KR100826954B1

KR100826954B1 - 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치

Info

Publication number: KR100826954B1
Application number: KR1020060111138A
Authority: KR
Inventors: 이기영
Original assignee: 심포니에너지주식회사
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2008-05-02
Anticipated expiration: 2026-11-10

Abstract

본 발명은 태양광 모듈이 태양을 향해 늘 90°를 유지토록 함으로서 전력 생산의 효율과 신뢰성을 향상시키도록 하기 위한 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치를 제공함에 있다. 이러한 본 발명은 태양광 모듈을 동(東)에서 서(西)로 이동하는 태양을 따라 선회시키면서 태양궤도를 따라 그 각도를 조절하여 태양에 늘 수직을 유지토록 함으로서 전력 생산의 효율과 신뢰성을 크게 향상시키도록 한 것이다.

태양광 모듈, 추적, 태양궤도, 일출, 일몰, 남중고도

Description

태양광을 추적하는 태양광 모듈장치{Sunray Tracking Solar Cell Module Apparatus}

도1은 본 발명에 따른 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치를 나타낸 사시도,

도2는 도1의 측면도,

도3은 도2에서 태양이 일출 또는 일몰시 태양광 모듈의 각도를 나타낸 도면,

도4는 도2에서 태양이 남중고도시 태양광 모듈의 각도를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1:태양광 모듈 100:태양광 추적수단

101:판 프레임 110:선회수단

111:레일 113:선회축

115:바퀴 117:작동수단

120:각도조절수단 121:회전부재

123:각도조절부재 123a:힌지

125:액추에이터 130:제어수단

본 발명은 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치에 관한 것으로, 특히 태양의 움직임에 따라 실시간으로 태양광 모듈의 위치를 조절하여 태양을 향해 늘 수직(90°)을 유지토록 함으로서 전력 생산의 효율과 신뢰성을 향상시키도록 한 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 모듈은 태양 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 장치를 말한다. 태양광 모듈은 무공해, 무소음, 무한 공급에너지 등의 장점을 제공한다. 태양광 모듈은 다수개의 태양전지를 전도성을 갖는 리본과 버스바를 통하여 직·병렬로 배열된 태양전지 어레이를 통하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 즉, 태양전지 어레이의 상부에 안착되는 저철분강화유리를 통하여 투과되는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 이러한 태양광 모듈은 전력 생산의 고효율을 위해서 동쪽에서 서쪽으로 선회하도록 설치되어 태양을 추적하면서 전기 에너지를 생산한다. 그러나 기존의 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치는 태양광 모듈이 태양과 수직을 이루도록 하기 위한 동작에 많은 오차를 발생시키므로 태양광 모듈이 태양과의 수직으로부터 자주 벗어나게 하여 전력 생산의 효율과 신뢰성에 나쁜 영향을 주고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 태양의 움직임에 따라 실시간으로 태양광 모듈의 위치를 조절하여 태양을 향해 늘 수직을 유지토록 함으로서 전력 생산의 효율과 신뢰성을 향상시키기 위한 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수개로 배열되어 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 태양광 모듈; 및 상기 태양광 모듈을 지지하여, 동(東)에서 서(西)로 이동하는 태양을 따라 선회시키면서 태양궤도를 따라 각도를 조절하여 태양에 수직을 유지토록 한 태양광 추적수단을 포함함을 특징으로 한다.

상기 태양광 추적수단은 상기 태양광 모듈의 아래에 배치되는 판 프레임과, 상기 판 프레임과 지면과의 사이에 설치되어 태양을 따라 상기 판 프레임을 동에서 서로 선회시킴으로서 상기 태양광 모듈을 선회시키기 위한 선회수단과, 상기 태양광 모듈과 판 프레임과의 사이에 설치되어 상기 판 프레임으로부터 상기 태양광 모듈을 지지하며 상기 선회수단에 의해서 상기 태양광 모듈이 동에서 서로 선회하는 동안 태양궤도를 따라 그 각도를 조절하여 태양에 수직을 유지토록 한 각도조절수단과, 상기 각도조절수단 및 선회수단과 전기적으로 연결되어 그 작동을 제어하기 위한 제어수단으로 이루어짐이 바람직하다.

