KR100986817B1 - 태양광 장치의 방어방법 및 방어시스템 - Google Patents

태양광 장치의 방어방법 및 방어시스템 Download PDF

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Abstract

태양광 장치에서 풍압이 기준값보다 큰 경우 태양광 장치를 자동으로 방어모드로 진입하도록 하여 태양광 장치를 보호하는 방어방법이 개시된다. 상기 방법은, 트랙커에 설치된 풍속 또는 풍압 감지소자로부터 검출된 풍속 또는 풍압이 기준값 이상인지를 판정하는 제 1 단계; 판정 결과, 상기 풍속 또는 풍압이 기준값 이상인 경우, 상기 트랙커의 기설정된 위치로 정지되는 방어모드로 진입하는 제 2 단계; 및 상기 방어모드 진입 후, 기설정 시간이 경과하였는지 판정하여 경과한 경우 상기 제 1 단계로 복귀하는 제 3 단계를 포함한다.
안전, 보호, 방어, 풍압, 풍속, 파킹, 고정, 설치비용

Description

태양광 장치의 방어방법 및 방어시스템{Protection System and Method for photovoltic generating module}
본 발명은 태양광 장치의 방어방법 및 방어시스템에 관한 것으로, 특히 태양광 장치에서 풍압이 기준값보다 큰 경우 태양광 장치를 자동으로 방어모드로 진입하도록 하여 태양광 장치를 보호할 수 있도록 하는 기술에 관련한다.
일반적으로 태양광 장치는 입사되는 태양 광 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키기 위한 태양광 변환유닛과 이 태양광 변환유닛이 최대의 출력을 낼 수 있도록 태양을 추적하는 태양광 추적유닛으로 이루어진다.
실제, 지구는 23.5도 기울어진 자전축을 기준으로 자전하면서 태양을 중심으로 공전하기 때문에 경도와 위도에 따라 다양한 계절이 나타나고 밤과 낮의 길이가 변화하며 태양의 고도각과 방위각이 변화한다.
따라서, 이러한 다양한 변수를 고려하여 태양을 추적하는 추적유닛이 적용된다.
그러나, 추적 중 외부 요인, 가령 풍압 등에 의해 추적유닛이 손상을 입을 경우에는 추적이 효율적으로 이루어지지 않아 태양광 장치의 효율이 떨어지며, 태 양광 변환유닛이 손상을 입을 경우에는 태양 광 에너지 자체가 전기에너지로 변환되지 않기 때문에 태양광 장치의 역할을 하지 못하게 된다. 따라서, 이러한 상황을 사전에 감지하여 방어할 방법이 필요하다.
또한, 상기의 방어기능을 구비한 방어시스템을 구축하기 위한 비용과 이후의 운영비가 저렴하도록 하는 것이 바람직할 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 풍압에 의해 태양광 장치가 손상되는 것을 최소화할 수 있는 태양광 장치의 방어방법 및 방어시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기의 방어기능을 구축하기 위한 비용을 최소화할 수 있는 태양광 장치의 방어방법 및 방어시스템을 제공하는 것이다.
상기의 목적은, 입사되는 태양 광 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키기 위한 태양광 변환유닛과, 상기 태양광 변환유닛이 최대의 출력을 낼 수 있도록 태양을 추적하는 트랙커로 이루어진 태양광 장치에 적용되며, 상기 트랙커에 설치된 풍속 또는 풍압 감지소자로부터 검출된 풍속 또는 풍압이 기준값 이상인지를 판정하는 제 1 단계; 판정 결과, 상기 풍속 또는 풍압이 기준값 이상인 경우, 상기 트랙커의 기설정된 위치로 정지되는 방어모드로 진입하는 제 2 단계; 및 상기 방어모드 진입 후, 기설정 시간이 경과하였는지 판정하여 경과한 경우 상기 제 1 단계로 복귀하는 제 3 단계를 포함하는 태양광 장치의 방어방법에 의해 달성된다.
상기의 목적은, 다수의 태양광 장치 그룹 각각에 다수의 태양광 장치가 인접하여 설치되어 있으며, 각 그룹의 각 태양광 장치는 입사되는 태양 광 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키기 위한 태양광 변환유닛과, 상기 태양광 변환유닛이 최대의 출력을 낼 수 있도록 태양을 추적하는 트랙커 및 상기 트랙커를 제어하고 통신기능을 갖는 제어모듈로 이루어지며, 상기 각 태양광 장치 그룹은 하나의 풍압계 또는 풍속계를 구비하고, 상기 풍압계 또는 풍속계와 상기 제어모듈은 중앙통제실의 제어유닛과 통신 연결되며, 상기 제어유닛은, 상기 풍압계 또는 풍속계로부터 감지되어 송신된 풍압 또는 풍속이 기준값 이상인 경우, 해당 태양광 장치 그룹의 각 제어모듈을 제어하여 각 트랙커가 방어모드로 진입하도록 하는 태양광 장치의 방어시스템에 의해 달성된다.
