Sonne, Sand und Sicherheit Ultraschallsensoren sichern Reinigungsroboter vor Abstürzen

Die Sonne hat Luft und Boden über den Tag aufgeheizt, beim Blick in die Ferne erkennt man nur ein Flimmern über dem Asphalt. Vor allem an warmen Sommertagen ist das kein seltenes Bild. Die Kraft des leuchtenden Himmelskörpers ist enorm und das trotz seiner Entfernung zur Erde von fast 150 Millionen km. Diese Energie machen sich Solarkraftwerke zunutze. Neben Wasserstoff und Windkraftanlagen gilt die Energiegewinnung aus der Kraft der Sonne als eine wichtige Maßnahme in der Klimawende. Insbesondere in sonnenreichen Regionen entstehen daher zunehmend großflächige Photovoltaikanlagen mit Flächen von mehreren 1.000 m², um möglichst hohe Erträge zu erzielen.

Die Kehrseite der Medaille ist jedoch das aufwändige Sauberhalten solcher Großanlagen. Vor allem in trockenen Regionen oder in der Nähe von Landwirtschaft verschmutzen Sand, Staub und Schmutzpartikel die Paneele. Dieser Schmutz mindert nicht nur den Ertrag, sondern greift auch Dichtungen und Flächen an. Um die Energieausbeute und gleichzeitig die Langlebigkeit von Photovoltaikanlagen zu erhöhen, bedarf es daher einer regelmäßigen Reinigung.

Das Unternehmen Hycleaner mit Hauptsitz im westfälischen Gronau hat sich der Aufgabe angenommen, Anlagenbetreiber und Reinigungsfirmen bei diesem Vorgang zu unterstützen, und den Hycleaner-Solarrobot pro entwickelt. Ursprünglich für Glasdächer konzipiert, übernimmt diese moderne Reinigungsmaschine heute teilautomatisiert und robotergestützt das Reinigen großflächiger Solaranlagen und trägt so zu einem größeren Ertrag und mehr Effizienz, aber auch zu mehr Sicherheit bei der Instandhaltung bei.

Effektive Reinigung im großen Stil

Bis zu 2.400 m² Fläche kann der Solarrobot pro in der Stunde reinigen und ist der manuellen Reinigung damit deutlich überlegen. Batteriebetrieben bewegt er sich auf speziellen Laufbändern für den notwendigen Grip über die großen Glasflächen der Photovoltaikanlagen. Integrierte Bürsten übernehmen dabei die Reinigung – mit oder ohne Wasser. Der Schlauch für die Wasserzufuhr wird direkt am Solarrobot pro befestigt, ein optionaler Schlauchaufwickler lässt sich zusätzlich integrieren. Mit einem Wasserverbrauch von 0,5 l/m² benötigt der Reinigungsroboter von Hycleaner deutlich weniger Wasser als ein Hochdruckreiniger und befreit die Flächen dennoch effektiv von Schmutz und Staub – und das ohne Chemie.

Neben Effizienz und Reinigungsleistung war den Machern bei der Konzeption aber noch ein weiterer Aspekt sehr wichtig: „Der Anstoß für die Entwicklung des Solarrobots war nicht nur die Arbeitserleichterung, sondern auch die Sicherheit von Mensch und Umgebung“, erklärt Celina Kneiber, Geschäftsführerin bei Hycleaner. Aus diesem Grund setzt das Unternehmen auf Ultraschallsensorik von Pepperl+Fuchs.

Sicherheit an oberster Stelle

„Die Arbeit auf rutschigen Glasflächen mit gewissen Neigungswinkeln oder auf hohen Dächern birgt einfach immer ein gewisses Risiko für den Menschen“, verdeutlicht Kneiber. „Mit unserem Reinigungsroboter bleibt der Mensch in einer sicheren Umgebung, während der Solarrobot die Arbeit erledigt“. Über eine Funkfernsteuerung lässt sich der Solarrobot bedienen. Die Auto-Drive-Funktion mit Tempomat und Spurhalteassistent macht das besonders komfortabel – der Roboter fährt automatisch über die Fläche, ohne dass das Personal ihn durchgängig steuern muss. Um aber auch die Maschine selbst vor einem Absturz an einer Kante zu bewahren und damit Unfälle und Schäden zu vermeiden, hat Hycleaner den Reinigungsroboter mit den besonders kompakten und präzisen Ultraschallsensoren der Serie F77 ausgestattet.

„An allen vier Ecken des Solarrobots ist jeweils ein Ultraschallsensor verbaut, der nach unten blickt und stets die Fläche der Solarpaneele erfasst“, erklärt Jan Schirweit, Vertriebsingenieur bei Pepperl+Fuchs. „Erkennt einer der Sensoren, dass sich kein Objekt mehr in seinem Erfassungsbereich befindet, die Fläche also endet, stoppt die Maschine automatisch und gibt dem Bedienpersonal ein akustisches Signal.“ Die bedienende Person hat dann die Möglichkeit, den automatischen Halt zu übersteuern und den Roboter weiterfahren zu lassen, etwa wenn es sich nur um einen Spalt handelt, oder ihn wenden zu lassen.

Diese automatische Kantenerkennung mithilfe der Ultraschallsensorik verhindert, dass der Roboter von der Anlage stürzt und gibt dem Bedienpersonal dadurch eine zusätzliche Absicherung im Prozess. Der Anwender muss so nicht im Blick haben, ob sich der Roboter zu nah an einer Kante bewegt, sondern kann sich auf die Überwachung durch die F77-Ultraschallsensoren verlassen. Das erleichtert zum einen die Bedienung, schützt aber auch Menschen, die sich unter Umständen in der Anlage bewegen, und vermeidet finanzielle Schäden durch die Beschädigung des Roboters oder von Anlagenteilen.

Hochpräzise und robust

„Der Ultraschallsensor F77 ist nicht nur aufgrund seiner Zuverlässigkeit die ideale Lösung für den Einsatz im Hycleaner-Solarrobot“, betont Schirweit. „Mit einer Höhe von gerade einmal 31 mm ist er besonders kompakt und fügt sich unauffällig in die Konstruktion des Reinigungsroboters ein.“ Sowohl in der Nähe als auch in Entfernungen von bis zu 400 mm erfasst der F77 hochgenau Objekte, in diesem Fall die Fläche der Solaranlagen. „Die Genauigkeit für maximale Sicherheit bei der Bedienung des Roboters und die kleine Bauform des F77 waren die ausschlaggebenden Kriterien für die Wahl des Ultraschallsensors“, fasst Kneiber die Vorteile für den Reinigungsroboter zusammen. Der Ultraschallsensor lässt sich außerdem schnell und einfach konfigurieren und bietet auch die Möglichkeit, Störziele auszublenden.

Mit der jetzigen Generation des Hycleaner-Solarrobots soll aber noch nicht Schluss sein. „Wir haben bereits Pläne, wie wir unsere Reinigungsmaschine weiterentwickeln wollen, um unseren Kunden die Arbeit noch leichter zu machen“, blickt Kneiber in die Zukunft. Das Thema Sicherheit wird auf jeden Fall auch in den kommenden Maschinenversionen ein wichtiges sein. „Wir bei Pepperl+Fuchs stehen Hycleaner gerne auch bei der Weiterentwicklung des Solarrobots mit unserer Expertise im Bereich der Sensorik und industriellen Automatisierung zur Seite“, fasst Schirweit zusammen.