(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-06-08
(54)【発明の名称】ソーラーパネルの洗浄方法
(51)【国際特許分類】
H02S 40/10 20140101AFI20220601BHJP
【ＦＩ】
H02S40/10
【審査請求】未請求
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2021571503
(86)(22)【出願日】2020-02-26
(85)【翻訳文提出日】2021-11-29
(86)【国際出願番号】 US2020019802
(87)【国際公開番号】W WO2020214244
(87)【国際公開日】2020-10-22
(31)【優先権主張番号】16/386,349
(32)【優先日】2019-04-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521522696
【氏名又は名称】パスコ ベンチャーズ エルエルシー
【氏名又は名称原語表記】ＰＡＳＣＯ ＶＥＮＴＵＲＥＳ ＬＬＣ
(74)【代理人】
【識別番号】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
(74)【代理人】
【識別番号】100105854
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 一
(74)【代理人】
【識別番号】100115679
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 勇毅
(74)【代理人】
【識別番号】100114177
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 龍
(74)【代理人】
【識別番号】100066980
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也
(72)【発明者】
【氏名】スチュワート，ポール，エイ．
【テーマコード（参考）】
5F151
【Ｆターム（参考）】
5F151JA15
(57)【要約】
ソーラーパネル上の雪、氷、又は塵埃の堆積がソーラーパネルからの電力出力を低減し又は停止する場合にソーラーパネルを洗浄する方法。当該洗浄方法は、阻害されたソーラーパネルを有する洗浄領域の段階的な順次選択と、当該選択されたソーラーパネルの洗浄装置の段階的な順次起動とを含む。当該順次選択され阻害されたソーラーパネルの当該洗浄装置は、洗浄済みの以前のソーラーパネルから給電することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一定の正常なしきい値レベルの電気出力を生成するソーラーパネルのアレイ上の動作表面から障害物を洗浄する方法であって、各々のソーラーパネルが電気を生成する能力を有し、少なくとも１つのソーラーパネルが前記障害物を除去するための洗浄装置を含み、前記方法が、前記ソーラーパネルのアレイの前記動作表面の全部又は一部の上の前記障害物の存在を感知するステップと、
前記感知された障害物が、いつ、前記ソーラーパネルアレイの前記電気出力を正常なしきい値レベルを下回るレベルまで低減したかを決定するステップと、
前記電気出力が前記正常なしきい値レベルを下回った後で、前記ソーラーパネルのアレイ上の洗浄領域を選択するステップと、
前記選択された洗浄領域内に位置する、ソーラーパネルの第１のグループを選択するステップであって、選択されたソーラーパネルの前記第１のグループが洗浄装置を有しするステップと、前記電気出力が前記正常なしきい値レベルを下回った後で、ソーラーパネルの前記第１のグループを選択するステップと、
ソーラーパネルの前記第１のグループの前記洗浄装置を起動してソーラーパネルの前記第１のグループから前記障害物を除去するステップと、
ソーラーパネルの前記第１のグループの障害物が除去された後で、前記洗浄装置を備えたソーラーパネルの第２のグループを選択するステップと、
ソーラーパネルの前記第２のグループ上の前記洗浄装置を起動してソーラーパネルの前記第２のグループ上の前記障害物を除去するステップと、
前記洗浄装置を備えたソーラーパネルの追加のグループを段階的に順次選択するステップと、前記ソーラーパネルアレイの前記表面が洗浄されるまで、ソーラーパネルの前記追加の選択されたグループ上の前記洗浄装置を段階的に順次起動するステップとを含む、方法。
【請求項2】
前記洗浄されたソーラーパネルを用いて電力を生成することと、前記洗浄されたソーラーパネルによって生成された前記電力を用いて、洗浄が必要な前記段階的に順次選択されたソーラーパネルのグループの洗浄装置に給電するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記ソーラーパネルアレイからの前記電気出力が前記正常なしきい値レベルを下回ったことを決定した後で、前記ソーラーパネル上の障害物の大きさ、種類、及び位置を感知し、評価することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記障害物の種類及び位置を決定した後で、気象条件、気象予報、日付、時刻及び気温を評価することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項5】
