Позадина
Са све већом глобалном потражњом за чистом енергијом, соларна енергија се појавила као важан извор обновљиве енергије. Међутим, фотонапонски (ПВ) панели временом акумулирају прашину, птичји измет и друге загађиваче. Ови загађивачи не само да смањују ефикасност конверзије светлости у електричну енергију, већ могу изазвати и „ефекат топлотног острва“, што доводи до старења или оштећења ПВ панела. Због тога постоји хитна потреба да се дизајнира ефикасан робот за чишћење соларних панела.
У мочварним и брдовитим подручјима јужне Кине постоје обилни соларни ресурси, али сложен терен и повишене локације за уградњу ПВ панела чине традиционалне методе чишћења (као што је пасивно чишћење у природним условима, ручно чишћење и механичко чишћење) неефикасним и небезбедним. Ово је подстакло истраживаче да развију роботе за чишћење ПВ панела засноване на визуелним и фотоелектричним сензорима како би одговорили на ове изазове.
Структурни састав
Механичке компоненте
- Фраме: Робот користи оквир од легуре алуминијума да спречи рђу и смањи своју укупну тежину.
- Мобилити Мецханисм: Механизам за ходање укључује примарне и помоћне точкове, гусенице и водеће точкове како би се обезбедило стабилно кретање на косим ПВ панелима.
- Механизам за чишћење: Састоји се од ваљкасте четке, уређаја за прскање и уређаја за дување, што омогућава различите начине чишћења као што су хемијско чишћење, чишћење водом и сушење.
Цонтрол Цомпонентс
- Контролни систем: Користи СТМ32 микроконтролер за високу поузданост и радну брзину.
- Систем сензора: Укључује визуелне сензоре, фотоелектричне сензоре и граничне прекидаче за откривање ивица ПВ панела, услова осветљења и положаја робота.
- Дриве Систем: Користи моторе са редуктором на једносмерну струју са јаким могућностима против сметњи и брзим динамичким одговором.
- Систем за чишћење: Састоји се од уређаја за распршивање, уређаја за дување и ваљка за четкицу за потпуно покривање површине ПВ панела током чишћења.
Мере за спровођење
Дизајн механизма мобилности
- Робот подешава напетост гусеница помоћу точкова за затезање, а потпорни и водећи точкови одржавају исправне операције гусенице.
- Бочни водећи точкови користе точкове обложене гумом за бољу апсорпцију вибрација и отпорност на механичке ударе, омогућавајући котрљање дуж ивица ПВ панела како би се спречило клизање.
Дизајн механизма за чишћење
- Ваљак за чишћење користи четке од најлонских влакана са спиралном структуром и диференцијалном ротацијом како би се побољшала ефикасност чишћења.
- Уређаји за прскање и дување повећавају површину покривености током чишћења и смањују трошкове употребе воде.
Дизајн система управљања
- Контролни сигнали се преносе преко Блуетоотх серијске комуникације, омогућавајући горњем рачунару да прилагоди уређај и контролише симулацију чишћења на демонстрационој табли која подсећа на ПВ панел.
- Систем детекције светла и гранични прекидачи омогућавају интелигентну контролу засновану на варијацијама у амбијенталном светлу и граничној удаљености, омогућавајући роботу да се аутоматски покрене или заустави.
Дизајн усисног система
- Да би одржао стабилност на косим ПВ панелима, роботу је потребна адекватна снага усисавања. Прорачуни показују да усисна сила већа од 33,62 Н омогућава роботу да прелази мокре површине.
- Користе се два генератора вакуума, са усисним чашама распоређеним између примарних и помоћних точкова како би се минимизирали губици усисавања због цурења негативног притиска.
Резултати експеримента
Ефикасност чишћења
- Робот ради стабилно на нагибима испод 25°, постижући ефикасност чишћења од 50 м²/х.
- Брзина уклањања прашине достиже 91,161ТП3Т, са просечном грешком позиционирања птичјег измета од 1,38 мм.
Стабилност
- Током експеримената, робот је ефикасно изводио покрете напред-назад уз глатке покрете и минималне укупне вибрације тела.
- Робот је чврсто приањао за површину фотонапонских панела, успешно избегавајући падове током вишеструких тестова.
Ефикасност чишћења
- Површина ПВ панела након чишћења није показала значајне честице прашине, што је испуњавало захтеве за чишћење.
- Стопа покривености је била 1001ТП3Т, са укупном чистоћом чишћења која је премашила 951ТП3Т, чиме је повећана ефикасност производње електричне енергије очишћеног подручја за приближно 201ТП3Т.
Јединствене предности Тодо Смарт-а Робот за чишћење соларних панела
Унапређена интелигенција
- Даљњом оптимизацијом фузије визуелних и фотоелектричних сензора, може се побољшати тачност планирања путање робота и интелигенција његове стратегије чишћења.
Смањење трошкова
- Употреба структуре погона са једним мотором минимизира број потребних мотора, чиме се смањују трошкови.
Проширена применљивост
- Будућа истраживања ће се фокусирати на развој робота за чишћење погодних за различите терене и услове животне средине како би се задовољиле потребе различитих типова соларних електрана.
Аутоматска детекција
- Коришћење интелигентних метода детекције за аутоматско препознавање квалитета чишћења додатно ће побољшати функционалност контролног система, побољшавајући аутономију и поузданост робота.
У закључку, робот за чишћење соларних панела је виталан развој за задовољавање све веће потражње за чистом енергијом, док се истовремено суочава са изазовима које поставља одржавање ефикасности фотонапонских панела. Кроз интелигентни дизајн и имплементацију, овај пројекат представља обећавајуће решење за повећање ефикасности производње соларне енергије.
