KR101222594B1 - 태양광 추적 정밀도 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 추적정밀도 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 복수개의 감지 격자가 형성된 포도다이오드를 이용하여 집광영 태양광 시스템의 트래커 추적 정밀도를 측정할 수 있으며, 이 정보를 이용하여 태양 집광 효율을 보다 높일 수 있는 태양광 추적정밀도 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

태양광 추적 정밀도 측정 장치{The device for measurement of the solar tracking accuracy}

본 발명은 태양광 추적정밀도 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 복수개의 감지 격자가 형성된 포도다이오드를 이용하여 집광영 태양광 시스템의 트래커 추적 정밀도를 측정할 수 있으며, 이 정보를 이용하여 태양 집광 효율을 보다 높일 수 있는 태양광 추적정밀도 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 태양광 발전은 태양광을 전기에너지로 변환시키는 기술로써, 빛이 조사(照射)되면 광전효과에 의해 광기전력을 발생하는 태양전지를 이용한 발전방식인바, 그 시스템의 일반적인 구성은 태양전지(solar cell)로 구성된 모듈(module)과, 축전지 및 전력변환장치로 구성된다. 또한, 태양전지의 종류로는 금속과 반도체의 접촉을 이용한 셀렌 광전지 및 아황산구리 광전지, 반도체 P-N 접합을 사용한 실리콘광전지 등이 있다.

한편, 이러한 태양광 발전의 장점으로는 에너지원이 청정하고 무제한인 자가 발전식이며, 유지/보수가 용이하고 무인화가 가능하다는 점이다. 그러나 생산 효율이 석탄 및 석유와 같은 화석 연료를 이용한 발전보다 낮은 점은 차치하고라도, 전력생산량이 일사량에 따라 발전량의 편차가 심한 점이 문제점으로 지적되고 있다.

따라서 상기와 같이 지적된 문제점을 해결하기 위한 한 방안으로써, 집광 효율을 최대로 하기 위해 태양전지를 고정식이 아닌, 트래커에 태양 전지판을 부착함으로써 태양의 궤도 변화에 따라 태양 전지판이 움직이는 이동식 태양광 발전 장치가 도입되고 있는 실정이다.

이에 따라, 최근 IEC62108의 규정의 권장 추적 정밀도는 ±0.1°로, 태양광의 위치에 따라 트래커의 위치가 조절되므로 그 정밀도가 매우 중요하며, 이를 명확히 측정하기 위한 장치가 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 복수개의 감지 격자가 형성된 포도다이오드를 이용하여 집광영 태양광 시스템의 트래커 추적 정밀도를 측정할 수 있으며, 이 정보를 이용하여 태양 집광 효율을 보다 높일 수 있는 태양광 추적정밀도 측정 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 위치측정수단이 집광부에 인접하여 탈착가능하게 형성됨에 따라 간단하게 트래커의 태양광 추적 정밀도를 측정할 수 있으며, 집광형 태양광 시스템의 정량적인 측정 및 평가에 유용하게 사용가능한 태양광 추적정밀도 측정 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 목적은 출력수단이 구비됨으로써 추적 정밀도를 실시간으로 확인가능한 태양광 추적정밀도 측정 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 태양광 추적 정밀도 측정 장치(100)는 집광형 태양광 시스템(200)의 트래커(미도시) 추적 정밀도를 측정하기 위한 태양광 추척 정밀도 측정 장치(100)에 있어서, 상기 태양광 추적 정밀도 측정 장치(100)는 집광부(210)에 인접하게 부착되는 몸체(111)와, 상기 몸체(111)의 상측면에 구비되어 태양광을 집광하는 집광렌즈(112)와, 상기 집광렌즈(112)의 초점(F)이 조사되어 초점(F)을 감지하도록 복수개의 감지 격자(113')가 형성된 포토다이오드(113)와, 상기 포토다이오드(113)에 맺힌 초점(F) 정보를 디지털 신호로 변환하는 연산부(114)를 포함하는 위치측정수단(110); 및 상기 위치측정수단(110)으로부터 측정된 결과를 디스플레이하는 출력수단(120); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 태양광 추적 정밀도 측정 장치(100)는 탈착 가능하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 집광렌즈(112)는 실리콘으로 형성된 비구면 프레즈넬 렌즈(112-2)(Fresnel lens) 및 상기 비구면 프레즈넬 렌즈(112-2)의 상부에 형성된 강화유리층(112-1)을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 포토다이오드(113)는 상기 감지 격자(113')의 가로 및 세로 길이가 500~1000 μm인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 태양광 추적 정밀도 측정 방법은 상술한 바에 의한 태양광 추적 정밀도 측정 장치(100)를 이용하며,