상기 태양광 모듈이 태양을 따라 동에서 서로의 선회는 설치지역의 좌표에 의해 계산된 태양의 위치에 따라 상기 제어수단이 상기 선회수단을 작동시킴으로서 이루어짐이 바람직하다.

또, 상기 제어수단은 상기 태양광 모듈이 수직으로부터 2°를 벗어날 때마다 상기 선회수단을 작동시켜 상기 태양광 모듈의 위치를 보정함이 바람직하다.

또, 상기 제어수단은 상기 태양광 모듈에 설치되는 포토센서로부터의 신호를 기초로 상기 선회수단을 작동시켜 상기 태양광 모듈의 위치를 보정함이 바람직하 다. 이때, 상기 태양광 모듈의 위치 보정은 태양과의 수직으로부터 2°를 벗어날 때마다 이루어짐이 바람직하다.

또, 상기 제어수단은 상기 태양광 모듈과 판 프레임의 끼인각이 15∼75°의 범위에서 조절되게 상기 각도조절수단을 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양에 수직을 유지토록 보정함이 바람직하다.

이때, 상기 제어수단은 남중고도에서 상기 태양광 모듈과 판 프레임의 끼인각이 15°가 되게 상기 각도조절수단을 작동시킴이 바람직하다.

또, 상기 제어수단은 일출 또는 일몰시 상기 태양광 모듈과 판 프레임의 끼인각이 75°가 되게 상기 각도조절수단을 작동시킴이 바람직하다.

그리고, 상기 제어수단은 일몰후 상기 각도조절수단과 선회수단을 작동시켜 상기 태양광 모듈을 상기 판 프레임과의 끼인각이 15°가 되게 조절하면서 일출지점으로 이동시키고, 그후 상기 각도조절수단을 작동시켜 상기 판 프레임과의 끼인각이 75°가 되게 재 조절함이 바람직하다.

또, 상기 제어수단은 기상 악화시에는 상기 태양광 모듈과 판 프레임과의 끼인각을 15°로 유지하면서 상기 각도조절수단과 선회수단의 작동을 정지시킴이 바람직하다.

상기 선회수단은 동에서 서로 이동하는 태양을 따르도록 지면에 배선되는 유선형의 레일과, 상기 판 프레임의 일단 중심에 설치되어 상기 레일의 중심에 위치함으로서 상기 레일을 따라 선회하는 상기 판 프레임에 선회점을 제공하기 위한 선회축과, 상기 판 프레임의 하부에 설치되어 상기 레일 위를 구르는 바퀴와, 상기 제어수단과 전기적으로 연결된 채로 상기 판 프레임의 하부에 설치되어 상기 바퀴와 링크됨으로서 상기 판 프레임이 상기 레일을 따라 선회하도록 상기 바퀴를 작동시키기 위한 작동수단으로 이루어짐이 바람직하고, 이때 상기 작동수단은 기어드모터(geard motor)와 거어스기어(girth gear)로 이루어짐이 바람직하다.

또, 상기 각도조절수단은 상기 판 프레임에 상기 태양광 모듈의 일단을 회전되게 연결하는 회전부재와, 중앙에 힌지를 두어 반으로 접히는 형태를 이루어 상기 회전부재와 대향하는 상기 태양광 모듈의 타단과 판 프레임과의 사이에 양단이 회전되게 설치되어 상기 힌지를 중심으로 접혔다 펴졌다 하면서 상기 태양광 모듈을 상기 회전부재를 중심으로 회전시켜 상기 판 프레임과의 끼인각을 조절하기 위한 각도조절부재와, 상기 각도조절부재의 후측으로 상기 제어수단과 전기적으로 연결된 채로 상기 판 프레임에 설치되어 상기 각도조절부재와 링크됨으로서 상기 각도조절부재를 작동시키기 위한 액추에이터로 이루어짐이 바람직하고, 이때 상기 액추에이터는 스크류실린더(Screwcylinder)인 것임이 바람직하다.

상기 목적 및 장점 그리고 다른 특징은 첨부 도면을 참조한 아래의 설명으로 부터 명백할 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명에 따른 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치를 나타낸 사시도, 도2는 도1의 측면도, 도3은 도2에서 태양이 일출 또는 일몰시 태양광 모듈의 각도를 나타낸 도면, 도4는 도2에서 태양이 남중고도시 태양광 모듈의 각도를 나타낸 도면이다.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치는 다수개로 배열되어 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 잘 알려진 기술의 태양광 모듈(1)과, 상기 태양광 모듈(1)을 지지하여, 동(東)에서 서(西)로 이동하는 태양을 따라 선회시키면서 태양궤도를 따라 각도를 조절하여 태양에 수직을 유지토록 한 태양광 추적수단(100)으로 이루어진 것이다.

