KR101088773B1 - Cooling equipment for solar photovoltaic power facilities installed in slope - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양광 발전설비의 효율향상설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경사지에 설치된 태양광 발전설비의 효율향상장치에 있어서 냉각수의 낭비를 막고 재기동 시에 분사수단에서 냉각수가 분사되기까지 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 태양광 발전설비의 효율향상설비에 관한 것이다.The present invention relates to a facility for improving efficiency of a photovoltaic power generation facility, and more particularly, in the efficiency improving device of a photovoltaic power generation facility installed on a slope, it is required to prevent the waste of cooling water and to spray the coolant from the injection means upon restarting. The present invention relates to a facility for improving efficiency of photovoltaic power generation facilities that can shorten time.
일반적으로 태양에너지를 이용하는 방법은 크게 태양열을 이용하는 방법과 태양광을 이용하는 방법으로 구분된다. 태양열을 이용하는 방법은 태양에 의해 데워진 물 등을 이용하여 난방 및 발전을 하는 방법이며, 태양광을 이용하는 방법은 태양의 빛을 이용하여 전기를 발생시킴으로써 이 전기로 각종 기계 및 기구를 작동시킬 수 있도록 하는 방법으로 태양광 발전이라고 한다.Generally, the method of using solar energy is largely divided into a method using solar heat and a method using solar light. The method of using solar heat is to heat and generate electricity using water heated by the sun, and the method of using solar light can generate electricity by using the light of the sun to operate various machines and appliances. It is called solar power.
상술한 방법 중 태양광 발전은 실리콘 결정 위에 n형 도핑을 하여 p-n접합을 한 태양광 전지판에 태양광을 조사하면 광 에너지에 의해 전자-정공에 의한 기전력이 발생하게 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)를 이용하여 전기를 발생시킨다.In the above-described method, the photovoltaic effect in which photovoltaic power generation is caused by electron-hole electromotive force generated by light energy when irradiating sunlight to a pn junction photovoltaic panel with n-type doping on a silicon crystal. Generate electricity using
이를 위하여 태양광을 집광하기 위한 태양전지(solar cell), 태양전지의 집합체인 태양광 모듈(photovoltaic module) 및 태양전지를 일정하게 배열한 태양광 어레이(solar array) 등이 요구된다.To this end, a solar cell for condensing sunlight, a photovoltaic module that is an assembly of solar cells, and a solar array in which the solar cells are constantly arranged are required.
일례로, 외부에서 빛이 태양광 모듈에 입사되면 p형 반도체의 전도대(conduction band)의 전자(electron)가 입사된 광에너지에 의해 가전자대(valance band)로 여기되고, 이렇기 여기된 전자는 p형 반도체 내부에 한 개의 전자-정공쌍(electron hole pair; EHP)을 형성하게 되며, 이렇게 발생된 전자-정공쌍 중 전자는 p-n 접합 사이에 존재하는 전기장(electron field)에 의해 n형 반도체로 넘어가게 되어 외부에 전류를 공급하게 된다.For example, when light is incident on the solar module from the outside, electrons in the conduction band of the p-type semiconductor are excited to the valence band by the incident light energy. One electron-hole pair (EHP) is formed inside the p-type semiconductor, and electrons in the electron-hole pair generated are transferred to the n-type semiconductor by an electric field existing between the pn junctions. It passes over and supplies current to the outside.
한편, 태양광 발전 시스템에 사용되는 태양광 발전 모듈의 효율은 현재 주류를 이루고 있는 다결정 실리콘 소재의 경우, 약 16~18%의 범위로 태양광 발전의 경제성을 결정짓는 가장 중요한 요인이다. 이러한 발전효율을 지속적으로 효율향상하기 위해서는 다양한 장치를 통한 유지, 보수가 필수적이다. Meanwhile, the efficiency of the photovoltaic module used in the photovoltaic power generation system is the most important factor that determines the economic feasibility of photovoltaic power generation in the range of about 16-18% of polycrystalline silicon material which is currently mainstream. In order to continuously improve such power generation efficiency, maintenance and repair through various devices are essential.
그런데 태양광을 집광하기 위한 태양전지, 태양광 모듈 및 태양광 어레이 등은 실외에 설치되므로 외부 환경에 그대로 노출되어 비산먼지, 조류 분비물, 황사 및 기타 오염물질이 부착되고, 그에 따라 집광량이 감소하여 발전효율이 저하된다. 특히, 겨울철에는 태양전지, 태양광 모듈 및 태양광 어레이에 눈이 쌓여 이물질이 부착된 것과 마찬가지로 집광량을 감소시키고, 이에 따라 출력이 떨어져 발전효율을 저하시킨다. 나아가, 태양광에 장시간 노출됨으로써 온도가 상승하고 이를 통해 기전력이 감소되면서 발전 효율이 떨어지게 된다.However, since solar cells, photovoltaic modules, and photovoltaic arrays for condensing sunlight are installed outdoors, they are exposed to the outside environment, causing scattering dust, algae secretions, yellow dust, and other contaminants to be deposited. The power generation efficiency is lowered. In particular, in winter, snow accumulates on solar cells, photovoltaic modules, and photovoltaic arrays, reducing the amount of condensing as if foreign matter is attached. In addition, the temperature is increased by prolonged exposure to sunlight, thereby reducing the electromotive force, thereby lowering the power generation efficiency.
따라서, 최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해 태양광 발전설비의 효율향상장치가 사용되고 있는데, 이러한 효율향상장치로는 차량의 브러쉬와 같이 기계적인 구동력으로써 태양 전지판을 세정하는 방식, 태양 전지판 상부에 물호스를 연결하여 물을 흘려보냄으로써 태양 전지판을 세정하는 방식, 그리고 별도의 노즐을 통해 강한 수압으로 물을 분사하여 태양 전지판을 세정하는 물 분사식 등이 있다.Therefore, in order to solve such a problem in recent years, an efficiency improving device of a photovoltaic power generation facility has been used. Such an efficiency improving device includes a method of cleaning a solar panel with a mechanical driving force such as a brush of a vehicle, and a water hose on the upper part of the solar panel. By connecting the flowing water to the solar panel cleaning method, and a separate water jet type to clean the solar panel by spraying water with a strong water pressure through a nozzle.