태양광 추적 정밀도 측정 장치(100)의 신호가 감지되는지 판단하는 신호 감지 판단 단계(S10); 상기 신호 감지 판단 단계(S10)에서 신호가 감지되는 경우, 상기 포토다이오드(113)는 특정 감지 격자(113') 감광에 따라 전류값을 전송하여 태양광 미세 위치를 측정하는 태양광 미세 위치 측정 단계(S20); 상기 연산부(114)에 의해 상기 전류값을 디지털 신호로 변환하는 신호 변환 단계(S30); 및 상기 디지털 신호가 출력수단(120)을 통해 출력되는 출력 단계(S40); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 태양광 추적 정밀도 측정 방법은 상기 디지털 신호가 상기 트래커에 제어 신호로 전달되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 태양광 추적정밀도 측정 장치 및 그 방법은 복수개의 감지 격자가 형성된 포도다이오드를 이용하여 집광영 태양광 시스템의 트래커 추적 정밀도를 측정할 수 있으며, 이 정보를 이용하여 태양 집광 효율을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 태양광 추적정밀도 측정 장치 및 그 방법은 위치측정수단이 집광부에 인접하여 탈착가능하게 형성됨에 따라 간단하게 트래커의 태양광 추적 정밀도를 측정할 수 있으며, 집광형 태양광 시스템의 정량적인 측정 및 평가에 유용하게 사용가능하며, 아울러, 출력수단이 구비됨으로써 추적 정밀도를 실시간으로 확인가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 추적 정밀도 측정 장치가 부착된 상태를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 추적정밀도 측정 장치의 위치측정수단을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 추적정밀도 측정 장치의 포토다이오드의 감지 격자 일예를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 태양광 추적 정밀도 측정 방법을 나타낸 단계도.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 태양광 추적 정밀도 측정 장치(100) 및 방법을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 태양광 추적 정밀도 측정 장치(100)는 집광형 태양광 시스템(200)의 트래커(미도시) 추적 정밀도를 측정하기 위한 구성으로서, 보다 상세하게 태양광 초점(F)이 조사되는 포토다이오드(113)의 감지 격자(113')의 전류 신호를 통해 추적 정밀도를 측정하는 장치이다.

이 때, 본 발명의 태양광 추적 정밀도 측정 장치(100)는 위치측정수단(110) 및 출력수단(120)을 포함하여 형성된다.

상기 위치측정수단(110)은 태양광 초점(F) 정보를 디지털 신호로서 이용하도록 하는 구성으로서, 몸체(111), 집광렌즈(112), 포토다이오드(113), 및 연산부(114)를 포함한다.

상기 몸체(111)는 상기 위치측정수단(110)을 형성하는 기본 구성품으로서 집광부(210)에 인접하게 위치되며, 이 때, 상기 몸체(111)는 탈착가능하게 형성되어 개별 집광형 태양광 시스템(200)의 추적 정밀도를 측정하도록 할 수 있다.

상기 집광렌즈(112)는 상기 몸체(111)의 상측면에 구비되어 태양광을 집광하는 부분으로서, 강화유리층(112-1)과 비구면 프레즈넬 렌즈(112-2)가 일체화된 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 집광렌즈(112)는 상기 강화유리층(112-1)과 비구면 프레즈넬 렌즈(112-2)를 이용함으로써 내구성을 높여 사용 수명을 늘일 수 있으며, 강화유리층(112-1)을 통과한 빛이 상기 비구면 프레즈넬 렌즈(112-2)를 통과하면서 굴절되어 상기 포토다이오드(113)의 감지 격자(113')에 초점(F)이 맺히게 된다.

특히, 상기 비구면 프레즈넬 렌즈(112-2)는 비구면 형상에 의해 광학의 구면수차, 비점 수차, 왜곡 수차 등의 빛의 집광을 방해하는 요인을 제거할 수 있는 장점이 있다.

상기 포토다이오드(113)는 상기 집광렌즈(112)의 초점(F)이 조사되는 부분으로써 판 형태로 형성되되, 복수개의 감지 격자(113')가 형성되어 집광렌즈(112)의 초점(F)이 특정 감지 격자(113')를 통해 전류 신호를 생성한다.

이 때, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 포토다이오드(113)의 감지 격자(113')는 가로 및 세로 방향으로 복수개가 나열된 형태로 형성될 수 있으며, 상기 단일 감지 격자(113')의 길이가 미세할수록 태양광의 미세한 위치 변화를 감지할 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 태양광 추적 정밀도 측정 장치(100)는 상기 감지 격자(113')의 가로 및 세로 길이가 500~1000 μm로 형성됨으로써 IEC62108의 규정에서 권장하는 추적 정밀도 ±0.1°를 만족할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 연산부(114)는 상기 포토다이오드(113)에 의한 전류 정보를 디지털 신호로 변환하는 구성으로서, 오차를 줄이기 위하여 특정 감지 격자(113')가 방출하는 전류값을 이용하며 일정 전류값 이상일 경우에 디지털 신호를 송출하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 출력수단(120)은 상기 위치측정수단(110)으로부터 측정된 결과를 디스플레이하는 수단으로써, 도 1에 도시한 형태는 모니터 형태의 영상 출력 수단을 나타내었다.