雪又は氷の障害物が検出された場合に洗浄装置を起動することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
塵埃の障害物が検出された場合に洗浄装置を起動することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
洗浄装置を起動して雪、氷、又は塵埃の障害物のいずれかを除去することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
洗浄装置を備えたソーラーパネルのグループの表面から障害物を洗浄する方法であって、前記方法が、前記ソーラーパネルのグループの全部又は一部の上の前記障害物の存在を感知するステップと、
前記ソーラーパネルのグループからの電気出力が正常なしきい値レベルを下回った後で、前記ソーラーパネルのグループ内の少なくとも１つのソーラーパネルを初期に選択するステップと、
前記選択されたソーラーパネルの前記洗浄装置を起動して前記障害物を除去するステップと、
前記初期のソーラーパネル上の前記障害物が除去された後で、洗浄装置を有する少なくとも１つの別のソーラーパネルを選択するステップと、
前記洗浄装置を備えた追加のソーラーパネルを段階的に順次選択し、前記ソーラーパネルグループの表面が洗浄されるまで、前記追加的に選択されたソーラーパネル上の前記洗浄装置を段階的に順次起動するステップと、
前記洗浄されたソーラーパネルによって生成された前記電力を用いて、前記初期に選択されたソーラーパネルに続けて、前記ソーラーパネルの前記洗浄装置の全部又は一部に給電するステップを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光起電性又はソーラーパネル、特にパネルを洗浄するための方法に関する。
【背景技術】
【0002】
太陽光の電気への変換、すなわち太陽光電力は、引き続き、普及したエネルギー源である。太陽電池又はパネルアレイは、建物の上又はその付近、あるいは広大な土地領域にわたって配置された数個又は数千個の太陽電池及びパネルを含んでいてもよい。そのような太陽電池及びパネルアレイの性能は、当該太陽電池の太陽光を受ける能力を低下させる雪、氷、又は塵埃が理由で大幅に減少する可能性がある。
【0003】
太陽電池及びパネルに雪、氷、又は塵埃が堆積すると、太陽光が太陽電池に到達できなくなり、雪又は氷が融解し、あるいは塵埃が除去されるまで太陽電池が電力を発電することが阻害される可能性がある。ある種の地域では、雪又は氷の嵐が去った後に好天が数日続くことがあるが、堆積した雪又は氷が融解しないと、ソーラーパネルの正常な運転が阻まれる。
【0004】
ある種の従来の太陽電池の洗浄方法及び装置は、水を用いてソーラーパネルを洗浄する。この方法は雪及び／又は氷がある場合に、あるいは砂漠に設置されたソーラーパネルの場合には実用にならない。塵埃を跳ね飛ばすために静電気を使用し、又は、ソーラーパネルの表面上の空気流生成を使用する別の方法もある。上記の又はその他の従来の太陽電池の洗浄方法及び装置が提案されているが、雪、氷、又は塵埃がソーラーパネル上に堆積して電気出力を低減し又は停止する場合には特に、太陽電池及びパネルを洗浄するための改良型の方法が依然として必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、ソーラーパネルを洗浄し、ソーラーパネルから雪、氷、又は塵埃を洗浄する際の消費電力を低減するための方法に関する。大型のソーラーパネルアレイに本開示の方法を用いることで、洗浄に要する消費電力は、ソーラーパネルによってその全部又は一部が発生し得る比較的少ない量に低減することができる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の方法は、加熱洗浄装置、電磁／静電洗浄装置、又は加熱及び電磁／静電出力の両方を提供する組合せ装置のいずれかを使用して、阻害されたソーラーパネルから雪、氷、又は塵埃を除去する。センサは、いつソーラーパネルが雪、氷、又は塵埃によって許容できないレベルまで阻害され、それによって、各パネルが正常な電気出力を発生することが阻止されるかを決定する。障害物の種類及び位置に応じて、選択された加熱洗浄装置のグループが起動されて雪又は氷を融解し、あるいは選択された電磁／静電洗浄装置のグループが起動されて塵埃を除去する。洗浄装置のグループはソーラーパネルアレイの全表面が清浄になるまで段階的に順次起動される。
【0007】
本発明の方法によれば、ソーラーパネルが雪、氷、又は塵埃によって阻害された時にソーラーパネルの選択されたグループの洗浄装置の一部のみ、すなわち、洗浄装置の１つのみが初期に（最初に）起動される。その後、最初に選択されたソーラーパネルの障害物が除去されると、阻害されたソーラーパネルの第２のグループ、すなわち、１つのグループのみが段階的に順次選択され、当該その後選択されたソーラーパネルに関連付けられた洗浄装置が起動される。
