KR102044060B1 - 태양전지 냉각 및 경보시스템 - Google Patents

태양전지 냉각 및 경보시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양전지 셀 표면에 온도센서를 부착하여 온도값을 측정하여 이러한 온도값을 LCD스크린에 나타내고, 태양전지 셀의 온도가 25℃ 이상이 되면 펠티어 냉각 소자의 온도차 발전으로 팬쿨러를 작동하여 태양전지 셀의 온도를 25℃보다 낮은 온도로 유지할 수 있도록 하여 태양전지 셀에 축적되는 높은 열로 인하여 태양전지 셀의 효율이 떨어지는 것을 방지하는 냉각시스템에 관한 것으로, 집광된 태양광을 흡수하여 전기를 발생하는 태양전지들로 구성된 태양광에 의해 전력을 생산하는 집광부; 태양광에 의한 높은 열을 측정하여 태양전지 셀의 온도가 25℃ 이상이면 태양전지 셀의 온도를 25℃보다 낮은 온도로 유지하는 온도조절시스템; 태양전지 셀의 평균 발전량이 50% 이하로 감소할 경우, 이상신호를 나타냄으로써 이러한 이상신호를 감지하여 문제가 발생한 태양전지 셀을 수리하거나 교체할 수 있도록 하는 이상신호 알림시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

태양전지 냉각 및 경보시스템{Cooling and alarm system for solar system}
본 발명은 태양전지 냉각 및 경보시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 태양전지 셀에 축적되는 높은 열로 인하여 태양전지의 효율이 떨어지는 것을 방지하고, 또한, 문제가 발생하여 태양전지 셀의 효율이 떨어지는 것을 방지하는 태양전지 냉각 및 경보시스템이다.
일반적으로 태양전지는 비, 눈 또는 구름에 햇빛이 비치지 않는 날과 밤에는 전기가 발생하지 않는 단점이 있다.
따라서, 태양전지는 태양광을 이용하여 전기를 생산하므로 입사되는 광량이 많을수록 발전량이 증가하게 된다.
그렇기 때문에 태양의 위치 변화에 따라 시시각각으로 달라지는 발전량을 비교적 균일하게 함은 물론 발전량을 최대로 하기 위하여 태양의 위치에 따라 태양전지의 위치를 변화시키는 태양광 추적 장치를 구비한 태양광 발전기가 개발되었다.
태양광 추적 장치를 구비한 태양광 발전기는 효율적인 집광을 하기 위해서 일정한 시간을 구획 별로 나누어 집광판의 위치를 정하고 해당 시간구획에 도달하면 집광판을 미리 설정된 위치로 이동시켜 집광판이 태양광선을 효율적으로 집광시킬 수 있도록 하였다.
또한, 중국의 낮은 가격으로 인한 태양전지 시장이 확대되면서 많은 나라가 넓고 태양이 잘 내리쬐는 지역에 태양전지 발전기를 설치하고 있다.
특히, 일사량이 높은 사막 지역에 태양전지 발전기를 많이 설치하고 있는데, 사막에서는 축적되는 높은 열로 인하여 태양전지의 온도가 최대 70℃ 이상으로 올라간다. 상술한 바와 같이 태양전지의 온도가 너무 높게 올라갈 경우 전지의 내부에 흐르는 전류의 저항값의 증가로 전력이 손실되고 동시에 태양전지의 수명이 짧아지는 문제점이 있었다.
태양전지는 25℃에서 100%의 효율을 나타내는데, 이때, 25℃에서 1도 상승할 때마다 태양전지의 발전효율은 0.5%씩 떨어져 일사량이 높은 사막에서는 엄청난 태양전지 발전효율의 손실이 발생한다.
따라서, 태양전지의 적정한 온도로 유지하기 위해 물을 뿌려 태양전지를 냉각하는 기술이 개발되었다.
그러나 이와 같이 종래의 물을 이용하여 태양전지를 냉각하는 기술은 물을 끌어 오는데(특히, 사막에서) 어려움이 있을 뿐 아니라, 막대한 비용이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 태양전지는 어레이에서 나오는 전력을 바탕으로 태양전지판의 이상을 확인하고 있는데, 태양전지판의 셀 하나에 문제가 발생하더라도 문제가 발생한 태양전지판을 정확하게 알 수 없어 어레이 전체를 교체해야 하는 불편함이 있고 이에 따른 비용손실이 발생하는 문제점도 있다.
공개특허공보 10-2010-0025148호(2010.03.09.)
