Il existe différentes formules de nettoyage de l’installation d’énergie renouvelable, en fonction du pays dans lequel elle se trouve, de l’installation solaire, de la facilité d’accès à l’eau, du pouvoir d’achat du propriétaire, du coût salarial des opérateurs de nettoyage, du coût du carburant et de l’entretien des machines, du mode de production de l’énergie renouvelable, de l’emplacement et surtout de la taille, tous ces facteurs doivent être mis en balance lors du choix du système de nettoyage.
Et ce, dès le montage et non après la mise en service, qui est aussi le moment où le nettoyage commence, puisqu’il faut commencer à mesurer, tester et tirer les premières conclusions.
Selon les différentes sources consultées, le rendement des panneaux solaires et des trackers sales chute jusqu’à 20 % par rapport à un panneau solaire voisin préalablement nettoyé.
Le premier nettoyage approfondi est effectué dès la mise en service pour la remise au client et propriétaire du champ photovoltaique, et à partir de là, il appartient au service d’exploitation de déterminer le degré et la fréquence du nettoyage solaire, ou en d’autres termes, le niveau minimum de nettoyage requis, afin de définir le plan de maintenance et de nettoyage du champ solaire.
La méthode de nettoyage des panneaux photovoltaiques, doit être définie lors de la conception de la ferme solaire, car les méthodes utilisant des machines lourdes et performantes nécessitent un espacement et une distance entre les panneaux, ce qui ne permet pas un nettoyage manuel.
Par conséquent, l’entretien et le nettoyage des panneaux solaires est une question prioritaire à traiter avant de lancer tout projet d’énergie renouvelable.
Le système de nettoyage peut évoluer en fonction des besoins et du fonctionnement du parc solaire, mais il doit être étudié et défini au moment de la définition et de la conception du projet.
Comment nettoyer les panneaux solaires dans une ferme solaire?
1. Nettoyage manuel des panneaux solaires.
Ce nettoyage se fait à la main, en nettoyant les panneaux comme n’importe quelle autre fenêtre d’un bâtiment, à l’aide de brosses semblables aux balais utilisés pour nettoyer les essuie-glaces des véhicules, avec des perches et beaucoup d’eau.
Ils ont l’avantage de pouvoir être nettoyés avec un investissement minimum, avec une dépense énergétique très faible, d’être très flexibles, et de pouvoir projeter l’installation avec des allées très petites, mais l’inconvénient est plus qu’évident : c’est le coût du personnel dû au fait qu’il faut beaucoup de personnes, car c’est un processus très lent, et avec une grande dépense d’eau.
Ce système est utilisé dans les très petits parcs photovoltaïques, notamment dans les parcs d’autoconsommation des particuliers, des PME et des communautés de voisins.
Le nettoyage manuel est également nécessaire dans les fermes solaires très anciennes, avec des couloirs très étroits qui ne laissent pas assez de place pour l’accès aux machines lourdes, ou dans celles situées dans des pays où le coût de la main-d’œuvre est très faible.
Dans les pays où le coût de la main d’œuvre est important, et où la ferme solaire atteint une certaine taille, l’utilisation de machines de nettoyage devient indispensable pour atteindre le rendement.
2. Nettoyage des parcs solaires à l’aide de machines à eau sous pression.
Il s’agit presque d’une variante de la précédente, mais elle incorpore déjà une machinerie naissante, bien qu’elle soit très simple. Un réservoir d’eau est généralement installé sur une remorque, avec son générateur de combustion pour alimenter en énergie une pompe à eau sous pression.
Un opérateur nettoie manuellement les panneaux d’énergie solaire avec le pistolet à eau sous pression.
Il s’agit d’un système de nettoyage qui présente les mêmes avantages et inconvénients que le précédent, bien qu’il soit plus performant et, selon l’habileté des opérateurs, plus ou moins gourmand en eau.
Il est important de souligner que le premier système de nettoyage des panneaux solaires consomme de l’énergie externe et doit donc être quantifié.
3. Systèmes de nettoyage de panneaux solaires motorisés avec des machines légères.
Il s’agit de systèmes de nettoyage technologiques, même s’ils sont légers. Ils sont placés sur les panneaux solaires et nettoyés par brossage mécanique. Il faut au moins une personne pour l’ accompagner, fournir l’alimentation en énergie et l’eau, et ils sont déplacés à la main d’une ligne de panneaux solaires à une autre.
Il s’agit d’un appareil qui fonctionne de manière similaire aux machines à récurer que l’on voit dans les grands espaces avec leurs brosses à récurer.
Elle peut être pratique pour les petites installations ou l’autoconsommation importante, mais elle est trop petite pour les grandes installations.
