воздержитесь от мытья, чтобы избежать обмерзания панелей. В этот период чистка нужна разве что от снега.

Как правильно счищать снег с поверхности

Темный цвет фотоэлементов способствует быстрому таянию, открывая тем самым доступ солнечному свету. В облачную погоду ток не вырабатывается, потому в очистке надобности нет.

Но, если у Вас большое желание показать хозяйственность перед соседями, тогда вперед. Для этого понадобится обычная снегоуборочная лопата и щетка (с мягким ворсом). Сначала снимите щеткой слой снега, затем откиньте лопатой с крыши. Слишком толстый снежный покров аккуратно снимите пластмассовой лопатой без металлической набивки на краю полотна.

Ни в коем случае нельзя соскребать лопатой обмерзшие остатки — поцарапанная поверхность гарантирована. Лучше счистите щеткой или оставьте так. С появлением Солнца снег и лед на темной поверхности быстро растает.

При наземной установке расчистите территорию на 2-3 метра вокруг. Не оставляйте снежный слой до нижней части рам, так как ближайший снегопад снова их заметет. А так Вы обезопасите себя от лишней работы. Тем более, при таянии, снегу нужно куда-то сползать.

«Диванные советчики» в интернете рекомендуют применять средство для автомобильных окон против запотевания. В этом нет практического смысла, так как нужное покрытие наносится еще на заводе.

К примеру, производители Tier1 делают гидрофобное стекло, защищенное от налипания влаги и воды. А химическое средство может и ухудшить защитные свойства.

Как видите, уход достаточно простой и не требует особых навыков. Но нет необходимости бросаться во все тяжкие и лезть на крышу.

Почему лучше отказаться от чистки

Вылезая наверх, Вы будете рисковать своим здоровьем? Солнце за 3-4 часа сделает всю работу за Вас. Недополученные пару киловатт не стоят переломов и денег, потраченных на лечение.

А если еще и нарушить простые правила безопасности — травматичность гарантирована.:

1. Если высота небольшая — логичней проводить чистку, стоя на земле — достаточно щетки с длинным черенком;
2. Сырость и влажный воздух делают металлическую и шиферную кровлю скользкой — поэтому чистка в мокрую погоду, мягко говоря, не лучшая идея;
3. При самостоятельной чистке на высоте, страхуйте себя прочной веревкой с альпинистским карабином;
4. Надевайте обувь с нескользящей резиновой подошвой;
5. Не вставайте на стеклянную поверхность, чтобы не поскользнуться;
6. Если не уверены в профессиональности своих действий на 100% — не рискуйте.

Большинство производителей в инструкции акцентируют внимание на отсутствии необходимости обслуживания.

Это значит, что на протяжении 10-15 лет гарантирована работоспособность без постороннего вмешательства.

Уход действительно нужен только в пустынном климате, где дождей нет по 10 месяцев и постоянно дует ветер. За неделю там оседает внушительный слой песка — для Украины это не актуально.

Тем более есть вероятность больше потратить, чем заработать. Например, при поливе крыши со шланга, насос будет потреблять электричество, в итоге Вы можете потратить больше=).

Любые деньги, потраченные на такое «обслуживание», преобразуются скорее в затраты, чем прибыль. Потому, не покупайте разрекламированные в интернете противопогодные средства, в них нет никакого смысла. Достаточно ведра с водой, швабры и 30 минут времени.

Помимо налипания снега и оседания пыли, случаются и другие вредные природные явления, например, град.

Насколько опасен град для панелей

Иногда выпадает аномально большой град, размером с куриное яйцо. Но даже в таком случае вероятность повреждения стекла мизерная. Для этого «ледяной шарик» должен набрать высокую скорость и попасть точно по центру под прямым углом на установленные под углом панели (извините за тавтологию). Это маловероятно и не факт, что разобьет.

Почти все производители ставят закаленное стекло, защищенное от ударов. Потому ставить какую-то дополнительную защиту нецелесообразно. Но и это не панацея. Бой случается.

Чтобы успокоить нервы, владельцы электростанций (чаще промышленных) подписывают договор со страховой компанией. В него входит и пункт повреждения вследствии стихийных бедствий и погодных условий, потому и Вы можете поступить аналогичным образом.

Действительную и наверное наибольшую из опасностей, представляют собой грозовые разряды.

Защита «от грозы»

Молния опасна в двух случаях — прямом поражении и попадании в соединенные с электростанцией ЛЭП.

В первом случае защитит громоотвод — заземленный стальной стержень на самой высокой точке здания. Устанавливается при явном риске поражения молнией, например при локации на высоком холме. Рядом с более высокими зданиями в громоотводе особого смысла нет.

При попадании молнии в опоры ЛЭП, в проводах возникает высокомощный импульсный заряд, которого достаточно для уничтожения всей электроники в радиусе нескольких километров. Чтобы такого не произошло с панелями, ставят УЗИП. Оно снимает и пропускает в землю импульсные разряды.

Обычно их ставят сразу несколько: на вводе, до и после инвертора. Дело в том, что в стальных конструкциях СЭС тоже часто возникают импульсные разряды. Потому, чтобы сделать качественную защиту, не экономьте.

Для большей безопасности сделайте еще и заземление. Утечка тока или возникшее статическое электричество уйдет в землю. Так Вы максимально защититесь от пожара и поражения током.

Часто грозы приходят вместе с сильными порывами ветра. Здесь кроется еще одна опасность. При недостаточном креплении ураган может разрушить электростанцию вместе с крышей.

Есть ли защита от сильного ветра?

