KR101262189B1 - 태양광 모듈 장치 및 시스템 - Google Patents

태양광 모듈 장치 및 시스템 Download PDF

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KR101262189B1
KR101262189B1 KR1020120146555A KR20120146555A KR101262189B1 KR 101262189 B1 KR101262189 B1 KR 101262189B1 KR 1020120146555 A KR1020120146555 A KR 1020120146555A KR 20120146555 A KR20120146555 A KR 20120146555A KR 101262189 B1 KR101262189 B1 KR 101262189B1
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고석은
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황은동
박정관
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(주)제이케이알에스티
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Abstract

본 발명은 태양광 모듈 장치 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광 패널 온도와 출력의 상관 관계에 따라 최적화된 태양광 패널의 일사 각도로 조정함으로써 일사량이 많아짐으로 인해 오히려 태양광 모듈의 출력이 저하되는 것을 방지하도록 하여 태양광 패널의 발전 효율을 최적화하며, 일자별 또는 시간별 외기 온도 특성에 따른 일사량 별 태양광 패널의 온도에 따른 태양광 패널의 출력의 과거 데이터를 저장하고 이를 통해 해당 일사량에서 태양광 패널의 출력을 최적화하는 태양광 패널의 제어 각도를 저장함으로써 태양광 패널의 조정을 위한 구동 효율을 최적화하도록 하여 태양광 패널의 발전 효율을 더욱 상승시키고, 제어 각도로서 상,하 또는 좌,우 중 적어도 하나 이상의 각도를 저장하고 그에 따른 제어 신호를 출력함으로써 제어 신호에 따라 태양광 패널의 일사 각도를 상,하 또는 좌,우로 세부 조정하도록 하여 태양광 패널의 발전 효율을 태양광 패널 온도에 따라 극대화하며, 하나 이상의 태양광 모듈 장치의 개별적 제어 각도에 따른 각 태양광 모듈 장치의 개별적 제어 신호를 출력하고 그에 따라 각각의 태양광 모듈 장치를 구동하여 개별 조정함으로써 태양광 모듈 장치의 위치에 따른 일사량 및 태양광 패널 온도를 개별적으로 고려하여 일사 각도를 조정하도록 하여 넓은 장소에 위치한 태양광 발전 시스템의 전체적인 발전 효율을 최적화한다.

Description

태양광 모듈 장치 및 시스템{SOLAR MODULE APPARATUS AND SYSTEM THESAME}
본 발명은 태양광 모듈 장치 및 시스템에 관한 것으로서, 특히 태양광 발전 효율을 높이기 위해 태양광 패널의 일사 각도를 조정하는 태양광 모듈 장치 및 시스템에 관한 것이다.
태양광 발전 효율을 극대화하기 위해, 태양이 움직이는 궤도를 추종하여 지속적으로 태양광 패널의 각도를 변화시켜 일사량을 극대화하는 태양광 모듈 장치는 종래에도 있었다.
그러나, 일사량을 극대화하는 경우 태양광 모듈 자체의 온도가 외기 온도 또는 발전 출력에 따라 지속적으로 상승하여 출력이 감소하는 경우가 발생하였다.
따라서, 태양을 추종하여 일사량을 극대화하되, 태양광 모듈 자체의 온도를 고려하여 출력을 최적화할 수 있는 태양광 모듈 장치 또는 태양광 모듈 시스템이 요구된다.
한국 등록 특허 제10-1195740호
전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예의 목적은 태양광 패널 온도와 출력의 상관 관계에 따라 최적화된 태양광 패널의 일사 각도로 조정함으로써 일사량이 많아짐으로 인해 오히려 태양광 모듈의 출력이 저하되는 것을 방지하도록 한 태양광 모듈 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예의 다른 목적은 일자별 또는 시간별 외기 온도 특성에 따른 일사량 별 태양광 패널의 온도에 따른 태양광 패널의 출력의 과거 데이터를 저장하고 이를 통해 해당 일사량에서 태양광 패널의 출력을 최적화하는 태양광 패널의 제어 각도를 저장함으로써 태양광 패널의 조정을 위한 구동 효율을 최적화하도록 한 태양광 모듈 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예의 또 다른 목적은 제어 각도로서 상,하 또는 좌,우 중 적어도 하나 이상의 각도를 저장하고 그에 따른 제어 신호를 출력함으로써 제어 신호에 따라 태양광 패널의 일사 각도를 상,하 또는 좌,우로 세부 조정하도록 한 태양광 모듈 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 문제점을 개선하기 위한 본 발명 실시 예의 또 다른 목적은 하나 이상의 태양광 모듈 장치의 개별적 제어 각도에 따른 각 태양광 모듈 장치의 개별적 제어 신호를 출력하고 그에 따라 각각의 태양광 모듈 장치를 구동하여 개별 조정함으로써 태양광 모듈 장치의 위치에 따른 일사량 및 태양광 패널 온도를 개별적으로 고려하여 일사 각도를 조정하도록 한 태양광 모듈 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치는 하나 이상의 태양광 패널을 구비하는 태양광 패널부, 상기 태양광 패널의 온도를 측정하는 온도 센서부, 일사량 센서로부터 측정된 상기 태양광 모듈이 설치된 위치의 일사량을 수집하는 일사량 수집부, 일사량 별 하나 이상의 상기 태양광 패널의 온도에 따른 상기 태양광 패널의 출력의 상관 관계 데이터 및 해당 일사량에서 상기 태양광 패널의 출력을 최적화하는 상기 태양광 패널의 온도로 설정되는 상기 태양광 패널의 제어 각도를 저장하는 데이터 저장부, 상기 일사량 및 상기 태양광 패널의 온도에 따른 상기 제어 각도로 상기 태양광 패널이 조정되도록 하는 제어 신호를 출력하는 제어부 및 상기 제어 신호에 따라 상기 태양광 패널의 일사 각도를 상기 제어 각도로 조정하도록 상기 태양광 패널을 구동시키는 구동부를 포함한다.