상기 태양광 추적수단(100)은 상기 태양광 모듈(1)의 아래에 배치되는 판 프레임(101)과, 상기 판 프레임(101)과 지면과의 사이에 설치되어 태양을 따라 상기 판 프레임(101)을 동에서 서로 선회시킴으로서 상기 태양광 모듈(1)을 선회시키기 위한 선회수단(110)과, 상기 태양광 모듈(1)과 판 프레임(101)과의 사이에 설치되어 상기 판 프레임(101)으로부터 상기 태양광 모듈(1)을 지지하며 상기 선회수단(110)에 의해서 상기 태양광 모듈(1)이 동에서 서로 선회하는 동안 태양궤도를 따라 그 각도를 조절하여 태양에 수직을 유지토록 한 각도조절수단(120)과, 상기 각도조절수단(120) 및 선회수단(110)과 전기적으로 연결되어 그 작동을 제어하기 위한 제어수단(130)으로 이루어진다.

상기 제어수단(130)은 입력과 모니터링을 위한 출력, 저장 등의 기능을 갖는 퍼스널 컴퓨터(PC), 노트북 등의 컴퓨터이다.

상기 선회수단(110)은 동에서 서로 이동하는 태양을 따르도록 지면에 배선되는 유선형의 레일(111)과, 상기 판 프레임(101)의 일단 중심에 설치되어 상기 레일(111)의 중심에 위치함으로서 상기 레일(111)을 따라 선회하는 상기 판 프레 임(101)에 선회점을 제공하기 위한 선회축(113)과, 상기 판 프레임(101)의 하부에 설치되어 상기 레일(111) 위를 구르는 바퀴(115)와, 상기 제어수단(130)과 전기적으로 연결된 채로 상기 판 프레임(101)의 하부에 설치되어 상기 바퀴(115)와 링크됨으로서 상기 제어수단(130)의 제어로 상기 판 프레임(101)이 상기 레일(111)을 따라 선회하도록 상기 바퀴(115)를 작동시키기 위한 작동수단(117)으로 이루어짐이 바람직하다. 여기서, 상기 작동수단(117)은 기어드모터(geard motor)와 거어스기어(girth gear)로 이루어짐이 바람직하다.

또한, 상기 각도조절수단(120)은 상기 판 프레임(101)에 상기 태양광 모듈(1)의 일단을 회전되게 연결하는 회전부재(121)와, 중앙에 힌지(123a)를 두어 반으로 접히는 형태를 이루어 상기 회전부재(121)와 대향하는 상기 태양광 모듈(1)의 타단과 판 프레임(101)과의 사이에 양단이 회전되게 설치되어 상기 힌지(123a)를 중심으로 접혔다 펴졌다 하면서 상기 태양광 모듈(1)을 상기 회전부재(121)를 중심으로 회전시켜 상기 판 프레임(101)과의 끼인각을 조절하기 위한 각도조절부재(123)와, 상기 각도조절부재(123)의 후측으로 상기 제어수단(130)과 전기적으로 연결된 채로 상기 판 프레임(101)에 설치되어 상기 각도조절부재(123)와 링크됨으로서 상기 제어수단(130)의 제어로 상기 각도조절부재(123)를 작동시키기 위한 액추에이터(125)로 이루어짐이 바람직하다. 여기서, 상기 액추에이터(125)는 스크류실린더(Screwcylinder)인임이 바람직하다.