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 태양전지 셀 표면에 온도센서를 부착하여 온도값을 측정하여 이러한 온도값을 LCD스크린에 나타내고, 태양전지 셀의 온도가 25℃ 이상이 되면 펠티어 냉각 소자의 온도차 발전으로 팬쿨러를 작동하여 태양전지 셀의 온도를 25℃보다 낮은 온도로 유지할 수 있도록 하여 태양전지 셀에 축적되는 높은 열로 인하여 태양전지 셀의 효율이 떨어지는 것을 방지하는 냉각시스템을 제공하는 것이다.
또한, 메인컨트롤러에 컴퓨터 프로그램으로 코드명을 입력하고 태양전지 셀의 평균 발전량의 50% 이하로 감소할 경우, 각각의 태양전지 셀에 개별적으로 연결된 LED가 이상신호를 나타냄으로써 이러한 이상신호를 감지하여 문제가 발생한 태양전지 셀의 정확한 위치를 파악하여 빠른 시일 내 상기 문제가 발생한 태양전지 셀만 교체하거나 수리할 수 있도록 하여 문제가 발생하여 태양전지의 효율이 떨어지는 것을 방지하는 경보시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시 예에 따른 태양전지 냉각 및 경보시스템은 태양위치를 추적하여 태양광을 흡수해 전기를 생산하는 추적식 태양광 발전기에 있어서, 집광된 태양광을 흡수하여 전기를 발생하는 태양전지 셀들로 구성된 태양광에 의해 전력을 생산하는 집광부; 태양광에 의한 높은 열을 측정하여 태양전지 셀의 온도가 25℃ 이상이면 태양전지 셀의 온도를 25℃보다 낮은 온도로 유지하는 온도조절시스템; 태양전지 셀의 평균 발전량이 50% 이하로 감소할 경우, 이상신호를 나타냄으로써 이러한 이상신호를 감지하여 문제가 발생한 태양전지 셀을 수리하거나 교체할 수 있도록 하는 이상신호 알림시스템을 제공함에 그 목적이 달성된다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 일실시 예에 따른 태양전지 냉각 및 경보시스템은 태양광에 의한 높은 열을 측정하는 상기 태양전지 셀 표면에 부착된 온도센서; 상기 온도센서에 의하여 측정된 온도 값을 나타내는 LCD스크린; 상기 LCD스크린의 온도 값이 25℃ 이상이 되면 태양전지 셀의 온도를 25℃보다 낮은 온도로 유지할 수 있도록 펠티어 냉각소자의 온도차 발전으로 작동하는 팬쿨러와 방열판을 포함하는 온도조절시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 냉각 및 경보시스템은 컴퓨터 프로그램으로 코드명을 입력하는 메인컨트롤러; 태양전지 셀의 평균 발전량이 50% 이하로 감소할 경우 이상신호를 나타내는 각각의 태양전지 셀에 개별적으로 연결된 LED를 포함하는 이상신호 알림시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 태양전지 냉각 및 경보시스템은 추적식 태양전지를 사용함으로써 긴 시간 동안 태양으로부터 많은 전력을 생산할 수 있고, 온도 조절 시스템을 사용함으로써 사막과 같이 일사량과 태양의 열이 높은 지역에서도 태양전지 셀의 온도를 적정한 온도로 유지하며 태양전지 셀의 손상을 방지하고 태양전지 셀의 발전량을 최대로 할 수 있다. 이때, 펠티어 냉각 소자를 통해 작동하는 팬(Fan)쿨러는 독립적으로 운영되어 외부로부터 전력을 공급받지 않아도 되는 효과를 발휘한다.
또한, 이상 신호 알림 시스템을 사용함으로써 문제가 발생한 태양전지 셀의 정확한 위치를 파악하여 빠른 시일 내로 문제점을 해결하거나 상기 문제가 발생한 태양전지 셀만 교체할 수 있는 효과와 이에 따른 비용도 줄일 수 있을 뿐 아니라, 태양전지의 수명을 연장하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 앞에서 본 사시도.
도 2는 본 발명의 옆에서 본 사시도.
도 3은 본 발명의 아래 있는 받침대의 내부를 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명의 메인컨트롤러의 운영도.
도 5는 본 발명의 전체 운영시스템 순서도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 냉각 및 경보시스템을 상세하게 설명한다.
다만, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대해 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표시된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
도 1은 본 발명의 앞에서 본 사시도, 도 2는 본 발명의 옆에서 본 사시도, 도 3은 본 발명의 아래 있는 받침대의 내부를 나타낸 평면도, 도 4는 본 발명의 메인컨트롤러의 운영도, 도 5는 본 발명의 전체 운영시스템 순서도이다.
본 발명의 태양전지 냉각 및 경보시스템은 기존의 추적식 태양전지에 온도 조절 시스템과 이상 신호 알림 시스템을 결합한 시스템이다.