상기 데이터 저장부는 상기 상관 관계 데이터로서 일자별 또는 시간별 외기 온도 특성에 따른 일사량 별 하나 이상의 상기 태양광 패널의 온도에 따른 상기 태양광 패널의 출력의 과거 데이터를 저장하고 상기 일자별 또는 시간별 외기 온도 특성을 고려하여 해당 일사량에서 상기 태양광 패널의 출력을 최적화하는 상기 태양광 패널의 온도로 설정되는 상기 태양광 패널의 제어 각도를 저장하는 것이 바람직하다.
또는, 상기 일사량 수집부는 외기 온도를 더 수집하고, 상기 데이터 저장부는 상기 상관 관계 데이터로서 일자별 또는 시간별 외기 온도 특성에 따른 일사량 별 하나 이상의 상기 태양광 패널의 온도를 입력 값으로 하는 상기 태양광 패널의 출력의 상관 관계 함수 또는 매칭 테이블 데이터를 저장하고 일사량 및 상기 외기 온도별 상기 태양광 패널의 온도에 따라 현재 일사량 및 외기 온도에서 상기 태양광 패널의 출력을 최적화하는 상기 태양광 패널의 온도로 설정되는 상기 태양광 패널의 제어 각도를 상관 관계 함수 또는 매칭 테이블 데이터로 저장할 수 있다.
바람직하게는, 상기 데이터 저장부는 상기 제어 각도로서 상,하 또는 좌,우 중 적어도 하나 이상의 각도를 저장하고, 상기 제어부는 상기 상,하 또는 좌,우 중 적어도 하나 이상의 제어 각도에 따른 상기 제어 신호를 출력하며, 상기 구동부는 상기 제어 신호에 따라 상기 태양광 패널의 일사 각도를 상기 상,하 또는 좌,우 중 적어도 하나 이상의 상기 제어 각도로 조정하도록 상기 태양광 패널을 구동시킬 수도 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치는 상기 일사량 센서를 직접 구비하는 일사량 센서부를 더 포함할 수도 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 시스템은 하나 이상의 태양광 패널을 구비하는 태양광 패널부, 상기 태양광 패널의 온도를 측정하는 온도 센서부, 일사량 센서로부터 측정된 상기 태양광 모듈이 설치된 위치의 일사량을 수집하는 일사량 수집부 그리고 측정되는 상기 태양광 패널의 온도 및 상기 일사량을 전송하는 통신부를 구비하는 하나 이상의 태양광 모듈 장치 및 상기 태양광 패널의 온도 및 상기 일사량을 전송받는 통신부, 일사량 별 하나 이상의 상기 태양광 패널의 온도에 따른 상기 태양광 패널의 출력의 상관 관계 데이터 및 해당 일사량에서 상기 태양광 패널의 출력을 최적화하는 상기 태양광 패널의 온도로 설정되는 상기 태양광 패널의 제어 각도를 저장하는 데이터 저장부, 상기 일사량 및 상기 태양광 패널의 온도에 따른 상기 제어 각도로 상기 태양광 패널이 조정되도록 하는 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비하는 태양광 모듈 제어 장치를 포함한다.
이때, 상기 태양광 모듈 장치는 상기 제어 신호에 따라 상기 태양광 패널의 일사 각도를 상기 제어 각도로 조정하도록 상기 태양광 패널을 구동시키는 구동부를 구비한다.