Для этого понадобится прочный каркас и кровля, рассчитанная на средние ветровые нагрузки в Вашем регионе. Нормальные строительные компании учитывают эти факторы еще на этапе проектирования.

Сам каркас, особенно металлический, достаточно тяжелый, что создает дополнительную нагрузку. Плюс вес увеличивается еще на 18Кг с каждой панелью, что важно также учитывать заранее.

А если конструкция установлена на земле? То вступают в силу два фактора в совокупности: наземная установка доступна в основном в удаленности от города — раз, и два — то, что это создает некоторую уязвимость к хищению. Как в таком случае обезопаситься?

Как предупредить кражу

Несмотря на то, что в рабочем состоянии кабель находится под воздействием тока больших значений (смертельных), некоторые «специалисты» все же умудряются производить демонтаж.

В Украине было зарегистрировано немало краж. Последний громкий инцидент случился в 2018 году в Херсонской области, когда двое 23-летних парней «разобрали» 15-киловатную СЭС одного из жителей своей же деревни. Такие факты подтверждают необходимость превентивных мер.

Позаботьтесь о наличии у инвертора LAN подключения. Мониторинг на любом расстоянии позволит при возникновении нештатного режима, например, отключении одного модуля, сразу же это обнаружить.

Ну и не стоит забывать про традиционные методы защиты. Никто не может запретить Вам завести собаку или поставить сигнализацию. Но, это скорее относится к частным случаям и не всегда необходимо.

Рекомендуемые меры защиты

Реальную опасность представляет импульсный ток от грозы и короткое замыкание.

Для защиты Вам понадобятся автоматические выключатели и УЗИП. Учитывая их сравнимо невысокую стоимость, лучше не экономить.

Отсутствие таковой защиты не даст Вам возможности подписать договор со страховой компанией.

Помимо этого, сделайте нормальное заземление. Так Вы обезопасите себя и других от удара током.

Все остальное — по желанию и необходимости. Например, при установке на кровле защита от кражи беспрецедентна. Вряд ли кто-то полезет на высоту.

Источник

Способ автоматизированной очистки солнечных панелей Российский патент 2019 года по МПК H02S40/12

Описание патента на изобретение RU2679771C1

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 м 2 , 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.

Похожие патенты RU2679771C1

название	год	авторы	номер документа
Устройство и способ автоматизированной очистки солнечной панели	2017	Исмагилов Флюр Рашитович Хайруллин Ирек Ханифович Вавилов Вячеслав Евгеньевич Каримов Руслан Динарович	RU2645444C1
СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР ДЛЯ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНЫХ ТЕРРИТОРИЙ	2010	Владимиров Александр Иванович	RU2428637C1
Способ ориентации на Солнце панелей солнечной энергии, закрываемых от неблагоприятных воздействий внешней среды при пыльной буре, и устройство для его осуществления	2020	Панченко Алексей Владимирович Панченко Владимир Николаевич	RU2737477C1
ВСТРЯХИВАТЕЛЬ ПРОВОДОВ	2005	Ефимочкин Анатолий Павлович Ефимочкина Дарья Анатольевна	RU2318279C2
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ С ФУНКЦИЕЙ САМООЧИСТКИ СОЛНЕЧНЫХ МОДУЛЕЙ	2013	Федяев Сергей Леонидович Архипов Александр Олегович Корнилов Вячеслав Васильевич Козлов Сергей Александрович Маркевич Павел Александрович	RU2558398C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА ОТ СНЕГА И НАЛЕДИ	2013	Вихрова Нина Юрьевна Гапанович Андрей Валентинович Раков Виктор Викторович Розенберг Ефим Наумович Чернин Марк Абрамович Шевцов Борис Васильевич Яшин Андрей Ильич	RU2517204C1
СПОСОБ УБОРКИ СНЕЖНО-ЛЕДЯНОЙ МАССЫ СО СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА	2012	Оленев Евгений Александрович	RU2492284C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА ОТ СНЕГА И ЛЬДА ПУТЕМ ЭЛЕКТРООБОГРЕВА	2008	Иньков Юрий Моисеевич Симонов Михаил Давидович Шабалин Николай Григорьевич Феоктистов Валерий Павлович	RU2415988C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА	2013	Вихрова Нина Юрьевна Гапанович Валентин Александрович Раков Виктор Викторович Розенберг Ефим Наумович Чернин Марк Абрамович Шевцов Борис Васильевич Яшин Андрей Ильич	RU2517202C1
СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ЛЬДА И НАЛЕДИ С РАЗЛИЧНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ	2008	Рыбкин Анатолий Петрович	RU2408760C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 679 771 C1

Реферат патента 2019 года 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. Технический результат: повышение эффективности работы солнечных панелей и увеличение их кпд, а также возможность постоянного использования энергии солнца вне зависимости от погодных условий. Согласно способу автоматизированной очистки солнечных панелей на параллельно расположенные провода над поверхностью солнечной панели в первоначальный момент времени подают электрический ток. Сначала в течение первых трех секунд подают электрический ток, в три раза превышающий ток резонанса, а затем уменьшают его до значения электрического тока, создающего силу Ампера, способную привести провода к резонансу, с помощью которого обеспечивают стряхивание снега с поверхности солнечной панели. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 679 771 C1

Способ автоматизированной очистки солнечных панелей, по которому на параллельно расположенные провода над поверхностью солнечной панели в первоначальный момент времени подают электрический ток, отличающийся тем, что сначала в течение первых трех секунд подают электрический ток, в три раза превышающий ток резонанса, а затем уменьшают его до значения электрического тока, создающего силу Ампера, способную привести провода к резонансу, с помощью которого обеспечивают стряхивание снега с поверхности солнечной панели.

Источник