L’investissement nécessaire commence déjà à être non négligeable, et il existe sur le marché une variété d’équipements, plus ou moins technologiques, qui permettent d’obtenir une finition très acceptable et exceptionnelle.
Ils ont l’inconvénient d’être inopérants dans les fermes solaires qui ont plusieurs rangées de panneaux ensemble, ou dans les trackers solaires ou les panneaux réflecteurs, mais dans la plupart des installations photovoltaïques, une ou deux rangées de panneaux peuvent être l’une des meilleures options pour effectuer le nettoyage des fermes photovoltaïques.
4. Systèmes de nettoyage des champs solaires avec des machines lourdes.
Les systèmes de nettoyage avec des machines lourdes pour les installations solaires sont les plus courants dans les pays les plus développés, où la main-d’œuvre est plus chère, et où sont installées des fermes solaires de plus grande taille, qui doivent être maintenues propres pour offrir un meilleur rendement et rendent indispensable un système de nettoyage des panneaux compétitif, tant en termes de coût que de temps de travail.
Chez Cepillos Sacema, nous avons conçu et développé une brosse pour le nettoyage de ce type de fermes solaires.
Ce système de nettoyage, en gros, est composé de:
4.1. Une machine de traction.
Un équipement commercial de traction mécanique est utilisé. Il est très courant d’utiliser des tracteurs agricoles, bien que les plus gros nettoyeurs soient montés sur des camions pour leur donner une plus grande stabilité et capacité de charge.
Dans les installations de fermes solaires où il y a peu d’espace entre les structures des panneaux, on utilise de petits véhicules tracteurs à chenilles, qui sont très stables grâce à leur centre de gravité plus bas et à leur grande maniabilité, et qui ont été spécialement conçus pour ce travail.
4.2 Une base avec son bras articulé hydraulique.
Tous ces équipements de nettoyage solaire disposent d’un bras hydraulique articulé, dont la base est couplée à la machine principale et sert à rapprocher et à positionner l’équipement de nettoyage sur les panneaux solaires.
Ce bras hydraulique possède différents degrés de liberté, en fonction de la taille de l’équipement et des performances souhaitées, étant plus ou moins compliqué, selon le fabricant de l’équipement de nettoyage des panneaux solaires.
Il est très courant d’utiliser les mêmes bras télescopiques que pour les équipements de déblaiement des fossés d’entretien des routes.
Ils peuvent être des équipements très complexes, avec leur propre système hydraulique alimenté par le cardan du tracteur.
4.3 Le nettoyeur de panneaux solaires lui-même.
Il s’agit d’un système indépendant du précédent, dont la géométrie s’adapte à la forme des panneaux solaires, étant complètement plate pour les panneaux photovoltaïques classiques, et concave pour les panneaux à réflecteur concave.
Celui-ci est placé à l’extrémité du bras articulé précédent, et peut être placé dans la partie centrale ou être déplacé à l’aide d’une crémaillère pour se décentrer par rapport au bras articulé et élargir la position de nettoyage.
Cet équipement dispose également d’au moins un degré de liberté supplémentaire en incorporant un cylindre qui assure une rotation ou un déplacement angulaire par rapport au bras articulé, car il doit pouvoir nettoyer aussi bien les panneaux solaires sur le toit et sur les côtés des hangars, que ceux qui sont inclinés dans les fermes photovoltaïques.
Les différents types de brosses industrielles de nettoyage de panneaux solaires qui peuvent être utilisés, en fonction des conditions de travail de l’installation de production d’énergie solaire renouvelable, sont placés sur ce nettoyeur.
Nous voyons des systèmes de nettoyage avec des brosses cylindriques, avec des brosses à balayage latéral et même avec des brosses à bandes, et tous les fabricants de brosses ne sont pas encore d’accord sur le type de filament à utiliser, comme nous voyons des brosses en nylon qui absorbent un peu d’eau, en polyéthylène et en polypropylène, bien qu’elles finissent toutes par nettoyer, ce n’est pas la même chose de nettoyer d’une manière ou d’une autre, et à un endroit ou à un autre.
4.4 Système de positionnement numérique par rapport aux panneaux solaires.
L’une des caractéristiques les plus remarquables et les plus précieuses du système de nettoyage des fermes solaires est que de nombreux fabricants ont développé un système numérique pour contrôler la position du nettoyeur par rapport aux panneaux solaires, de sorte que le système dispose d’une série de capteurs qui rapprochent le nettoyage des panneaux et maintiennent la position par rapport au panneau.
Ils sont capables d’avoir une vitesse de réaction suffisante pour séparer l’équipement de nettoyage des panneaux en cas de mouvement inattendu ou de déstabilisation, par exemple lorsque la machine motrice heurte un nid de poule, et agissent à la fois sur le bras articulé et sur le nettoyeur d’extrémité.