【0008】
阻害されたソーラーパネルを段階的に順次選択し、選択されたソーラーパネルの洗浄装置を起動する方法は、ソーラーパネルアレイの全体が洗浄されるまで継続する。阻害されたパネルを段階的に順次選択するための洗浄装置は、洗浄が完了している以前のソーラーパネルによって給電することができる。こうして、洗浄されたソーラーパネルによって生成される電力の全部又は一部が使用されて、選択済みの阻害されたソーラーパネルの次のグループのための洗浄装置が給電される。
【0009】
センサは、ソーラーパネル上の障害物の位置、大きさ、及び種類を含む情報を検出するために使用される。この情報及びその他の情報は、ソーラーパネルアレイ上の洗浄位置を選択し、選択された洗浄装置を起動する前に、コントローラによって評価される。コントローラは、ソーラーパネルの電力出力を含む情報と、障害物の種類及び位置に関するセンサからの情報と、日付、時刻及び気温と、現在の気象条件及び気象予報とを評価する。
【0010】
収集された情報は、障害物の種類及び程度と、洗浄装置の１つ以上が起動される洗浄領域の位置と、障害物を除去するために使用される洗浄装置の種類とを決定することを目的とするためのコントローラによって処理される。
【0011】
本発明の上記及びその他の態様は、図面を参照しながら以下の実施形態の詳細な説明と添付の特許請求の範囲とを参照することによって理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
次に、本発明の方法の実施形態を示す図面を参照する。本発明の範囲から逸脱することなく、本発明において様々な修正及び変更が可能であることは、当業者には明らかであろう。本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲内に存在するような修正及び変更を範囲に含むように意図される。
【0014】
本発明は、光起電性（太陽）電池の性能を向上させる方法を提供する。図１～３は、複数のソーラーパネル５０と代表的なパネル支持構造６０とを示す。図１に概略を示すように、ソーラーパネル５０は、ベース７０上の所望の位置に配置されている。ソーラーパネル５０は、太陽に対して所望の位置に設置できるように調整可能である。さらに、図２に示すように、ソーラーパネル５０は、１つ又は複数のグループとして配置されてもよく、ソーラーパネルの当該グループは、相互に接続してソーラーパネルのアレイを構成することができる。
【0015】
図３に模式的に示すように、ソーラーパネル５０は、ソーラーパネルアレイとして直列に電気接続されていてもよい。従来通り、ソーラーパネルアレイは、建造物の近く又はその上に配置され、あるいは多様で広大な土地領域にわたって配置された数個の又は数千個にも達する光起電性電池を含んでいてもよい。
【0016】
よく知られているように、太陽電池が太陽光を受ける能力を低下させる雪、氷、又は塵埃が原因で、個々のソーラーパネル、ソーラーパネルのグループ、又はソーラーパネルアレイの性能が低下する可能性がある。ソーラーパネル用の洗浄装置はこれまでにも開示されているが、洗浄方法又は装置を運用するのに必要な電力量を最小限にしながら太陽電池を洗浄するための改良型の方法が依然として必要である。
【0017】
図４を参照すると、ソーラーパネル洗浄の一実施形態が示されている。本実施形態では、洗浄装置８０は、多機能電極８２を有するクリアパネル層を含む。電極８２は、複数の機能動作を可能にする複数の素子を含むように構成されていてもよい。電極８２は、雪又は氷を融解する発熱体として作用するように起動されていてもよい。あるいは、塵埃又は泥を跳ね飛ばす静電場を形成するために電極８２を起動してもよい。
【0018】
図５は、自己洗浄装置８０の別の実施形態を示す。本実施形態では、発熱体９０は、装置８０に埋設されず、装置８０の表面に搭載されている。発熱体９０は、雪と氷とによる太陽光の遮断が一定の阻害レベルに達した時に、雪と氷とを融解するように起動される。同様に、塵埃又は泥による太陽光の遮断が一定のレベルに達した時には、装置８０の表面全体に電磁場を発生させて塵埃又は泥を除去するために、洗浄装置８０の電極８２が起動される。
【0019】
自己洗浄装置８０の別の実施形態が図６に示されている。この実施形態では、装置８０とソーラーパネル５０との間に発熱体９０が搭載されている。発熱体９０は、雪と氷とによる一定の阻害レベルに達した時に、起動されて雪と氷とを融解する。あるいは、雪と氷とによる許容できない阻害レベルに達した時に、装置８０内の電極８２が電磁波又は静電波を発生させる。
【0020】
特に図７～８に関連して説明すると、前述したように、本発明は、ソーラーパネルからの雪、氷、又は塵埃の洗浄に必要な消費電力を低減するための方法に関する。
【0021】
図７を参照すると、センサ１００は、各ソーラーパネル５０に接続されて、いつソーラーパネルが雪、氷、又は塵埃によって阻害され、その結果、障害物によってパネルが正常に動作すること、すなわち、正常なしきい値レベルの電気を生成するように動作することが阻止されるかを決定する。センサ１００は、ソーラー電池パネル５０のアレイ上の障害物の位置、大きさ、及び種類を検出する。