또한, 상기 태양광 모듈 제어 장치의 통신부는 상기 제어 신호를 상기 하나 이상의 태양광 모듈 장치로 전송하고, 상기 태양광 모듈 장치의 통신부는 상기 제어 신호를 전송받아 상기 구동부를 통해 상기 태양광 모듈 장치의 일사 각도를 조정하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 태양광 모듈 제어 장치의 제어부는 상기 하나 이상의 태양광 모듈 장치의 개별적 제어 각도에 따른 각 태양광 모듈 장치의 개별적 제어 신호를 출력하고, 상기 태양광 모듈 제어 장치의 통신부는 상기 개별적 제어 신호에 대응하는 각각의 개별 태양광 모듈 장치로 전송하도록 구성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 시스템의 상기 데이터 저장부는 상기 상관 관계 데이터로서 일자별 또는 시간별 외기 온도 특성에 따른 일사량 별 하나 이상의 상기 태양광 패널의 온도에 따른 상기 태양광 패널의 출력의 과거 데이터를 저장하고 상기 일자별 또는 시간별 외기 온도 특성을 고려하여 해당 일사량에서 상기 태양광 패널의 출력을 최적화하는 상기 태양광 패널의 온도로 설정되는 상기 태양광 패널의 제어 각도를 저장하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치 및 시스템은 태양광 패널 온도와 출력의 상관 관계에 따라 최적화된 태양광 패널의 일사 각도로 조정함으로써 일사량이 많아짐으로 인해 오히려 태양광 모듈의 출력이 저하되는 것을 방지하도록 하여 태양광 패널의 발전 효율을 최적화하는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치 및 시스템은 일자별 또는 시간별 외기 온도 특성에 따른 일사량 별 태양광 패널의 온도에 따른 태양광 패널의 출력의 과거 데이터를 저장하고 이를 통해 해당 일사량에서 태양광 패널의 출력을 최적화하는 태양광 패널의 제어 각도를 저장함으로써 태양광 패널의 조정을 위한 구동 효율을 최적화하도록 하여 태양광 패널의 발전 효율을 더욱 상승시키는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치 및 시스템은 제어 각도로서 상,하 또는 좌,우 중 적어도 하나 이상의 각도를 저장하고 그에 따른 제어 신호를 출력함으로써 제어 신호에 따라 태양광 패널의 일사 각도를 상,하 또는 좌,우로 세부 조정하도록 하여 태양광 패널의 발전 효율을 태양광 패널 온도에 따라 극대화하는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치 및 시스템은 하나 이상의 태양광 모듈 장치의 개별적 제어 각도에 따른 각 태양광 모듈 장치의 개별적 제어 신호를 출력하고 그에 따라 각각의 태양광 모듈 장치를 구동하여 개별 조정함으로써 태양광 모듈 장치의 위치에 따른 일사량 및 태양광 패널 온도를 개별적으로 고려하여 일사 각도를 조정하도록 하여 넓은 장소에 위치한 태양광 발전 시스템의 전체적인 발전 효율을 최적화하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치의 동작 예시도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치의 동작 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 일사량과 출력의 상관 관계 그래프.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시간대별 일사량, 태양광 패널 온도 및 출력의 상관 관계 그래프.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 일사량별 태양광 패널 온도 및 출력의 상관 관계 그래프.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 시스템의 블록도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 시스템의 동작 예시도.
상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시 예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)의 블록도다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)는 하나 이상의 태양광 패널을 구비하는 태양광 패널부(120), 상기 태양광 패널의 온도를 측정하는 온도 센서부(111), 일사량 센서(Pyheliometer)로부터 측정된 상기 태양광 모듈이 설치된 위치의 일사량을 수집하는 일사량 수집부(미도시), 일사량 별 하나 이상의 상기 태양광 패널의 온도에 따른 상기 태양광 패널의 출력의 상관 관계 데이터 및 해당 일사량에서 상기 태양광 패널의 출력을 최적화하는 상기 태양광 패널의 온도로 설정되는 상기 태양광 패널의 제어 각도를 저장하는 데이터 저장부(150), 상기 일사량 및 상기 태양광 패널의 온도에 따른 상기 제어 각도로 상기 태양광 패널이 조정되도록 하는 제어 신호를 출력하는 제어부(140) 및 상기 제어 신호에 따라 상기 태양광 패널의 일사 각도를 상기 제어 각도로 조정하도록 상기 태양광 패널을 구동시키는 구동부(130)를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)는 일사량을 측정하는 일사량 센서를 구비한 일사량 센서부(115)를 단일 장치로 직접 구비하는 센서부(110)를 포함하여 상기 일사량 센서로부터 측정된 일사량을 상기 일사량 수집부(미도시)가 수집하도록 구성할 수 있으나, 근거리에 물리적 구성이 분리되어 설치된 일사량 센서부(115) 또는 일사량 센서 장치로부터 측정된 일사량을 유,무선 통신을 통해 수신하여 일사량을 수집할 수도 있다.