Selon le degré de développement technologique de l’équipement, le système est capable de reconnaître le panneau et d’effectuer le nettoyage automatique, ou dans les équipements les plus simples, un opérateur approche l’équipement du panneau à la main, et c’est le système de contrôle qui positionne la brosse par rapport aux panneaux et maintient la position pendant qu’elle travaille.
Il s’agit d’un système très important, car il est très fréquent que les machines se heurtent aux panneaux et entraînent des dépassements de coûts.
Dans l’équipement le plus simple, le système technologique est réalisé avec des capteurs de position qui constituent un simple avertissement, tout comme le système d’aide au stationnement des véhicules, qui émet un signal sonore mais n’empêche pas l’impact.
De même, il est très courant d’installer un système de caméra afin que l’opérateur puisse visualiser facilement tous les angles morts depuis la commande de la machine.
De même, il est très courant d’installer un système de caméra afin que l’opérateur puisse visualiser facilement tous les angles morts depuis la commande de la machine.
4.5 Système d’eau
Le nettoyage des panneaux solaires doit se faire par voie humide afin d’augmenter les performances de nettoyage et de réduire le risque de rayer et d’éroder les panneaux eux-mêmes en entraînant avec les filaments la poussière et le sable déposés à la surface des panneaux.
Des travaux sont en cours sur le nettoyage à sec des panneaux pour les pays où l’eau est une denrée rare. Cette technologie est encore en cours de développement, mais elle sera couronnée de succès dans un avenir proche.
Par conséquent, les équipements de nettoyage de panneaux solaires intègrent un système de pulvérisation d’eau, qui dispose d’un réservoir principal qui va sur la machine principale (et une bonne conception l’utilise comme contrepoids au nettoyeur), une pompe à eau sous pression et un système qui pulvérise l’eau osmosée devant les brosses afin que les brosses nettoient correctement les panneaux solaires et ne génèrent pas de rayures ou de dommages mineurs.
4.6 Remorquage et contrepoids
En fonction du fabricant de l’équipement de nettoyage des panneaux solaires photovoltaïques, de sa taille et surtout du poids de l’équipement et de la distance à laquelle il doit nettoyer par rapport au tracteur, il est nécessaire de monter l’ensemble du système sur une remorque ou un outil et de le doter de contrepoids, car c’est un équipement qui peut poser des problèmes de stabilité et risquer de se renverser si le nettoyeur solaire, dont le poids est considérable, est transporté loin du centre de gravité de la machine.
5. Nettoyage au moyen de robots autonomes.
Il s’agit du nettoyeur le plus technologique, dans lequel des robots autonomes sont placés aux extrémités des panneaux solaires et effectuent un cycle de nettoyage automatique, avec un minimum d’intervention humaine.
C’est un défi et une merveille d’ingénierie, car ils doivent relever plusieurs défis :
1. Énergie, car ce n’est pas la même chose d’être alimenté par une batterie (ou plusieurs), avec les problèmes conséquents de différentiel thermique dans les zones désertiques, car l’équipement est déplacé avec un câble qui doit être enroulé et déroulé d’un des côtés, ce qui peut être très compliqué dans le cas de longues distances.
2. Le système de nettoyage de l’eau est encore plus compliqué, car il augmenterait le poids et il y aurait un risque d’effondrement de la structure ou des panneaux solaires eux-mêmes, ce qui signifie qu’ils doivent avoir un réservoir d’eau près des panneaux et que ceux-ci sont alimentés par un tuyau enrouleur.
3. Le guidage, qui peut être mécanique, dans lequel le nettoyeur est un marcheur qui avance sur les panneaux à l’aide de roues ou de chenilles, ou un système autonome plus petit et capable de marcher dans n’importe quelle direction en cartographiant la surface des panneaux solaires, comme le font les robots tondeurs de jardin ou les robots aspirateurs domestiques.
Le grand inconvénient de cet équipement est son coût élevé et la nécessité d’installer un équipement pour chaque rangée de nettoyage, ou d’opter pour l’un des petits robots pouvant être déplacés d’une rangée à l’autre, ce qui fait douter de sa rentabilité.
La technologie progresse si vite que nous verrons des robots qui effectueront le nettoyage complet du parc solaire par eux-mêmes, sans intervention humaine, et qui travaillent donc 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, obtenant ainsi le meilleur rendement possible pour le parc solaire qui possède ces équipements de nettoyage solaire autonomes.
Si vous souhaitez en savoir plus sur le nettoyage des parcs solaires et sur notre brosse spécialement conçue pour ces fermes photovoltaïques, n’hésitez pas à nous contacter.