브러쉬를 이용하는 방식은 태양광 발전설비의 효율향상장치에 적합한 별도의 브러쉬를 제작하여야하고 태양 전지판이 과열되었을 경우에는 이를 식혀주기 위한 특별한 방법을 제공하지 못한다는 단점이 있으며, 물호스를 통해 중력에 의해 물을 흘려주는 방식은 오물 제거나 제설에 큰 효과가 없다는 단점이 있다. 따라서, 최근 노즐을 통해 수압을 갖는 냉각수를 분사하여 태양 전지판을 냉각, 세정하는 물 분사식의 이용이 시도되고 있다.The method of using the brush has to make a separate brush suitable for the efficiency improving device of the photovoltaic power generation system. When the solar panel is overheated, it does not provide a special method to cool it. By flowing water by the method has a disadvantage that it does not have a great effect on dirt removal or snow removal. Therefore, in recent years, the use of the water jet type which cools and wash | cleans a solar panel by spraying cooling water with a hydraulic pressure through a nozzle is tried.
도 1은 종래의 냉각수 분사식 태양광 발전설비의 효율향상장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 냉각수 분사식 태양광 발전설비의 효율향상장치는 저장탱크(1)에 저장된 냉각수를 펌프(25)를 이용하여 펌핑하고 밸브(20)를 개방함으로써 공급관(5)을 통해 냉각수 분사수단(6)으로 냉각수를 공급하고 냉각수 분사수단(6)이 냉각수를 태양광 모듈(7)로 분사하여 태양광 모듈(7)을 냉각 및 세정시킨다. 여기서, 제어부(3)를 통해 펌프(25)의 동작과 밸브(20)의 개폐가 조절되며, 센싱부(4)는 제어부(3)가 이들을 제어하는 데 필요한 정보를 측정하여 제어부(3)에 제공한다.1 is a view schematically showing a configuration of an efficiency improving apparatus of a conventional cooling water injection type photovoltaic power generation facility. As shown in FIG. 1, the conventional apparatus for improving efficiency of a cooling water injection type photovoltaic power generation facility pumps the cooling water stored in the storage tank 1 using the
그러나, 이와 같은 구성의 효율향상장치가 경사가 있는 지형에 설치될 경우 냉각수 공급관(5)의 배치에도 경사가 발생하게 된다. 이와 같이 냉각수 공급관(5)의 배치에 경사가 생기면, 효율향상장치의 기동 종료 시에 공급관(5) 내에 채워져 있는 냉각수가 보다 낮은 높이에 위치한 분사수단(6)의 분사구를 통해 배출되게 된다. 이처럼 기동 종료 시에 공급관(5)에 채워져 있던 냉각수가 배출되게 되면, 재기동 시에 공급관(5)에 냉각수가 채워져 분사수단(6)에서 냉각수가 분사되기 까지 상당한 시간이 소요되는 문제가 있다. However, when the efficiency improving device of such a configuration is installed on the inclined terrain, the inclination also occurs in the arrangement of the coolant supply pipe (5). When the inclination occurs in the arrangement of the cooling water supply pipe 5 as described above, the cooling water filled in the supply pipe 5 is discharged through the injection port of the injection means 6 located at a lower height at the start of the start of the efficiency improving device. As such, when the coolant filled in the supply pipe 5 is discharged at the end of startup, the cooling water is filled in the supply pipe 5 at the time of restarting, and there is a problem that a considerable time is required until the cooling water is injected from the injection means 6.
태양광 발전 설비는 대체로 냉각수 공급이 원활치 않은 오지에 설치되는 경우가 많고, 냉각수 공급이 원활하다고 하더라도 태양광 발전설비의 유지, 관리를 위해 소요되는 냉각수의 양 및 이를 펌핑하기 위해 사용되는 전기의 양이 상당하므로, 태양광 발전설비의 효율향상설비의 설계에 있어서 냉각수의 효율적 사용은 가장 중요한 요소 중 하나이다.Solar power plants are usually installed in remote areas where cooling water supply is not smooth, and even if the cooling water supply is smooth, the amount of cooling water required to maintain and manage the solar power generation facilities and the amount of electricity used to pump them. Since this is considerable, the efficient use of cooling water is one of the most important factors in the design of equipment for improving efficiency of photovoltaic power generation facilities.