상기 태양광 패널은 외기 온도 또는 발전 출력에 따른 출력 발열량에 따라 온도가 변하는데, 한국의 경우 일반적으로 외기 온도는 섭씨 -20도에서 +40도를 유지하므로 이를 고려하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)는 일사량에 따른 태양광 모듈의 출력이 최적화 또는 극대화되도록 태양광 패널의 일사 각도를 조정한다.
이러한 조정의 이유는, 때에 따라, 오히려 일사량이 적더라도 태양광 패널의 온도가 더 낮은 경우 더 좋은 출력 특성을 보이기 때문이다.
이를 위해, 바람직한 실시 예로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)는 과거의 계절적 특성 또는 외기 온도의 특성을 고려한 일자별 일사량 및 태양광 패널 온도의 상관 관계 데이터를 이용하여 상기 일사 각도를 조정할 수 있다.
또한, 태양광 패널의 발전 출력에 따른 발열량에 의한 상기 태양광 패널의 온도 변화 정도는 일사량에 따라 가변적일 수 있는 이유로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)는 이러한 일사량별 발전 출력에 의한 태양광 패널의 온도 변화 정도를 데이터로 저장한 후, 소정의 일사량이 제공되는 환경에서 태양광 패널의 발전 출력에 따른 발열량으로 인해 태양광 패널의 온도가 급격히 상승하여 일정 시간 동안의 발전 출력이 오히려 낮은 일사량에 비해 떨어지는 경우에는 일사량을 낮추기 위한 환경 즉, 태양광 패널의 발전 출력에 따른 발열량을 낮추는 환경으로 일사 각도를 조정할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)는 태양광 패널 온도와 출력의 상관 관계에 따라 최적화된 태양광 패널의 일사 각도로 조정하여 일사량이 많아짐으로 인해 오히려 태양광 모듈의 출력이 저하되는 것을 방지하도록 할 수 있어 태양광 패널의 발전 효율을 최적화한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)의 동작 예시도다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)에 일사량 센서부(115)가 직접 구비된 형태를 도시하였으나, 이는 일 실시 예일 뿐이며, 도 1에서 상술한 바와 같이 상기 온도 센서부(111) 또는 일사량 센서부(115)의 위치 및 구성은 이와 상이할 수 있음에 유의한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)에서 상기 일사량 센서부(115)는 상기 일사량의 측정뿐만 아니라 상기 외기 온도도 측정할 수 있도록 구성할 수 있음에 유의한다.
바람직하게는, 상기 일사량 센서부(115)는 상술한 바와 같이 외기 온도를 측정할 수 있는 외기 온도 센서(미도시)를 더 구비하여 측정한 외기 온도에 따른 각 태양광 모듈 장치(100)의 일사 각도 조정이 가능하도록 구성할 수도 있다.
바람직한 실시 예로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)는 기본적으로 일사량을 최적화하도록 태양의 위치를 추종하여 그 일사 각도(1)를 조정하나 경우에 따라 기 저장된 상기 상관 관계 데이터에 의해 일사량의 극대화를 통한 발전 출력 증대의 효과보다 태양광 패널(120)의 온도를 낮춤으로써 얻어지는 출력 증대 효과가 더 큰 것으로 판단되는 경우 상기 일사 각도를 조정(2: 틸팅)하여 태양광 모듈의 발전 효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 일사 각도의 조정(2)은 구동부(130)를 통해 상기 태양광 패널(120)의 중심을 기준으로 상,하로 회전 구동시키는 것으로 용이하게 실시할 수 있으나 이러한 구동 구성 역시도 일 실시 예일 뿐이며 다양한 실시 예가 있을 수 있음에 유의한다.
다른 바람직한 실시 예로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)는 계절별 패널 온도와 일사량에 따른 발전량 데이터를 상기 상관 관계 데이터로 구비하고 일사량이 증가하면 발전 전력은 증가하지만 태양광 패널(120)의 온도가 높아지면 발전 효율이 낮아지는 점을 이용하여 계절별 또는 일자별로 최적 일사량 수집을 위한 틸팅을 조절하거나 주변의 외기 온도 또는 상기 태양광 패널 (120) 온도를 감안하여 일사량을 조절하는 틸팅을 통해 일사량을 감소시켜 상기 태양광 패널(120)의 온도를 낮춤으로써 발전 효율을 증대시킬 수 있다.