본 발명의 태양광 추적 정밀도 측정 장치(100)는 상기 출력수단(120)이 영상 또는 소리 등을 포함하여 다양한 데이터로서 그 결과를 출력할 수 있는 수단이 이용될 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 태양광 추적 정밀도 측정 장치(100)는 복수개의 감지 격자(113')가 형성된 포도다이오드를 이용하여 집광영 태양광 시스템(200)의 트래커 추적 정밀도를 측정할 수 있으며, 이 정보를 이용하여 태양 집광 효율을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.

한편, 상술한 바와 같은 태양광 추적 정밀도 측정 장치(100)를 이용한 태양광 추적 정밀도 측정 방법은 도 4에 도시한 바와 같이, 신호 감지 판단 단계(S10); 태양광 미세 위치 측정 단계(S20); 신호 변환 단계(S30); 및 출력 단계(S40);를 포함하여 형성된다.

상기 신호 감지 판단 단계(S10)는 태양광 추적 정밀도 측정 장치(100)의 신호가 감지되는지 판단하는 단계로서, 집광부(210)가 태양광을 바라보게 위치되었는지 확인하여 이후의 태양광 추적 정밀도를 측정할 수 있는지 판단하는 단계이다.

즉, 상기 집광부(210)는 집광 효율을 높이기 위하여 태양의 위치 변화에 따라 트래커에 의해 그 위치가 조절되는데, 상기 신호 감지 판단 단계(S10)는 정밀도를 측정할 수 있는 정도의 위치에 있는지 확인하는 단계이다.

상기 신호 감지 판단 단계(S10)는 특정 감지 격자(113')에 맺히는 초점(F) 정보가 아니라 태양광이 조사됨을 감지할 경우에, 다시 말해 태양광이 감지되는 경우에 다음 단계가 수행되며, 그렇지 않을 경우에는 트래커가 이동되도록 한다.

상기 태양광 미세 위치 측정 단계(S20)는 상기 신호 감지 판단 단계(S10)에서 신호가 감지되는 경우, 상기 포토다이오드(113)는 특정 감지 격자(113') 감광에 따라 전류값을 전송하여 태양광 미세 위치를 측정하는 단계이다.

상기 신호 변환 단계(S30)는 상기 연산부(114)에 의해 상기 전류값을 디지털 신호로 변환하는 단계이다.

상기 출력 단계(S40)는 상기 연산부(114)에 의해 변환된 상기 디지털 신호가 출력수단(120)을 통해 출력되는 단계이다.

본 발명의 태양광 추적 정밀도 측정 방법은 상기 각 단계를 수행함으로써 집광부(210)가 태양 위치 변화에 따라 안정적으로 이동되어 집광이 이루어지는 지를 확인할 수 있으며, 태양광의 미세 위치 변화를 감지하여 안정적으로 태양광 추적 정밀도를 측정할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 태양광 추적 정밀도 측정 방법은 단순히 추적 정밀도를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 디지털 신호가 상기 트래커에 제어 신호로 전달됨으로써 트래커를 제어하도록 하여 직접적으로 트래커를 제어하는 신호로 이용될 수도 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 태양광 추적 정밀도 측정 장치(100) 및 방법은 트래커의 태양광 추적 정밀도를 정량적으로 측정 및 평가할 수 있으며, 이에 따라 태양광 집광 효율을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

100 : 태양광 추적정밀도 측정 장치
110 : 위치측정수단
111 : 몸체 112 : 집광렌즈
113 : 포토다이오드 113' : 감지 격자
114 : 연산부
120 : 출력수단
200 : 집광형 태양광 시스템
210 : 집광부
F : 초점
S10 ~ S40 : 태양광 추적정밀도 측정 방법의 각 단계

Claims (6)

1. 집광형 태양광 시스템(200)의 트래커 추적 정밀도를 측정하기 위한 태양광 추척 정밀도 측정 장치(100)에 있어서,
   상기 태양광 추적 정밀도 측정 장치(100)는
   집광부(210)에 인접하게 부착되는 몸체(111)와, 상기 몸체(111)의 상측면에 구비되어 태양광을 집광하는 집광렌즈(112)와, 상기 집광렌즈(112)의 초점(F)이 조사되어 초점(F)을 감지하되 가로 및 세로 길이가 500~1000 μm인 감지 격자(113')가 가로 및 세로 방향으로 복수개 나열된 포토다이오드(113)와, 상기 포토다이오드(113)에 맺힌 초점(F) 정보를 디지털 신호로 변환하는 연산부(114)를 포함하는 위치측정수단(110);
   상기 위치측정수단(110)으로부터 측정된 결과를 디스플레이하는 출력수단(120); 을 포함하며,
   상기 집광렌즈(112)는 실리콘으로 형성된 비구면 프레즈넬 렌즈(112-2)(Fresnel lens) 및 상기 비구면 프레즈넬 렌즈(112-2)의 상부에 형성된 강화유리층(112-1)을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 정밀도 측정 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 태양광 추적 정밀도 측정 장치(100)는 탈착 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 정밀도 측정 장치.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

Images