따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 경사지에 설치된 태양광 발전설비의 효율향상장치에 있어서 기동 종료 시에 공급관에 채워져 있던 냉각수가 배출되는 것을 최소화하여, 냉각수의 낭비를 막고 재기동 시에 분사수단에서 냉각수가 분사되기 까지 걸리는 시간을 단축시킬 수 있는 태양광 발전설비의 효율향상장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention has been invented to solve such a problem, in the efficiency improving device of the photovoltaic power generation equipment installed on the slope, to minimize the discharge of the cooling water filled in the supply pipe at the end of startup, to prevent the waste of cooling water and restarting An object of the present invention is to provide a device for improving efficiency of a photovoltaic power generation facility that can shorten the time taken for the cooling water to be injected from the injection means.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 태양광을 집광하여 전기를 발생시키는 태양광 모듈들로 구성되되 태양광 모듈들이 2 이상의 어레이로 계단식으로 배열되는 태양광 발전설비에 냉각수를 분사하여 효율을 유지 또는 향상시키는 태양광 발전설비의 효율향상설비에 있어서, 냉각수를 저장하는 저장탱크; 상기 태양광 모듈 각각에 대응하도록 설치되어, 상기 태양광 모듈에 냉각수를 분사하는 냉각수 분사수단; 상기 저장탱크로부터 냉각수를 공급 받는 제1 냉각수 공급관 및 상기 태양광 모듈의 각 열에 대응하도록 배치되어 상기 제1 냉각수 공급관으로부터 공급 받은 냉각수를 냉각수 분사수단으로 공급하는 2 이상의 제2 냉각수 공급관을 포함하는 냉각수 공급관; 상기 저장탱크에 저장된 냉각수를 펌핑하여 상기 제1 냉각수 공급관으로 공급하는 펌프; 및 상기 제2 냉각수 공급관 각각의 개폐를 조절하도록 상기 제2 냉각수 공급관 각각에 대응하도록 배치된 2 이상의 밸브를 포함하여, 상기 밸브 차단 시에, 서로 다른 상기 제2 냉각수 공급관 간에 냉각수의 이동을 없애고, 각각의 상기 제2 냉각수 공급관 내에서 수압차에 의한 냉각수의 수평 이동을 없앰으로써, 상기 냉각수 분사수단을 통해 냉각수가 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있는 태양광 발전설비의 효율향상설비를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises a photovoltaic module for condensing sunlight to generate electricity, the solar modules are sprayed cooling water to the photovoltaic power generation equipment is cascaded in an array of two or more efficiency An efficiency improving apparatus of a photovoltaic power generation facility for maintaining or improving, comprising: a storage tank for storing cooling water; Cooling water injection means is installed so as to correspond to each of the photovoltaic module, injecting the cooling water to the photovoltaic module; A cooling water including a first cooling water supply pipe receiving the cooling water from the storage tank and at least two second cooling water supply pipes arranged to correspond to the rows of the solar module and supplying the cooling water supplied from the first cooling water supply pipe to the cooling water injection means. Supply pipe; A pump for pumping the cooling water stored in the storage tank and supplying the cooling water to the first cooling water supply pipe; And two or more valves arranged to correspond to each of the second cooling water supply pipes so as to control opening and closing of each of the second cooling water supply pipes, thereby preventing movement of the cooling water between the second cooling water supply pipes different from each other when the valve is blocked. By eliminating the horizontal movement of the cooling water due to the water pressure difference in each of the second cooling water supply pipe, it provides an efficiency improving equipment of the photovoltaic power generation equipment that can prevent the cooling water is discharged to the outside through the cooling water injection means.
상기 태양광 발전설비의 효율향상설비는 상기 태양광 모듈에 냉각수의 충돌제트를 분사하는 것이 바람직하다. It is preferable that the efficiency improvement equipment of the photovoltaic power generation equipment sprays a collision jet of cooling water to the photovoltaic module.
냉각수의 충돌 제트를 분사하기 위하여, 상기 냉각수 분사수단으로부터 상기 태양광 모듈로 분사되는 냉각수는 상기 냉각수 분사수단 입구 기준으로 유속이 30 m/s 이상이고, 압력이 1.6 kg/cm2 이상인 것이 바람직하다.In order to jet the impingement jet of coolant, the coolant injected from the coolant jetting means to the solar module has a flow rate of 30 m / s or more and a pressure of 1.6 kg / cm 2 or more based on the inlet of the coolant jetting means. .
상기 제2 냉각수 공급관은 그 기울기가 최소가 되도록 배치시키는 것이 바람직하며, 수평으로 배치시키는 것이 가장 바람직하다. 여기서, 수평이란 지구 중력 방향과 직교인 각도를 말하는 것이나, 그 각도 뿐만 아니라 그와 가까운 각도를 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.The second cooling water supply pipe is preferably arranged such that its slope is minimal, and most preferably, it is arranged horizontally. Here, horizontal refers to an angle perpendicular to the direction of the earth's gravity, but should be understood as a concept including not only the angle but also an angle close to it.
상기 2 이상의 밸브는 순차적으로 개방될 수 있다.The two or more valves may be opened sequentially.
상기 냉각수 분사수단은 왕복 회전하면서 상기 태양광 모듈에 냉각수를 분사할 수 있다.The cooling water spraying means may spray cooling water to the solar module while reciprocating.
상기 태양광 발전설비의 효율향상설비는 사용된 냉각수를 집수하는 집수부를 더 포함할 수 있다. 상기 집수부는 상기 태양광 모듈의 하단에 설치되어 사용된 냉각수 또는 빗물을 집수하는 물받이일 수 있다. 또한, 상기 집수부는 상기 태양광 모듈의 하부에 설치되어 사용된 냉각수를 집수하는 집수조일 수 있다.The efficiency improving apparatus of the solar power plant may further include a collecting unit for collecting the used cooling water. The water collecting unit may be a drip tray collecting the cooling water or rain water used to be installed at the bottom of the solar module. In addition, the water collecting unit may be a water collecting tank for collecting the used cooling water installed in the lower portion of the solar module.
상기 냉각수 공급관은 지중에 매설되는 것이 바람직하다.The cooling water supply pipe is preferably embedded in the ground.
태양광 발전설비의 효율향상설비는 냉각수로 세정제 또는 동파방지제를 포함하는 기능성 물질을 공급하는 기능성 물질 첨가부를 더 포함할 수 있다.The efficiency improvement facility of the solar power generation facility may further include a functional material addition unit for supplying a functional material including a cleaning agent or a freeze protection agent to the cooling water.
상기 태양광 발전설비는 추적식 또는 고정식일 수 있다.The solar power plant may be tracked or stationary.
상기 제어부는, 구동개시시간인지를 판단하고, 구동개시시간이면 상기 펌프를 구동하고, 상기 2 이상의 밸브를 순차적으로 설정된 시간 동안 개방하고 폐쇄할 수 있다.The control unit may determine whether the driving start time, drive the pump if the driving start time, and open and close the two or more valves for a predetermined time.