보다 구체적인 실시 예로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)는 일사량을 기준으로 태양광 패널(120)의 온도와 외부 온도(외기 온도)에 따른 출력을 다양하게 측정 또는 설정한 데이터를 이용하여 외부 온도가 낮아 일사량을 조금만 감소시켜도 태양광 패널(120)의 온도가 낮아지는 경우 혹은 외부 온도가 높아 일사량에 의해 태양광 패널(120) 온도가 너무 높아지게 되는 경우에는 일사량을 감소시키도록 틸팅을 조절하여, 일사량이 감소하더라도 태양광 패널(120)의 온도 감소로 인해 출력이 더 커지는 구간에서 집중적으로 일사 각도를 틸팅하여 발전 효율을 더욱 높이도록 구성할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)는 지면에 설치되어 상기 태양광 모듈을 지지하는 지지부(160)를 포함할 수 있으며, 구동부(130), 제어부(140), 데이터 저장부(150)은 상기 지지부(160)에 배치할 수 있으나, 다른 다양한 실시 예가 있을 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)의 동작 예시도다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)는 일사량 센서부(115)를 태양광 패널(120)의 근거리에 위치시켜 일사량을 수집하는 구성으로서, 구동부(130) 구성도 상,하 각도 조정(5)을 위한 구성(131) 및 좌,우 각도 조정(6)을 위한 구성(135)으로 분리하여 태양의 위치 및 각도에 따라 태양광 패널(120)의 출력을 최적화하는 일사 각도로 정밀 조정이 가능하다.
바람직한 실시 예로서, 상기 일사량 센서부(115)는 수평면 일사량 센서, 경사면 일사량 센서를 구비하여 일사 각도에 따른 정확한 일사량을 측정할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하며, 상술한 바와 같이 외기 온도의 측정을 위한 외기 온도 센서(미도시)를 더 구비할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)는 상기 태양광 패널(120)의 온도 측정을 위한 온도 센서를 구비하는 상기 온도 센서부(111)를 통해 상기 일사량 센서부(115)에서 측정한 상기 외기 온도 및 일사량과 상기 태양광 패널(120)의 온도의 상관 관계를 고려하여 최적화된 태양광 패널(120)의 일사 각도로 조정할 수 있다.
이를 위해, 도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)의 상기 데이터 저장부(150)는 상기 제어 각도로서 상,하 또는 좌,우 중 적어도 하나 이상의 각도를 저장하고, 상기 제어부(140)는 상기 상,하 또는 좌,우 중 적어도 하나 이상의 제어 각도에 따른 상기 제어 신호를 출력하며, 상기 구동부(130)는 상기 제어 신호에 따라 상기 태양광 패널(120)의 일사 각도를 상기 상,하 또는 좌,우 중 적어도 하나 이상의 상기 제어 각도로 조정하도록 상기 태양광 패널(120)을 구동시키도록 구성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)는 제어 각도로서 상,하 또는 좌,우 중 적어도 하나 이상의 각도를 저장하고 그에 따른 제어 신호를 출력하는 구성을 통해 제어 신호에 따라 태양광 패널(120)의 일사 각도를 상,하 또는 좌,우로 세부 조정하게 되어 태양광 패널(120)의 발전 효율을 태양광 패널(120) 온도에 따라 극대화할 수 있다.
또 다른 바람직한 실시 예로서, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)는 계절별 혹은 일자별 최대 일사량, 주변 온도(외기 온도)와 연계된 계절별 혹은 일자별 최대 일사량을 저장하고 이들을 고려하여 태양광 패널(120)의 일사 각도가 자동 조절되도록 제어 신호의 계산,연산을 소프트웨어적으로 구성하여 태양광 패널(120)의 효율을 최적화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 일사량과 출력의 상관 관계 그래프로서, 월별로 총 생산 전력량 대비 총 일사량을 표시하여 계절적 특성에 따른 일사량과 출력의 상관 관계를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 월별 전력량은 일반적으로 총 일사량에 비례하여 증감되는 것을 볼 수 있으며, 특히 5월, 10월, 3월 순으로 많은 일사량이 제공되는 환경에서 월간 총 생산 전력량이 많은 것을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시간대별 일사량, 태양광 패널 온도 및 출력의 상관 관계 그래프로서, 하루 동안 일사량이 제공되는 양과 시간대별 태양광 패널 온도 및 총 생산 전력(전력량)과의 상관 관계를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 태양광 패널 온도는 일사량이 제공되지 않는 환경에서는 외기 온도와 유사하나 일사량이 제공되어 발전을 지속하는 시간대에는 태양광 발전 출력량으로 인해 온도가 상승하는 것을 볼 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 일사량별 태양광 패널 온도 및 출력의 상관 관계 그래프로서, 일사량에 따른 태양광 모듈의 생산 전력량과 그에 따른 태양광 패널의 온도와의 상관 관계를 도시한 것이다.
도 4에서 상술한 바와 같이, 일사량의 증가에 따라 생산 전력량이 증가하는 것이 일반적이나, 도 6에 도시한 바와 같이, 태양광 패널의 온도가 높아지는 일부 이상의 구간 또는 외기 온도가 변하는 일부 이상의 구간에서는 일사량이 높아지는 경우에도 태양광 패널의 온도가 높아짐으로 인해 오히려 전력량이 감소하는 것을 볼 수 있다.