또한, 상기의 목적은, 다수의 태양광 장치 그룹 각각에 다수의 태양광 장치가 인접하여 설치되어 있고, 상기 각 태양광 장치 그룹은 하나의 풍압계 또는 풍속계를 구비하고, 각 태양광 장치는 통신기능을 구비한 제어모듈을 구비하며, 상기 풍압계 또는 풍속계와 상기 제어모듈은 중앙통제실의 제어유닛과 통신 연결되며, 상기 제어유닛은 각 트랙터 그룹에 설치된 풍압계 또는 풍속계가 감지하여 전송한 풍압 또는 풍속이 기준값 이상인지를 판정하는 제 1 단계; 판정 결과, 풍압 또는 풍속이 기준값 이상인 경우, 상기 제어유닛은 해당 태양광 장치 그룹의 각 제어모듈에 방어모드 신호를 전송하는 제 2 단계; 각 제어모듈이 트랙커를 방어모드로 진입하도록 하는 제 3 단계; 및 방어모드로 진입한 이후, 기설정된 시간이 경과하였는지 판정하여, 경과한 경우 상기 제 1 단계로 복귀하는 제 4 단계를 포함하는 태양광 시스템의 방어방법에 의해 달성된다.
상기의 구성에 의하면, 풍압에 의해 태양광 장치가 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 인접하는 태양광 장치를 그룹으로 묶어 일체로 방어 제어함으로써 방 어시스템을 구축하기 위한 비용을 최소화할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 방어방법이 적용되는 태양광 장치를 나타내는 구조도이다.
도 1을 참조하면, 가령 두 개의 태양광 변환유닛(10)은 지지 프레임(12)에 의해 고정되고, 지면에 고정된 지지축(20)의 상단에는 좌우방향 회전을 위한 방위각 제어유닛(20)이 설치되고 양쪽으로 연장하여 지지 프레임(12)에 고정된 지지 브라켓(14)이 방위각 제어유닛(20)에 결합한다. 또한, 지지 브라켓(14)에 고도각 제어유닛(30)이 결합하는데, 지지 브라켓(14)에 부착된 실린더(16), 이 실린더(16)에 끼워지고 단부가 지지 프레임(12)에 결합한 피스톤(18)으로 이루어진다.
또한, 태양광 장치는 방위각 제어유닛(20)과 고도각 제어유닛(30)을 제어하기 위한 제어모듈(40)을 구비하며, 제어모듈(40)은 마이크로프로세서 메모리 및 관련 부품을 포함한다. 또한, 태양광 장치에는 풍압이나 풍속을 감지하는 풍압계나 풍속계 또는 풍압풍속계가 설치되며, 가령 지지축(20) 등에 설치될 수 있다.
여기서, 제어모듈(40)은 GPS 기능을 내장하여 실시간으로 GPS 정보와 위성시간을 제공받아 트랙킹을 수행하거나, 컴퓨터 방법과 연결되어 트랙커의 설치 위치정보, 위도/경도/GMT 시간을 입력하여 실시간으로 트래킹을 수행할 수 있다.
이하의 설명에서는 편의상 방위각 제어유닛(20)과 고도각 제어유닛(30) 및 이들을 제어하는 제어모듈(40)을 모두 포함하여 트랙커(tracker)라고 칭한다.
도 2는 본 발명에 따른 방어방법을 개략적으로 설명하는 플로차트이다. 이하 에서는 설명의 편의를 위하여 풍속을 이용하여 방어하는 방법을 설명한다.
제어모듈(40)은 복합적 추적모드에 따라 트랙커를 구동 제어한다(S21). 제어모듈(40)은 주기적으로 풍속계로부터 송신되는 풍속이 기준값, 가령 10m/s 이상인지를 판정한다(S22).
여기서, 기준값은 임의로 설정할 수 있는데, 실제 트랙커는 45m/s의 풍속에 견딜 수 있도록 제작되지만, 10m/s 이상의 풍속에서는 날씨가 흐리거나 비가 내리는 상황으로 예측할 수 있으므로, 이 상황에서는 전력 생산이 미미하기 때문에 10m/s를 기준값으로 설정한다. 따라서, 태양광 장치가 설치되는 지역에 따라 기준값은 달라질 수 있다.
판정 결과, 실제 풍속이 10m/s 미만인 경우에는 제어모듈(40)은 계속하여 트랙커를 구동하고, 풍속이 10m/s 이상인 경우 제어모듈(40)은 트랙커에 방어모드 신호를 전송하여(S23) 트랙커를 방어모드로 진입하도록 한다(S24).
여기서, 방어모드로 진입하면, 트랙커는, 가령 현재의 방위각에서 고도각 80도를 유지하여 정지한다. 고도각 80도는 비가 내리거나 이슬이 맺힌 경우 물이 쉽게 흘러내릴 수 있도록 할 수 있는 각도이다. 즉, 태양광 변환유닛에서 태양광을 집광하는 프레즈넬 렌즈의 표면에 맺힌 물방울이나 이슬을 집광에 방해가 되므로 쉽게 흘러내릴 수 있도록 할 필요가 있기 때문이다.
다음, 트랙커가 방어모드로 진입한 이후, 기설정된 시간이 경과한 경우(S25 '예'), 단계 S22로 복귀하여 감지된 풍속이 기준값이 이상인지를 판정한다. 여기서, 기설정 시간은 관리자가 설정할 수 있는데, 가령 10분 정도로 설정할 수 있다.