상기 제어부는, 모듈의 온도와 냉각수의 온도 차이 측정값이 모듈의 온도와 냉각수의 온도 차이 설정값 이상인지를 판단하고, 모듈의 온도와 냉각수의 온도 차이 측정값이 모듈의 온도와 냉각수의 온도 차이 설정값 이상이면 그 미만이 될 때까지 펌프를 구동하고 상기 2 이상의 밸브를 순차적으로 개방하고 폐쇄할 수 있다.The controller determines whether the measured temperature difference between the temperature of the module and the coolant is greater than or equal to the set temperature difference between the temperature of the module and the coolant, and the measured temperature difference between the temperature of the module and the coolant is the difference between the temperature of the module and the coolant. If it is above the set value, the pump can be driven and the two or more valves can be opened and closed sequentially until it is below.
상기 태양광 발전설비의 효율향상설비는 상기 냉각수 공급관 내의 수압을 측정하고 측정된 수압이 설정된 최소압력 미만이거나 최고압력을 초과하는 경우 기동을 종료할 수 있다.The efficiency improving facility of the photovoltaic power generation facility may measure the water pressure in the cooling water supply pipe and terminate the start when the measured water pressure is less than the set minimum pressure or exceeds the maximum pressure.
상기 태양광 발전설비의 효율향상설비는 레인센서의 온오프유무를 판단하여 강우 중이라고 판단되면 기동을 종료하고, 저장탱크 내에 저장된 냉각수가 설정 수위 이상인지를 판단하여 설정 수위 미만이면 기동을 종료하며, 모듈의 온도가 냉각수의 온도 이상인지를 판단하여 그 온도 이하일 경우 기동을 종료할 수 있다.The efficiency improvement equipment of the photovoltaic power generation equipment determines whether the rain sensor is on or off, and if it is determined that it is raining, the operation is terminated, and if the cooling water stored in the storage tank is above the set level, the start is terminated if it is below the set level, It may be determined whether the temperature of the module is equal to or higher than the temperature of the cooling water, and the start may be terminated when the temperature is lower than the temperature of the module.
상기한 본 발명에 따른 태양광 발전설비의 효율향상장치에 따르면, 경사지에 설치된 태양광 발전설비의 효율향상장치에 있어서 기동 종료 시에 공급관에 채워진 냉각수가 분사수단의 분사구를 통해 배출되는 것을 최소화함으로써, 냉각수의 낭비를 막고 재기동 시에 분사수단에서 냉각수가 분사되기까지 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 태양광 발전설비의 효율향상장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.According to the efficiency improving apparatus of the solar power plant according to the present invention, in the efficiency improving apparatus of the solar power plant installed on the slope, by minimizing the discharge of the coolant filled in the supply pipe through the injection port of the injection means at the end of the start It is an object of the present invention to provide a device for improving efficiency of a photovoltaic facility that can prevent waste of coolant and shorten the time required for spraying coolant from a spraying means upon restarting.
도 1은 종래의 물 분사식 태양광 발전설비의 효율향상장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전설비의 효율향상설비의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전설비의 효율향상설비의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 태양광 모듈에 물받이가 설치된 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 태양광 모듈 아래에 집수조가 설치된 모습을 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing a configuration of an efficiency improving apparatus of a conventional water jet photovoltaic power generation facility.
2 is a view schematically showing the configuration of the efficiency improving equipment of the photovoltaic power generation equipment according to an embodiment of the present invention.
3 is a view schematically showing the configuration of the efficiency improving equipment of the photovoltaic power generation equipment according to another embodiment of the present invention.
4 is a view showing a drip tray installed in the solar module according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a view showing a state in which the collection tank is installed under the solar module according to an embodiment of the present invention.
이하 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 참조로 하는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, the same reference numerals will be described in detail with reference to the accompanying drawings, with reference to the same components preferred embodiments of the present invention. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and should be construed in accordance with the technical meanings and concepts of the present invention.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.The embodiments described in the specification and the configuration shown in the drawings are preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical idea of the present invention, various equivalents and modifications that can replace them at the time of the present application are There may be.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전설비의 효율향상설비를 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing the efficiency improvement equipment of the photovoltaic power generation equipment according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 태양광 모듈들(7)이 나열되어 있으며, 이들 태양광 모듈들(7)을 유지, 관리하는 설비로서 효율향상설비가 설치되어 있다.Referring to FIG. 1,