예를 들어, 1구간은 일사량이 100이며 전력량이 184이나 7구간에서는 일사량이 200으로 높아지는데도 태양광 패널의 온도가 4도에서 24도로 높아짐으로 인해 전력량은 오히려 152로 감소하는 것을 볼 수 있다.
또한, 21구간은 일사량이 700이며 전력량이 598이나 27구간에서는 일사량이 800으로 높아지는데도 태양광 패널의 온도가 29도에서 50도로 높아짐으로 인해 전력량은 오히려 544로 감소한다.
따라서, 바람직한 실시 예로서, 발전 전력량을 최적화하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)의 상기 데이터 저장부(150)는 상기 상관 관계 데이터로서 일자별 또는 시간별 외기 온도 특성에 따른 일사량 별 하나 이상의 상기 태양광 패널(120)의 온도에 따른 상기 태양광 패널(120)의 출력의 과거 데이터를 저장하고 상기 일자별 또는 시간별 외기 온도 특성을 고려하여 해당 일사량에서 상기 태양광 패널(120)의 출력을 최적화하는 상기 태양광 패널(120)의 온도로 설정되는 상기 태양광 패널(120)의 제어 각도를 저장하는 것이 바람직하다.
또한, 다른 바람직한 실시 예로서, 발전 전력량을 최적화하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)의 상기 일사량 수집부(미도시)는 외기 온도를 더 수집하고, 상기 데이터 저장부(150)는 상기 상관 관계 데이터로서 일자별 또는 시간별 외기 온도 특성에 따른 일사량 별 하나 이상의 상기 태양광 패널(120)의 온도를 입력 값으로 하는 상기 태양광 패널(120)의 출력의 상관 관계 함수 또는 매칭 테이블 데이터를 저장하고 일사량 및 상기 외기 온도별 상기 태양광 패널(120)의 온도에 따라 현재 일사량 및 외기 온도에서 상기 태양광 패널(120)의 출력을 최적화하는 상기 태양광 패널(120)의 온도로 설정되는 상기 태양광 패널(120)의 제어 각도를 상관 관계 함수 또는 매칭 테이블 데이터로 저장하는 것이 바람직하다.
이처럼, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 장치(100)는 일자별 또는 시간별 외기 온도 특성에 따른 일사량 별 태양광 패널(120)의 온도에 따른 태양광 패널(120)의 출력의 과거 데이터를 저장하고 이를 통해 해당 일사량에서 태양광 패널(120)의 출력을 최적화하는 태양광 패널(120)의 제어 각도를 저장하여 태양광 패널(120)의 조정을 위한 구동 효율을 최적화할 수 있으므로 태양광 모듈의 발전 효율을 더욱 상승시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 시스템의 블록도다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 시스템은 하나 이상의 태양광 패널을 구비하는 태양광 패널부(120), 상기 태양광 패널의 온도를 측정하는 온도 센서부(111), 일사량 센서로부터 측정된 상기 태양광 모듈이 설치된 위치의 일사량을 수집하는 일사량 수집부(미도시) 그리고 측정되는 상기 태양광 패널(120)의 온도 및 상기 일사량을 전송하는 통신부(170)를 구비하는 하나 이상의 태양광 모듈 장치(100) 및 상기 태양광 패널(120)의 온도 및 상기 일사량을 전송받는 통신부(250), 일사량 별 하나 이상의 상기 태양광 패널(120)의 온도에 따른 상기 태양광 패널(120)의 출력의 상관 관계 데이터 및 해당 일사량에서 상기 태양광 패널(120)의 출력을 최적화하는 상기 태양광 패널(120)의 온도로 설정되는 상기 태양광 패널(120)의 제어 각도를 저장하는 데이터 저장부(220), 상기 일사량 및 상기 태양광 패널(120)의 온도에 따른 상기 제어 각도로 상기 태양광 패널(120)이 조정되도록 하는 제어 신호를 출력하는 제어부(230)를 구비하는 태양광 모듈 제어 장치(200)를 포함한다.
이때, 상기 태양광 모듈 장치(100)는 상기 제어 신호에 따라 상기 태양광 패널(120)의 일사 각도를 상기 제어 각도로 조정하도록 상기 태양광 패널(120)을 구동시키는 구동부(130)를 구비한다.
또한, 바람직한 실시 예로서, 상기 태양광 모듈 제어 장치(100)의 통신부(170)는 상기 제어 신호를 상기 하나 이상의 태양광 모듈 장치(100)로 전송하고, 상기 태양광 모듈 장치(100)의 통신부(170)는 상기 제어 신호를 전송받아 상기 구동부(130)를 통해 상기 태양광 모듈 장치(100)의 일사 각도를 조정한다.
상기 하나 이상의 태양광 모듈 장치(100)는 상기 일사량 센서를 구비한 일사량 센서부(115)를 직접 구비할 수도 있으나, 근거리에 위치한 독립적인 일사량 센서부(115)를 구비할 수 있다.