추적식 태양전지는 도 2 및 도 3을 참조하면, 메인컨트롤러(1)에 컴퓨터 프로그램으로 코드명을 입력(b)하고 브레드보드(11)에 조도센서(112)와 서보모터(113)를 연결하여 조도센서(112)가 태양의 위치를 인식하면 서보모터(113)가 작동함으로써 태양전지가 태양에 따라 움직인다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 온도 조절 시스템은 펠티어 냉각 소자(22)와 방열판(23), 팬(Fan)쿨러(24)를 서로 부착하여 태양전지 셀(111) 뒷면에 장착한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 메인컨트롤러(2)에 컴퓨터 프로그램으로 코드명을 입력하고, 온도센서(21)를 태양전지 셀 표면에 설치하고, LCD 스크린(25)은 받침대(4)에 설치하여, 온도센서(21)로 측정된 태양전지 셀 온도 값이 LCD 스크린(25)에 표시되도록 하고 LCD 스크린(25)의 온도 값이 25℃ 이상으로 되면 펠티어 냉각 소자(22)의 온도차 발전으로 팬(Fan)쿨러(24)가 작동하여 태양전지 셀(111)의 온도가 25℃보다 낮은 온도를 유지하도록 한다. 이때, 펠티어 냉각 소자를 통해 작동하는 팬(Fan)쿨러는 독립적으로 운영되어 외부로부터 전력을 공급받지 않아도 되는 효과를 발휘한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이상 신호 알림 시스템 역시 도 4에서와 같이 메인컨트롤러(2)에 컴퓨터 프로그램으로 코드명을 입력(2b)하고, 각각의 태양전지 셀에 개별적으로 연결된 LED(31)를 메인컨트롤러(2)에 연결하여 태양전지 셀(111)의 평균 발전량이 50% 이하로 감소할 경우, 각각의 태양전지 셀에 개별적으로 연결된 LED가 이상신호(점등)를 나타냄으로써 이러한 이상신호를 감지하여 문제가 발생한 태양전지 셀의 정확한 위치를 파악하여 빠른 시일 내 상기 문제가 발생한 태양전지 셀만 교체하거나 수리할 수 있다. 이때 LED의 수는 태양전지 셀에 각각 개별적으로 연결되어 태양전지 셀의 숫자와 동일하게 형성된다.
이와 같은 본 발명은 추적식 태양광 발전기의 태양전지에 축적되는 열로 인하여 발전효율이 떨어지고 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있으며 이에 따른 비용도 절감할 수 있다. 또한, 간단한 구성으로 설치가 간단하므로 기존에 설치되어 있는 태양광 발전기에 재차 설치하는 것도 가능하다.
본 발명은 상술한 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 용이하게 변형실시 가능한 것은 물론이고, 이와 같은 변경은 청구항의 청구범위 기재범위 내에 있게 된다.
1, 2: 메인컨트롤러
4: 받침대
11: 브레드보드
21: 온도센서
22: 펠티어 냉각 소자
23: 방열판
24: 팬쿨러
25: LCD 스크린
31: LED
111: 태양전지 셀
112: 조도센서
113: 서보모터

Claims (1)

  1. 태양위치를 추적하여 태양광을 흡수해 전기를 생산하는 추적식 태양광 발전기에 있어서,
    집광된 태양광을 흡수하여 전기를 발생하는 태양전지들로 구성된 태양광에 의해 전력을 생산하는 집광부;
    태양광에 의한 높은 열을 측정하여 태양전지 셀의 온도가 25℃ 이상이면 태양전지 셀의 온도를 25℃보다 낮은 온도로 유지하는 온도조절시스템;
    태양전지 셀의 평균 발전량이 50% 이하로 감소할 경우, 이상신호를 나타냄으로써 이러한 이상신호를 감지하여 문제가 발생한 태양전지 셀을 수리하거나 교체할 수 있도록 하는 이상신호 알림시스템을 포함하여 구성되며,
    상기 온도조절시스템은;
    상기 태양전지 셀의 표면에 부착된 온도센서; 상기 온도센서에 의하여 측정된 온도 값을 나타내는 LCD스크린;
    상기 태양전지 셀의 뒷면에 장착되어 상기 LCD스크린의 온도 값이 25℃ 이상이 되면 온도차 발전을 수행하는 펠티어 냉각소자;
    상기 펠티어 냉각소자에 의해 작동하는 팬쿨러; 및
    상기 펠티어 냉각소자 및 팬쿨러에 부착되는 방열판을 포함하여 구성되며,
    상기 이상신호 알림시스템은 각각의 태양전지 셀에 개별적으로 연결되는 LED를 설치하여 각각의 태양전지 셀에 개별적으로 연결된 LED가 이상신호를 나타내도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    태양전지 냉각 및 경보시스템.
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