태양광 모듈(7)은 다수의 태양전지의 집합체로서, 외부에서 빛이 태양광 모듈(7)에 입사되면 p형 반도체의 전도대(conduction band)의 전자(electron)가 입사된 광에너지에 의해 가전자대(valance band)로 여기되고, 여기된 전자는 p형 반도체 내부에 한 개의 전자-정공쌍(electron hole pair; EHP)을 형성하게 되며, 이렇게 발생된 전자-정공쌍 중 전자는 p-n 접합 사이에 존재하는 전기장(electron field)에 의해 n형 반도체로 넘어가게 되어 외부에 전류를 공급하게 된다.The
그런데, 태양광 모듈(7)은 태양광을 집광하기 위해 외부에 설치되므로 외부 환경에 그대로 노출되어 비산먼지, 조류 분비물, 황사 등의 오염불질이 부착되고 이를 통해 집광량이 감소하여 발전 효율이 감소하게 된다. 또한, 태양광에 계속 노출되어 태양열에 의해 가열됨으로써 태양광 모듈의 내부 저항을 증가시키며, 이 역시 발전 효율을 저하시키는 요인이 된다. However, since the
본 발명은 태양광 모듈(7)을 냉각 및 세정함으로써 태양광 발전의 효율을 유지, 향상시킬 수 있는 설비에 관한 것이다. 특히, 경사진 지형에 설치되어 태양광 모듈(7)이 2 이상의 어레이로 계단식으로 배열되는 태양광 발전설비에 냉각수를 분사하여 효율을 유지, 향상시킴에 있어서, 냉각수의 낭비를 막고 재기동 시에 분사수단(6)에서 냉각수가 분사되기까지 소요되는 시간을 최소화할 수 있는 효율향상장치에 관한 것이다.The present invention relates to a facility that can maintain and improve the efficiency of photovoltaic power generation by cooling and cleaning the photovoltaic module (7). In particular, in cooling and spraying coolant to a photovoltaic power generation facility in which the
종래의 태양광 발전설비의 효율향상설비는 경사가 있는 지형에 설치될 경우 냉각수 공급관(61, 63)의 배치에도 경사가 발생하게 되어 효율향상설비의 기동 종료 시에 공급관(61, 63) 내에 채워져 있는 냉각수가 보다 낮은 높이에 위치한 분사수단(6)의 분사구를 통해 배출되고, 그에 따라 재기동 시에 공급관에 냉각수가 채워져 분사수단(6)에서 분사되기 까지 상당한 시간이 소요되는 문제가 있었다.When the efficiency improvement equipment of the conventional photovoltaic power generation equipment is installed on the inclined terrain, the slope is generated even in the arrangement of the cooling
본 발명은 기동 종료 시에 냉각수 공급관(61, 63)에 채워져 있는 물이 외부로 유출되는 양을 최소화하여 냉각수의 낭비를 막고 재기동 시에 분사수단(6)에서 냉각수가 분사되기까지 소요되는 시간을 최소화한다.The present invention minimizes the amount of water filled in the cooling water supply pipes (61, 63) to the outside at the end of the start to prevent waste of the cooling water and the time required for the injection of the cooling water from the injection means (6) upon restart Minimize.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전설비의 효율향상설비는 저장탱크(1), 냉각수 분사수단(6), 냉각수 공급관(61, 63), 펌프(25), 밸브(21, 22, 23, 24), 제어부(3) 및 센싱부(4)를 포함한다.Efficiency improvement equipment of the photovoltaic power generation equipment according to an embodiment of the present invention is a storage tank (1), cooling water injection means (6), cooling water supply pipe (61, 63), pump 25, valves (21, 22, 23) , 24, a
냉각수 분사수단(6)은 태양광 모듈(7) 각각에 대응하도록 설치되어 냉각수를 공급 받아 태양광 모듈(7)로 냉각수를 분사하는 수단이다. 냉각수를 태양광 모듈(7)에 흘려 주거나 약하게 분사하면 충분한 냉각 및 세정 효과를 얻기 어려우므로, 본 발명에서는 냉각수의 충돌제트를 태양광 모듈(7)에 분사하도록 한다. 충돌제트는 유체로부터 충돌면으로의 열전달과 물질 전달 효과가 뛰어나므로, 냉각 및 세정 효과를 향상시킬 수 있다. 다만, 충돌제트를 발생시키기 위해서는 태양광 모듈(7)에 냉각수를 분사하는 냉각수 분사수단(6)의 입구를 기준으로 냉각수의 속도가 30m/s 이상이고 압력이 1.6kg/cm2 이상이 되는 것이 바람직하다. 여기서 냉각수 분사수단(6)의 입구란 외부로 냉각수가 분사되는 냉각수 분사수단(6)의 끝부분을 말한다.Cooling water injection means (6) is installed to correspond to each of the solar modules (7) is a means for injecting the coolant to spray the coolant to the solar module (7). If cooling water is poured into the
본 실시예에 따른 냉각수 분사수단(6)은 고정되어 일 방향으로만 냉각수를 분사하지 않고, 좌우로 왕복 회전하면서 태양광 모듈(7)의 전면에 고르게 냉각수가 분사되도록 한다. The cooling water spraying means 6 according to the present embodiment is fixed so that the cooling water is evenly sprayed on the front surface of the
냉각수 분사수단(6)이 고정되어 태양광 모듈(7) 전면에 냉각수를 분사한다면, 사용할 수 있는 물의 양이 한정되어 있으므로 수압이 떨어져 태양광 모듈 전면에 충돌제트를 발생시키기 쉽지 않다. 그러나, 본 실시예에서처럼 냉각수 분사수단(6)이 좌우로 왕복 회전하면서 태양광 모듈(7)의 일 부분에만 냉각수를 분사하면 냉각수의 수압을 증대시켜 충돌제트를 용이하게 발생시킬 수 있으며, 이를 통해 냉각 및 세정 효율을 향상시킬 수 있다.If the cooling water injection means 6 is fixed to spray the cooling water to the front of the
냉각수 공급관(61, 63)은 펌프(25)를 통하여 저장탱크(1)에서 공급 받은 냉각수를 분사수단(6)까지 전달하는 역할을 하는 것으로, 저장탱크(1)로부터 냉각수를 공급 받는 제1 냉각수 공급관(61) 및 제1 냉각수 공급관(61)로부터 공급 받은 냉각수를 분사수단(6)으로 공급하는 제2 냉각수 공급관(63)을 포함한다.The cooling
제2 냉각수 공급관(63)은 다수 열의 태양광 모듈(7) 중 각 어레이에 대응 하도록 배치되어 동일 어레이의 태양광 모듈(7)은 동일한 제2 냉각수 공급관(63)으로 부터 냉각수를 전달 받는다.The second cooling
제2 냉각수 공급관(63) 각각에는 밸브(21, 22, 23, 24)가 설치되어 냉각수 공급관(63)의 개폐를 조절하며, 밸브(21, 22, 23, 24)의 개폐에 따라 제2 냉각수 공급관(63) 별로 냉각수의 공급 및 차단이 조절된다.