혹은, 설치 위치, 거리와 같은 설치 환경에 따라 복수의 태양광 모듈 장치(100)를 하나의 그룹으로 구성하고 해당 그룹에 단일의 일사량 센서부(115)를 구비하도록 구성하는 등 다양한 실시 예가 가능하다.
또한, 상기 일사량 센서부(115)는 상술한 바와 같이 외기 온도를 측정할 수 있는 외기 온도 센서를 더 구비하여 측정한 외기 온도에 따라 각 태양광 모듈 장치(100)를 조정하도록 구성할 수도 있다.
한편, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 태양광 모듈 제어 장치(200)는 관리자(7)의 사용 편의를 위해 구동 동작시간 등과 같은 구동 환경 설정 등을 입력, 조작할 수 있는 사용자 인터페이스부(240) 및 각 개별 태양광 모듈 장치(100)의 생산 전력량, 태양광 패널의 온도, 일사량, 외기 온도, 태양광 패널의 일사 각도 등을 상기 통신부(250)를 통해 수집하여 이를 모니터에 표시하는 디스플레이부(210)를 구비하는 것이 더욱 바람직하다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 시스템의 동작 예시도다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 제어 장치의 제어부(230)는 상기 하나 이상의 태양광 모듈 장치(100)의 개별적 제어 각도에 따른 각 태양광 모듈 장치(100)의 개별적 제어 신호를 출력하고, 상기 태양광 모듈 제어 장치(200)의 통신부(250)는 상기 개별적 제어 신호에 대응하는 각각의 개별 태양광 모듈 장치(100)로 전송할 수 있다.
예를 들어, 상술한 바와 같이, 상기 태양광 모듈 장치(100)가 설치 위치 또는 환경에 따라 개별적 일사량 센서부(115) 및 외기 온도 센서를 구비한 경우에, 상기 태양광 모듈 제어 장치(200)는 개별적인 제어 신호를 각각의 개별 태양광 모듈 장치(100)로 전송하여 하나 이상 서로 다른 태양광 모듈 장치(8 및 9)가 서로 상이한 일사 각도로 제어되도록 구동시킬 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 제어 장치(200)의 상기 데이터 저장부(220)는 상기 상관 관계 데이터로서 일자별 또는 시간별 외기 온도 특성에 따른 일사량 별 하나 이상의 상기 태양광 패널(120)의 온도에 따른 상기 태양광 패널(120)의 출력의 과거 데이터를 저장하고 상기 일자별 또는 시간별 외기 온도 특성을 고려하여 해당 일사량에서 상기 태양광 패널(120)의 출력을 최적화하는 상기 태양광 패널(120)의 온도로 설정되는 상기 태양광 패널(120)의 제어 각도를 저장하는 것이 바람직하다.
이처럼, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 시스템은 하나 이상의 태양광 모듈 장치(100)의 개별적 제어 각도에 따른 각 태양광 모듈 장치(100)의 개별적 제어 신호를 출력하고 그에 따라 각각의 태양광 모듈 장치(100)를 구동하여 개별 조정하여 태양광 모듈 장치(100)의 위치에 따른 일사량 및 태양광 패널 온도를 개별적으로 고려하여 일사 각도를 조정할 수 있으므로 넓은 장소에 위치한 태양광 발전 시스템의 전체적인 발전 효율을 최적화할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.
1: 최대 일사량을 반영한 일사 각도 2: 최대 출력을 반영한 일사 각도
5: 태양광 패널의 상,하 구동 6: 태양광 패널의 좌,우 구동
7: 관리자 100: 태양광 모듈 장치
110: 센서부 111: 온도 센서부
115: 일사량 센서부 120: 태양광 패널부
130, 131, 135: 구동부 140: 제어부
150: 데이터 저장부 160: 지지부
170: 통신부 200: 태양광 모듈 제어 장치
210: 디스플레이부 220: 데이터 저장부
230: 제어부 240: 사용자 인터페이스부
250: 통신부

Claims (8)

  1. 태양광 모듈 장치에 있어서,
    하나 이상의 태양광 패널을 구비하는 태양광 패널부;
    상기 태양광 패널의 온도를 측정하는 온도 센서부;
    일사량 센서로부터 측정된 상기 태양광 모듈이 설치된 위치의 일사량을 수집하는 일사량 수집부;
    일사량 별 하나 이상의 상기 태양광 패널의 온도에 따른 상기 태양광 패널의 출력의 상관 관계 데이터 및 해당 일사량에서 상기 태양광 패널의 출력을 최적화하는 상기 태양광 패널의 온도로 설정되는 상기 태양광 패널의 제어 각도를 저장하는 데이터 저장부;
    상기 일사량 및 상기 태양광 패널의 온도에 따른 상기 제어 각도로 상기 태양광 패널이 조정되도록 하는 제어 신호를 출력하는 제어부;및