이와 같은 구성에서, 상기 태양광 모듈(1)이 태양을 따라 동에서 서로의 선회는 설치지역의 좌표에 의해 계산된 태양의 위치에 따라 상기 제어수단(130)이 상 기 선회수단(110)을 작동시킴으로서 이루어진다. 즉, 상기 제어수단(130)은 상기 태양광 모듈(1)이 수직으로부터 2°를 벗어날 때마다 상기 선회수단(110)을 작동시켜 태양에 수직을 유지토록 상기 태양광 모듈(1)의 위치를 보정한다. 상기 제어수단(130)은 태양의 이동시간을 임의로 설정하여 즉, 상기 태양광 모듈(1)이 태양과의 각도가 90°에서 2°를 벗어날 때마다 상기 선회수단(110)을 작동시켜 상기 태양광 모듈(1)의 위치를 보정한다. 즉, 88°를 벗어나면 상기 작동수단(117)의 기어모터를 작동하도록 프로그램되어 있다. 또한 상기 제어수단(130)은 상기 태양광 모듈(1)에 설치되는 포토센서(미도시)로부터의 신호를 기초로 상기 선회수단(110)을 작동시켜 상기 태양광 모듈(1)의 위치를 보정할 수 있다. 이때, 상기 태양광 모듈(1)의 위치 보정은 태양과의 수직으로부터 2°를 벗어날 때마다 이루어짐이 바람직하다.

한편, 상기 태양광 모듈(1)의 남북 즉, 각도 조절은 상기 제어수단(130)이 상기 각도조절수단(120)을 작동시킴으로서 이루어진다. 상기 제어수단(130)은 상기 태양광 모듈(1)과 판 프레임(101)의 끼인각(θ)이 15∼75°의 범위에서 조절되게 상기 각도조절수단(120)을 작동시킴으로서 상기 태양광 모듈(1)의 각도를 조절하여 상기 태양광 모듈(1)이 늘 태양에 수직을 유지토록 보정한다. 즉, 상기 제어수단(130)은 도4와 같이 남중고도(정남향)에서 상기 태양광 모듈(1)과 판 프레임(101)의 끼인각(θ)이 15°가 되게 상기 각도조절수단(120)을 작동시키고, 또한 도3과 같이 일출(동향) 또는 일몰(서향)시에는 상기 태양광 모듈(1)과 판 프레임(101)의 끼인각(θ)이 75°가 되게 상기 각도조절수단(120)을 작동시킴으로서 상 기 태양광 모듈(1)이 늘 태양에 수직을 유지토록 한다.

따라서 전체적으로 볼때, 아침에 동쪽을 향해(태양의 위치는 프로그램에 의해 결정됨) 수평면에 대하여 75°의 각도를 유지하고 있는 상기 태양광 모듈(1)이 시간이 지남에 따라 정오에는 남쪽을 향하고 수평면에 대하여 15°로 움직인다. 그리고 오후에는 서쪽으로 돌면서 수평면에 대하여 75°가 되게 움직인다.

또한, 상기 제어수단(130)은 일몰후 상기 각도조절수단(120)과 선회수단(110)을 작동시켜 상기 태양광 모듈(1)을 상기 판 프레임(101)과의 끼인각(θ)이 15°가 되게 조절하면서 일출지점(동쪽)으로 이동시키고, 그후 상기 각도조절수단(120)을 작동시켜 상기 판 프레임(101)과의 끼인각(θ)이 75°가 되게 재 조절함으로서 다음날 태양궤도를 따르도록 조정해 놓는다.

또한, 상기 제어수단(130)은 일정속도를 초과하여 돌풍 또는 바람이 불거나 구름이 끼어 일사량이 기준치에 미달될 경우에는 상기 태양광 모듈(1)과 판 프레임(101)과의 끼인각(θ)을 15°로 유지하면서 상기 각도조절수단(120)과 선회수단(110)의 작동을 정지시킨다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 태양의 움직임에 따라 실시간으로 태양광 모듈의 위치를 조절하여 태양을 향해 늘 수직을 유지토록 함으로서 전력 생산의 효율과 신뢰성을 크게 향상시키게 한 효과가 있다.

Claims

삭제
삭제
삭제
다수개로 배열되어 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 태양광 모듈; 및