각각의 제2 냉각수 공급관(63)은 그 내부에서 수압차에 의한 냉각수의 이동을 최소화하기 위하여 수평으로 설치되는 것이 가장 바람직하며, 지형 및 태양광 모듈(7)의 설치 구조의 제약에 의해 수평으로 설치하기 어려운 경우라면 그 기울기를 최소화하는 것이 바람직하다. 여기서, 수평이란 지구 중력 방향과 직교인 각도를 말하는 것이나, 그 각도 뿐만 아니라 그와 가까운 각도를 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.Each second cooling
제2 냉각수 공급관(63)의 구조를 이와 같이 함에 의해, 밸브(21, 22, 23, 24)를 차단하여 제2 냉각수 공급관(63)으로 냉각수의 공급을 중단시키면 수압차에 의해 냉각수가 분사수단(6)의 분사구를 통해 외부로 흘러 나가는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다.By the structure of the second cooling
본 실시예에서 태양광 모듈(7)의 ‘어레이’란 접합되어 길게 나열된 태양광 모듈들(7)의 집합(도 2의 태양광 모듈들 중 가로 줄)을 나타낸다. 또한, 본 실시예에서는 태양광 모듈(7)의 ‘어레이’가 수평(지구 중력의 방향과 직각을 이루는 방향)으로 설치되어 있다고 가정하고 설명하였다. 따라서, 각각의 제2 냉각수 공급관(63)은 각각의 태양광 모듈(7)의 ‘어레이’를 따라 수평으로 배치될 수 있었다.In the present embodiment, the "array" of the
그러나, 설치 지역의 지형 및 작업 환경에 따라 태양광 모듈(7)의 배치 구조는 다양할 것이므로, 접합되어 길게 나열된 태양광 모듈들(7)의 집합이 오히려 큰 기울기로 설치되어 있을 수도 있다. 따라서, ‘어레이’란 가변적인 개념으로서 태양광 모듈들(7) 중 제2 냉각수 공급관(63)이 그 기울기를 가능한 작게 하면서 지나갈 수 있는 선상 근처에 위치한 태양광 모듈들(7)의 집합으로 이해하여야 할 것이다. However, since the arrangement of the
예를 들어 도 3에서는 접합되어 길게 나열된 태양광 모듈들(7)의 집합이 세로로 나열되어 있으며, 이는 기울기가 가장 큰 방향으로 나열되어 있는 것으로 가정된다. 이와 같은 경우라면 제2 냉각수 공급관(63)은 도 3에 도시된 바와 같이 가로로 배치되는 것이 바람직하며, 태양광 모듈(7)의 ‘어레이’의 개념도 동일 가로선 상의 태양광 모듈들(7)의 집합으로 이해되어야 할 것이다.For example, in FIG. 3, a set of bonded and long arrays of
한편, 냉각수 공급관(5)은 냉각수의 온도를 유지시키기 위하여 지중에 매설되는 것이 바람직하다.On the other hand, the cooling water supply pipe 5 is preferably embedded in the ground to maintain the temperature of the cooling water.
제어부(3)는 펌프(25) 및 밸브(21, 22, 23, 24)를 제어하는 부분으로, 펌프(25)를 구동 또는 정지시키고, 밸브(21, 22, 23, 24)를 개방 또는 폐쇄시킨다. 밸브(21, 22, 23, 24)를 개방시킴에 있어서, 2 이상의 밸브(21, 22, 23, 24)를 순차적으로 개방함으로써 각 제2 냉각수 공급관(63) 별로 냉각수가 공급되도록 한다. 이를 통해, 한정된 냉각수 공급량으로도 충분한 수압으로 냉각수를 태양광 모듈(7)에 분사하여 충돌제트에 의해 냉각 및 세척 효율을 향상시킬 수 있다.The
제어부(3)가 펌프(25) 및 밸브(21, 22, 23, 24)를 제어하는 방식은 특별히 제한되지 않으나, 냉각수의 사용 효율을 최대화할 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다. 냉각수의 사용 효율을 향상시킬 수 있는 제어 방식을 예를 들어 설명하도록 한다.The manner in which the
첫 번째 예로서 시간에 따른 제어 방식이다. 구체적으로, 제어부(3)는 구동개시시간인지를 판단하고, 구동개시시간이면 펌프(25)를 구동하고, 2 이상의 밸브(21, 22, 23, 24)를 순차적으로 설정된 시간 동안 개방하고 폐쇄한다. 태양광 발전설비가 설치된 지역 및 설비의 특성 등을 고려하여 구동개시시간 및 밸브(21, 22, 23, 24)의 개방 시간을 설정할 수 있다.The first example is time-based control. Specifically, the
다른 예로서 온도 제어 방식이다. 구체적으로, 모듈(7)의 온도와 냉각수의 온도 차이 측정값이 모듈(7)의 온도와 냉각수의 온도 차이 설정값 이상인지를 판단하고, 모듈(7)의 온도와 냉각수의 온도 차이 측정값이 모듈(7)의 온도와 냉각수의 온도 차이 설정값 이상이면 그 미만이 될 때까지 펌프(25)를 구동하고 2 이상의 밸브(21, 22, 23, 24)를 순차적으로 개방하고 폐쇄한다. 태양광 발전설비가 설치된 지역 및 설비의 특성 등을 고려하여 모듈(7)의 온도와 냉각수의 온도 차이 설정값을 설정할 수 있다.Another example is temperature control. Specifically, it is determined whether the measured temperature difference between the temperature of the
어떠한 제어 방식을 선택하더라도 냉각수 공급관(5) 내의 압력을 측정하고 그 압력이 설정된 소정 압력 범위를 벗어날 경우 효율향상장치의 기동을 종료하는 것이 바람직하다. 측정된 압력이 설정된 압력 범위의 최대값을 초과하는 경우는 냉각수 공급관(5) 내에 냉각수의 동결이 발생하는 등의 문제가 발생한 경우이고, 측정된 압력이 설정된 압력 범위의 최소값에 미달하는 경우 냉각수 공급관(5)에 누수가 발생하는 등의 무제가 발생한 경우이므로, 설비의 고장을 막고 냉각수의 효율적 사용을 위해 기동을 종료하게 된다.Whatever control method is selected, it is preferable to measure the pressure in the cooling water supply pipe 5 and to terminate the start of the efficiency improving apparatus when the pressure is out of a predetermined pressure range. If the measured pressure exceeds the maximum value of the set pressure range, a problem such as freezing of the coolant occurs in the coolant supply pipe 5, and if the measured pressure does not reach the minimum value of the set pressure range, the coolant supply pipe Since there is no problem such as leakage of water in (5), start-up is stopped to prevent the failure of the equipment and to efficiently use the cooling water.