    상기 제어 신호에 따라 상기 태양광 패널의 일사 각도를 상기 제어 각도로 조정하도록 상기 태양광 패널을 구동시키는 구동부;를 포함하고,
    상기 데이터 저장부는,
    상기 상관 관계 데이터로서 일자별 또는 시간별 외기 온도 특성에 따른 일사량 별 하나 이상의 상기 태양광 패널의 온도에 따른 상기 태양광 패널의 출력의 과거 데이터를 저장하고 상기 일자별 또는 시간별 외기 온도 특성을 고려하여 해당 일사량에서 상기 태양광 패널의 출력을 최적화하는 상기 태양광 패널의 온도로 설정되는 상기 태양광 패널의 제어 각도를 저장하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 일사량 수집부는 외기 온도를 더 수집하고,
    상기 데이터 저장부는 상기 상관 관계 데이터로서 일자별 또는 시간별 외기 온도 특성에 따른 일사량 별 하나 이상의 상기 태양광 패널의 온도를 입력 값으로 하는 상기 태양광 패널의 출력의 상관 관계 함수 또는 매칭 테이블 데이터를 저장하고 일사량 및 상기 외기 온도별 상기 태양광 패널의 온도에 따라 현재 일사량 및 외기 온도에서 상기 태양광 패널의 출력을 최적화하는 상기 태양광 패널의 온도로 설정되는 상기 태양광 패널의 제어 각도를 상관 관계 함수 또는 매칭 테이블 데이터로 저장하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터 저장부는 상기 제어 각도로서 상,하 또는 좌,우 중 적어도 하나 이상의 각도를 저장하고,
    상기 제어부는 상기 상,하 또는 좌,우 중 적어도 하나 이상의 제어 각도에 따른 상기 제어 신호를 출력하며,
    상기 구동부는 상기 제어 신호에 따라 상기 태양광 패널의 일사 각도를 상기 상,하 또는 좌,우 중 적어도 하나 이상의 상기 제어 각도로 조정하도록 상기 태양광 패널을 구동시키는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 일사량 센서를 직접 구비하는 일사량 센서부;를 더 포함하는 태양광 모듈 장치.
  6. 하나 이상의 태양광 패널을 구비하는 태양광 패널부,
    상기 태양광 패널의 온도를 측정하는 온도 센서부,
    일사량 센서로부터 측정된 상기 태양광 모듈이 설치된 위치의 일사량을 수집하는 일사량 수집부 그리고
    측정되는 상기 태양광 패널의 온도 및 상기 일사량을 전송하는 통신부를 구비하는 하나 이상의 태양광 모듈 장치;및
    상기 태양광 패널의 온도 및 상기 일사량을 전송받는 통신부,
    일사량 별 하나 이상의 상기 태양광 패널의 온도에 따른 상기 태양광 패널의 출력의 상관 관계 데이터 및 해당 일사량에서 상기 태양광 패널의 출력을 최적화하는 상기 태양광 패널의 온도로 설정되는 상기 태양광 패널의 제어 각도를 저장하는 데이터 저장부,
    상기 일사량 및 상기 태양광 패널의 온도에 따른 상기 제어 각도로 상기 태양광 패널이 조정되도록 하는 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비하는 태양광 모듈 제어 장치;를 포함하되,
    상기 태양광 모듈 장치는 상기 제어 신호에 따라 상기 태양광 패널의 일사 각도를 상기 제어 각도로 조정하도록 상기 태양광 패널을 구동시키는 구동부를 구비하며,
    상기 태양광 모듈 제어 장치의 통신부는 상기 제어 신호를 상기 하나 이상의 태양광 모듈 장치로 전송하고,
    상기 태양광 모듈 장치의 통신부는 상기 제어 신호를 전송받아 상기 구동부를 통해 상기 태양광 모듈 장치의 일사 각도를 조정하며,
    상기 데이터 저장부는,
    상기 상관 관계 데이터로서 일자별 또는 시간별 외기 온도 특성에 따른 일사량 별 하나 이상의 상기 태양광 패널의 온도에 따른 상기 태양광 패널의 출력의 과거 데이터를 저장하고 상기 일자별 또는 시간별 외기 온도 특성을 고려하여 해당 일사량에서 상기 태양광 패널의 출력을 최적화하는 상기 태양광 패널의 온도로 설정되는 상기 태양광 패널의 제어 각도를 저장하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 태양광 모듈 제어 장치의 제어부는
    상기 하나 이상의 태양광 모듈 장치의 개별적 제어 각도에 따른 각 태양광 모듈 장치의 개별적 제어 신호를 출력하고,
    상기 태양광 모듈 제어 장치의 통신부는 상기 개별적 제어 신호에 대응하는 각각의 개별 태양광 모듈 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 시스템.
  8. 삭제
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