【0022】
コントローラ１１０は、センサ１００から情報を受信し、気象条件、気象予報を含むその他の情報と、時刻、日付、及び気温に関する情報も受信する。情報の集まりは、コントローラ１１０によって評価される。
【0023】
コントローラ１１０による情報の集まりの評価の結果、雪又は氷の堆積がソーラーパネル５０の一部又は全てを阻害していると決定された場合、コントローラ１１０は、雪及び氷のコントローラ１３０へ送信されるコマンド信号を生成する。コントローラ１３０は、選択されたパネルから雪又は氷の障害物を融解するために、１つ又は複数の選択されたソーラーパネルのために、電極８２又は発熱体９０を起動する。
【0024】
コントローラ１１０による情報の集まりの処理の結果、塵埃又は泥がソーラーパネルの一部又は全部を阻害していると決定された場合、コントローラ１１０は、塵埃のコントローラ１２０へに送信されるコマンド信号を生成する。図７に概略を示すように、コントローラ１２０は、多相交流信号を電極８２に提供し、電極８２は、塵埃又は泥の障害物を取り除くための電磁場を生成する。
【0025】
図８及び図４～６に示すように、装置８０上の電極８２、又は素子９０は、任意の所望の形状又は大きさであってよく、ソーラーパネルに対して任意の所望の位置に配置されていてもよい。例えば、図８は、パネル５０上の、光起電性モジュール１５０から離間した位置にある電極８２を示す。
【0026】
前述したように、本発明の方法によれば、ソーラーパネル５０から雪、氷、又は塵埃を除去するために、加熱洗浄装置９０及び／又は多機能洗浄装置８２を使用する。本発明の方法によれば、阻害されたソーラーパネルの初期グループが洗浄のために選択される。ソーラーパネルの初期グループのための洗浄装置（９０又は８２）を用いて、選択済みのソーラーパネルから雪、氷、又は塵埃が除去される。初期に選択済みの阻害されたソーラーパネルが洗浄された後で、洗浄されたソーラーパネルによって生成される電力が選択済みの阻害されたソーラーパネルの次のグループの洗浄装置を運転する電力を提供する。
【0027】
前述したように、センサ１００は、障害物の種類、位置、及び大きさなどの情報を検出するために使用される。センサ１００によって収集された情報はコントローラ１１０へ送信される。
【0028】
コントローラ１１０は、正常なしきい値レベルと比較したソーラーパネルのアレイの電力出力を含む情報と、センサが検出した情報と、日付、時刻及び気温と、気象条件及び気象予報に関する情報とを評価する。センサ１００は、ソーラーパネルのアレイの電力出力がアレイの正常な動作又はしきい値レベルを下回るまでは起動されない。
【0029】
収集された情報の集まりは、いつ複数の洗浄装置の１つ以上を起動するか、またどの場所に対して洗浄装置の１つ以上を起動するかを決定することを目的として、コントローラ１１０によって処理される。阻害されたソーラーパネルを有する初期の洗浄位置が選択され、それらの阻害されたソーラーパネルの洗浄装置の１つのグループが選択される。次いで、選択された洗浄位置にある選択された洗浄装置が起動されて、阻害されたソーラーパネルの選択されたグループから障害物が除去される。
【0030】
阻害されたソーラーパネルの初期の選択されたグループが洗浄された後で、阻害されたソーラーパネルの新しいグループが段階的に順次選択され、次いで洗浄される。
【0031】
初期の洗浄位置を選択する目的は、洗浄工程をより効率的にすることである。例えば、障害物が太陽電池のアレイ全体を覆っていない場合、阻害された洗浄位置の洗浄装置を最初に起動するほうが効率的である。あるいは、障害物がソーラーパネルアレイの大半又は全部を覆っている場合、洗浄位置はソーラーパネルアレイ全体であってもよく、コントローラ１１０は、阻害されたソーラーパネルの初期グループをまず選択し、第１のグループの障害物が除去されるまで、阻害されたソーラーパネルの第１のグループの洗浄装置を起動し、次いで、障害物が残っているソーラーパネルアレイ上の洗浄位置にある洗浄装置の後続のグループを選択して起動する。
【0032】
ソーラーパネルの第１のグループの雪、氷又は塵埃が除去された後で、阻害されたソーラーパネルの第２のグループが選択され、少なくとも部分的に、洗浄されたソーラーパネルの第１のグループによって生成される電力を用いて洗浄される。阻害されたソーラーパネルの第２のグループが選択され、その後、段階的に順次、阻害されたソーラーパネルの追加のグループが選択される。阻害されたソーラーパネルのそれらの段階的に順次選択されたグループの洗浄装置が起動される。本明細書に記載の阻害されたソーラーパネルを洗浄する方法は、ソーラーパネルのアレイ全体が洗浄されるまで継続する。
【0033】
本発明は、本発明の精神及び属性から逸脱することなく他の形態で具現化することができ、したがって、本発明の範囲を示すものとして、前述の明細書ではなく添付の請求の範囲を参照すべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【国際調査報告】