또한, 레인센서(43)의 온오프유무를 판단하여 강우 중이라고 판단되면 기동을 종료하고, 저장탱크(1) 내에 저장된 냉각수가 설정 수위 이상인지를 판단하여 설정 수위 미만이면 기동을 종료하며, 모듈(7)의 온도가 냉각수의 온도 이상인지를 판단하여 그 온도 이하일 경우에도 설비의 기동을 종료하여 설비의 고장을 막고 냉각수의 사용을 더욱 효율화할 수 있다.In addition, when it is determined that the
위와 같이 펌프(25) 및 밸브(21, 22, 23, 24)를 제어하기 위하여, 제어부(3)는 센싱부(4)로부터 다양한 센싱 정보를 제공 받게 된다. 센싱부(4)에는 제어부(3)에는 타이머(41), 압력센서(42), 레인센서(43), 수위센서(44), 제1 온도센서(모듈의 온도 측정)(45), 제2 온도센서(냉각수의 온도 측정)(46) 등이 구비될 수 있다.In order to control the
한편, 본 실시예에 따른 효율향상장치에는 재사용을 위해 사용된 냉각수 및 빗물을 집수하는 집수부를 더 포함할 수 있다. 집수부는 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이 태양광 모듈의 하단에 설치되어 냉각수를 집수할 수 있도록 물받이(71) 형태로 설치될 수 있고, 또한 도5에 도시된 바와 같이 태양광 모듈의 아래 지면에 모듈에서 떨어지는 냉각수를 집수하는 집수조(72)의 형태로도 설치될 수 있다.On the other hand, the efficiency improving apparatus according to the present embodiment may further include a collecting unit for collecting the cooling water and rain water used for reuse. For example, the water collecting unit may be installed at the bottom of the solar module as shown in FIG. 4, and may be installed in the form of a
또한, 냉각수 공급관 또는 저장탱크에는 기능성 물질 첨가부가 연결될 수 있다. 기능성 물질로는 세정제 또는 동파방지제 등이 첨가되어 세정 효율을 향상시키고 냉각수 공급관의 동파를 방지할 수 있다.Also, the functional material addition unit may be connected to the cooling water supply pipe or the storage tank. As the functional material, a cleaning agent or a freezing agent may be added to improve cleaning efficiency and prevent freezing of the cooling water supply pipe.
태양광 발전설비는 집광판이 고정되어 있는 고정식 태양광 발전설비와 일정 시간 별로 집광판의 위치 또는 각도를 변경하여 태양광을 추적하도록 하는 추적식 태양광 발전설비가 있는데, 본 발명의 효율향상장치는 고정식 태양광 발전설비와 추적식 태양광 발전설비 모두에 적용될 수 있다.
The photovoltaic power generation system includes a fixed photovoltaic power generation facility having a light collecting plate fixed thereto, and a tracking photovoltaic power generation facility which tracks sunlight by changing the position or angle of the light collecting plate at a predetermined time. It can be applied to both solar and tracked solar power plants.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
Claims (13)
냉각수를 저장하는 저장탱크;
상기 태양광 모듈 각각에 대응하도록 설치되어, 상기 태양광 모듈에 냉각수를 분사하는 냉각수 분사수단;
상기 저장탱크로부터 냉각수를 공급 받는 제1 냉각수 공급관 및 상기 태양광 모듈의 각 열에 대응하도록 배치되어 상기 제1 냉각수 공급관으로부터 공급 받은 냉각수를 냉각수 분사수단으로 공급하는 2 이상의 제2 냉각수 공급관을 포함하는 냉각수 공급관;
상기 저장탱크에 저장된 냉각수를 펌핑하여 상기 제1 냉각수 공급관으로 공급하는 펌프; 및
상기 제2 냉각수 공급관 각각의 개폐를 조절하도록 상기 제2 냉각수 공급관 각각에 대응하도록 배치된 2 이상의 밸브를 포함하여,
상기 밸브 차단 시에, 서로 다른 상기 제2 냉각수 공급관 간에 냉각수의 이동을 없애고, 각각의 상기 제2 냉각수 공급관 내에서 수압차에 의한 냉각수의 수평 이동을 없앰으로써, 상기 냉각수 분사수단을 통해 냉각수가 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있는 태양광 발전설비의 냉각장치.