상기 태양광 모듈을 지지하여, 동(東)에서 서(西)로 이동하는 태양을 따라 선회시키면서 태양궤도를 따라 각도를 조절하여 태양에 수직을 유지토록 하는, 상기 태양광 모듈의 아래에 배치되는 판 프레임과 상기 판 프레임과 지면과의 사이에 설치되어 태양을 따라 상기 판 프레임을 동에서 서로 선회시킴으로서 상기 태양광 모듈을 선회시키기 위한 선회수단과 상기 태양광 모듈과 판 프레임과의 사이에 설치되어 상기 판 프레임으로부터 상기 태양광 모듈을 지지하며 상기 선회수단에 의해서 상기 태양광 모듈이 동에서 서로 선회하는 동안 태양궤도를 따라 그 각도를 조절하여 태양에 수직을 유지토록 한 각도조절수단과 상기 각도조절수단 및 선회수단과 전기적으로 연결되어 상기 각도조절수단과 선회수단의 작동을 제어하고, 태양광 모듈이 수직으로부터 2°를 벗어날 때마다 상기 선회수단을 작동시켜 상기 태양광 모듈의 위치를 보정하기 위한 제어수단으로 이루어진 태양광 추적수단을 포함하 는 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치.
제4항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 태양광 모듈에 설치되는 포토센서로부터의 신호를 기초로 상기 선회수단을 작동시켜 상기 태양광 모듈의 위치를 보정함을 특징으로 하는 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치.
삭제
제4항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 태양광 모듈과 판 프레임의 끼인각이 15∼75°의 범위에서 조절되게 상기 각도조절수단을 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양에 수직을 유지토록 보정함을 특징으로 하는 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치.
제7항에 있어서, 상기 제어수단은 남중고도에서 상기 태양광 모듈과 판 프레 임의 끼인각이 15°가 되게 상기 각도조절수단을 작동시킴을 특징으로 하는 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치.
제7항에 있어서, 상기 제어수단은 일출 또는 일몰시 상기 태양광 모듈과 판 프레임의 끼인각이 75°가 되게 상기 각도조절수단을 작동시킴을 특징으로 하는 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치.
제7항에 있어서, 상기 제어수단은 일몰후 상기 각도조절수단과 선회수단을 작동시켜 상기 태양광 모듈을 상기 판 프레임과의 끼인각이 15°가 되게 조절하면서 일출지점으로 이동시키고, 그후 상기 각도조절수단을 작동시켜 상기 판 프레임과의 끼인각이 75°가 되게 재 조절함을 특징으로 하는 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치.
제7항에 있어서, 상기 제어수단은 기상 악화시에는 상기 태양광 모듈과 판 프레임과의 끼인각을 15°로 유지하면서 상기 각도조절수단과 선회수단의 작동을 정지시킴을 특징으로 하는 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치.
제4항에 있어서, 상기 선회수단은 동에서 서로 이동하는 태양을 따르도록 지면에 배선되는 유선형의 레일과, 상기 판 프레임의 일단 중심에 설치되어 상기 레일의 중심에 위치함으로서 상기 레일을 따라 선회하는 상기 판 프레임에 선회점을 제공하기 위한 선회축과, 상기 판 프레임의 하부에 설치되어 상기 레일 위를 구르는 바퀴와, 상기 제어수단과 전기적으로 연결된 채로 상기 판 프레임의 하부에 설치되어 상기 바퀴와 링크됨으로서 상기 판 프레임이 상기 레일을 따라 선회하도록 상기 바퀴를 작동시키기 위한 작동수단으로 이루어짐을 특징으로 하는 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치.
제12항에 있어서, 상기 작동수단은 기어드모터(geard motor)와 거어스기어(girth gear)로 이루어짐을 특징으로 하는 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치.
제4항에 있어서, 상기 각도조절수단은 상기 판 프레임에 상기 태양광 모듈의 일단을 회전되게 연결하는 회전부재와, 중앙에 힌지를 두어 반으로 접히는 형태를 이루어 상기 회전부재와 대향하는 상기 태양광 모듈의 타단과 판 프레임과의 사이에 양단이 회전되게 설치되어 상기 힌지를 중심으로 접혔다 펴졌다 하면서 상기 태양광 모듈을 상기 회전부재를 중심으로 회전시켜 상기 판 프레임과의 끼인각을 조절하기 위한 각도조절부재와, 상기 각도조절부재의 후측으로 상기 제어수단과 전기적으로 연결된 채로 상기 판 프레임에 설치되어 상기 각도조절부재와 링크됨으로서 상기 각도조절부재를 작동시키기 위한 액추에이터로 이루어짐을 특징으로 하는 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치.
제14항에 있어서, 상기 액추에이터는 스크류실린더(Screwcylinder)인 것을 특징으로 하는 태양광을 추적하는 태양광 모듈장치.