단계 S22에서 풍속이 10m/s 미만인 경우, 제어모듈(40)은 메모리에 기저장된 태양 위치정보, 즉 평균 고도각과 평균 방위각을 참조하여 그 시점의 위치로 트랙커를 이동시켜 추적을 계속 진행한다.
이상에서는 각 트랙커마다 풍속계가 설치되고, 각 제어모듈(40)이 풍속계로부터 풍속을 수신받아 트랙커를 방어모드로 진입하도록 하는 경우를 설명하였다.
그러나, 이 경우 다수의 트랙커가 인접하여 설치되어 있다면, 각 크랙커마다 풍속계를 설치해야 하기 때문에 설치비용이 증가한다는 단점이 있다.
도 3은 다수의 태양광 장치가 인접하여 이룬 그룹이 다수 개 설치된 경우의 방어시스템의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 다수의 태양광 장치 그룹 1(100), ..., 태양광 장치 그룹 N(110)에는 각각 다수의 태양광 장치가 인접하여 설치되어 있으며, 각 그룹(100, 110)의 각 태양광 장치에는 통신모듈(102, 104, ..., 106, 112, 114, ..., 116)이 설치되며, 이들은 가령 상기의 제어모듈(40)에 포함될 수 있다.
또한 각 태양광 장치 그룹 1(100), ..., 태양광 장치 그룹 N(110)에는 하나의 풍속계(108, 118)가 설치된다. 다시 말해, 각 그룹의 태양광 장치는 인접하여 설치되기 때문에 하나의 풍속계에 의해 감지된 풍압이 동일하게 각 태양광 장치에 작용하므로 하나의 풍속계로도 충분하다.
각 그룹의 통신모듈(102, 104, ..., 106, 112, 114, ..., 116)은 중앙통제실(200)의 제어유닛(202)과 통신 연결된다. 통신 방식은 유선이나 무선 등 적절히 선택될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 각 태양광 장치 그룹의 각 제어모듈은 복합적 추적모드에 따라 각 태양광 장치의 트랙커를 구동 제어한다(S21).
주기적으로 각 태양광 장치 그룹에 설치된 풍속계(108, 118)는 풍속을 감지하여 중앙통제실(200)의 제어유닛(202)에 전송하며, 제어유닛(202)은 각 풍속계(108, 118)에서 전송한 풍속이 기준값 이상인지를 판정한다(S22).
판정 결과, 풍속이 기준값 미만인 태양광 장치 그룹은 추적을 계속하도록 하고, 풍속이 기준값 이상인 태양광 장치 그룹은 해당 그룹의 각 제어모듈에 방어모드 신호를 전송한다(S23).
이에 따라, 각 태양광 장치의 제어모듈은 트랙커를 방어모드로 진입하도록 한다(S24).
다음, 트랙커가 방어모드로 진입한 이후, 기설정된 시간이 경과한 경우(S25 '예'), 중앙통제실(200)의 제어유닛(202)은 각 그룹의 풍속계(108, 118)로부터 풍속을 수신받아 풍속이 기준값이 이상인지를 판정하는 단계 S22로 복귀한다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 가령, 상기의 실시예에서는 풍속계를 예로 들었지만, 풍압계나 풍속풍압계가 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 방어방법이 적용되는 태양광 장치를 나타내는 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방어방법을 개략적으로 설명하는 플로차트이다.
도 3은 다수의 태양광 장치가 인접하여 이룬 그룹이 다수 개 설치된 경우의 방어시스템의 구성도이다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 인접한 다수의 태양광 장치로 이루어진 태양광 장치 그룹이 다수 개 설치되어 있고, 상기 태양광 장치 그룹은 각각 하나의 풍압계 또는 풍속계를 구비하고, 상기 태양광 장치는 각각 제어모듈을 구비하며,
    상기 풍압계 또는 풍속계와 상기 제어모듈은 중앙통제실의 제어유닛과 통신 연결되며,
    상기 제어유닛은 상기 태양광 장치 그룹 각각에 설치된 풍압계 또는 풍속계가 감지하여 전송한 풍압 또는 풍속이 기준값 이상인지를 판정하는 제 1 단계;
    판정 결과, 풍압 또는 풍속이 기준값 이상인 경우, 상기 제어유닛은 해당 태양광 장치 그룹의 제어모듈에 방어모드 신호를 전송하는 제 2 단계;
    상기 해당 태양광 장치 그룹의 제어모듈이 트랙커를 방어모드로 진입하도록 하는 제 3 단계; 및
    방어모드로 진입한 이후, 기설정된 시간이 경과하였는지 판정하여, 경과한 경우 상기 제 1 단계로 복귀하는 제 4 단계를 포함하며,
    상기 방어모드에서 상기 트랙커는 현재의 방위각에서 상기 태양광 장치의 표면에 존재하는 물이 흘러내릴 수 있는 고도각을 유지하는 것을 특징으로 하는 태양광 시스템의 방어방법.
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