Cooling device for photovoltaic power generation facilities that consists of photovoltaic modules that collect electricity to generate electricity, and maintain or improve efficiency by spraying coolant to the photovoltaic power generation facilities in which the solar modules are arranged stepwise in two or more arrays. To
A storage tank for storing coolant;
Cooling water injection means is installed so as to correspond to each of the photovoltaic module, injecting the cooling water to the photovoltaic module;
A cooling water including a first cooling water supply pipe receiving the cooling water from the storage tank and at least two second cooling water supply pipes arranged to correspond to the rows of the solar module and supplying the cooling water supplied from the first cooling water supply pipe to the cooling water injection means. Supply pipe;
A pump for pumping the cooling water stored in the storage tank and supplying the cooling water to the first cooling water supply pipe; And
Including at least two valves disposed to correspond to each of the second cooling water supply pipe to control the opening and closing of each of the second cooling water supply pipe,
When the valve is shut off, by removing the movement of the cooling water between the different second cooling water supply pipe, by eliminating the horizontal movement of the cooling water by the hydraulic pressure difference in each of the second cooling water supply pipe, the cooling water through the cooling water injection means Cooling device for photovoltaic power generation facilities that can prevent emissions to water.
상기 태양광 모듈에 냉각수의 충돌제트를 분사하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 냉각장치.
The method of claim 1,
Cooling device of the solar power plant, characterized in that for spraying a jet of impact of the cooling water to the solar module.
상기 냉각수 분사수단으로부터 상기 태양광 모듈로 분사되는 냉각수는 상기 냉각수 분사수단 입구 기준으로 유속이 30 m/s 이상이고, 압력이 1.6 kg/cm2 이상인 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 냉각장치.
The method of claim 2,
Cooling water injected from the cooling water jetting means to the solar module has a flow rate of 30 m / s or more, the pressure is 1.6 kg / cm 2 or more on the basis of the inlet of the cooling water injection means, the cooling device of the solar power plant.
상기 제2 냉각수 공급관은 수평으로 배치되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 냉각장치.
The method of claim 1,
The second cooling water supply pipe is a cooling device of the solar power plant, characterized in that arranged horizontally.
상기 2 이상의 밸브는 순차적으로 개방되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 냉각장치.
The method of claim 1,
The two or more valves are cooling apparatus of the solar power plant, characterized in that open sequentially.
상기 냉각수 분사수단은 왕복 회전하면서 상기 태양광 모듈에 냉각수를 분사하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 냉각장치.
The method of claim 1,
The cooling water injection unit is a cooling device of the solar power generation facility, characterized in that for spraying the cooling water to the solar module while reciprocating rotation.
사용된 냉각수를 집수하는 집수부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 냉각장치.
The method of claim 1,
Cooling apparatus of a solar power plant characterized in that it further comprises a collecting section for collecting the used coolant.
상기 태양광 발전설비는 추적식 또는 고정식인 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 냉각장치.
The method of claim 1,
The solar power plant is a cooling device of the solar power plant, characterized in that the tracking or fixed.
상기 펌프의 구동 및 상기 밸브의 개폐를 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 냉각장치.
The method of claim 1,
Cooling apparatus of a solar power plant characterized in that it further comprises a control unit for controlling the driving of the pump and opening and closing of the valve.
상기 제어부는, 구동개시시간인지를 판단하고, 구동개시시간이면 상기 펌프를 구동하고, 상기 2 이상의 밸브를 순차적으로 설정된 시간 동안 개방하고 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 냉각장치.
The method of claim 1,
The control unit determines whether the drive start time, and if the drive start time, the pump, and the cooling device of the solar power plant, characterized in that for opening and closing the two or more valves for a sequentially set time.
상기 제어부는, 모듈의 온도와 냉각수의 온도 차이 측정값이 모듈의 온도와 냉각수의 온도 차이 설정값 이상인지를 판단하고, 모듈의 온도와 냉각수의 온도 차이 측정값이 모듈의 온도와 냉각수의 온도 차이 설정값 이상이면 그 미만이 될 때까지 펌프를 구동하고 상기 2 이상의 밸브를 순차적으로 개방하고 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 냉각장치.
The method of claim 1,
The controller determines whether the measured temperature difference between the temperature of the module and the coolant is greater than or equal to the set temperature difference between the temperature of the module and the coolant, and the measured temperature difference between the temperature of the module and the coolant differs from the temperature of the module and the coolant. Cooling device for photovoltaic power plant, characterized in that for driving the pump until it is less than the set value and sequentially opening and closing the two or more valves.
상기 냉각수 공급관 내의 수압을 측정하고 측정된 수압이 설정된 최소압력 미만이거나 최고압력을 초과하는 경우 기동을 종료하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 냉각장치.
The method according to claim 10 or 11, wherein
Measuring the water pressure in the cooling water supply pipe and if the measured water pressure is less than the set minimum pressure or exceeds the maximum pressure of the cooling device of the solar power plant characterized in that the end.
레인센서의 온오프유무를 판단하여 강우 중이라고 판단되면 기동을 종료하고, 저장탱크 내에 저장된 냉각수가 설정 수위 이상인지를 판단하여 설정 수위 미만이면 기동을 종료하며, 모듈의 온도가 냉각수의 온도 이상인지를 판단하여 그 온도 이하일 경우 기동을 종료하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 냉각장치.The method of claim 12,
If it is determined that the rain sensor is on or off, it is determined that it is raining, and the start is terminated. If the coolant stored in the storage tank is above the set level, the start is finished. If the temperature is below the set level, the start is finished. Cooling device for photovoltaic power generation equipment, characterized in that the start is terminated when judged below the temperature.
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| KR1020100054624A KR101088773B1 (en) | 2010-06-10 | 2010-06-10 | Cooling equipment for solar photovoltaic power facilities installed in slope |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101327417B1 (en) | 2011-12-30 | 2013-11-11 | 주식회사 케이디파워 | Photovoltaic power generation apparatus |
| KR101381949B1 (en) * | 2011-12-29 | 2014-04-08 | 박행원 | cooling method and apparatus of solar module |
| KR20180066904A (en) * | 2016-12-09 | 2018-06-20 | 리셋컴퍼니 주식회사 | Preventing apparatus for accumulation of alien substance and the control method of this |
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2010
- 2010-06-10 KR KR1020100054624A patent/KR101088773B1/en not_active IP Right Cessation
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