KR102508064B1 - 발전모듈을 포함하는 태양광 패널 자동 세척장치 및 이를 이용한 태양광 패널 세척 및 발전시스템과 이를 이용한 발전방법 및 세척방법 - Google Patents

발전모듈을 포함하는 태양광 패널 자동 세척장치 및 이를 이용한 태양광 패널 세척 및 발전시스템과 이를 이용한 발전방법 및 세척방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 발전모듈을 포함하는 태양광 패널 자동 세척장치 및 이를 이용한 태양광 패널 세척 및 발전시스템은 회동식 본체바디와 브러시부를 포함하는 세척부 본체와, 상기 세척부 본체를 회동시키는 구동력을 제공하는 구동력 제공부를 포함하는 세척모듈 및 태양광 발전모듈을 포함하고 상기 세척모듈에 전기를 공급하는 발전모듈을 포함한다.

Description

발전모듈을 포함하는 태양광 패널 자동 세척장치 및 이를 이용한 태양광 패널 세척 및 발전시스템과 이를 이용한 발전방법 및 세척방법{Cleaning and generating machine, Cleaning for solar cell panel and generating System, and generating and cleaning method using the same}
본 발명은 발전모듈을 포함하는 태양광 패널 자동 세척장치 및 이를 이용한 태양광 패널 세척 및 발전시스템과 이를 이용한 발전방법 및 세척방법에 관한 것이다.
근래에는 천연자원의 고갈과 화력 및 원자력 발전에 대한 환경 및 안전성 등의 문제가 제기되면서 청정에너지인 태양광이나 풍력에 대한 연구가 활발히 진행중이다.
특히, 태양광을 이용한 발전시스템은 무한하고 청정에너지라는 관점에서 상당히 각광을 받으면서 주거용 발전이나 가로등 또는 원거리에 떨어져 있는 무인등대나 시계탑등 매우 다양하게 활용되고 있다. 한편, 이러한 태양광 발전시스템은 일사량을 많이 얻을 수 있는 건물의 옥상에 설치되거나 일조권이 잘 확보될 수 있는 야산과 같은 한적한 곳에 태양광에 직접 노출되어 설치되는 경우가 많다.
또한, 태양광 패널은 발전효율을 증대시키기 위해 광범위한 범위에 태양광 패널을 장착하여 고정형으로 사용하고 있다.
그러나 종래기술에 따른 태양광 패널은 고정형이고, 이물질에 의해 태양광 패널이 오염될 경우 태양광 패널의 발전효율이 저하되는 문제점을 지니고 있다.
또한, 종래의 태양광 패널 세척장치는 효과적인 세척이 어렵고, 실시간으로 넓은 면적을 효과적으로 세척할 수 없는 문제점을 지니고 있다.
본 발명의 목적은 넓은 면적의 태양광 패널의 오염영역을 확인하고 자동으로 세척할 수 있고, 세척과 동시에 전기에너지를 발생시킬 수 있는 발전모듈을 포함하는 태양광 패널 자동 세척장치 및 이를 이용한 태양광 패널 세척 및 발전시스템과 이를 이용한 발전방법 및 세척방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 발전모듈을 포함하는 태양광 패널 자동 세척장치 및 이를 이용한 태양광 패널 세척 및 발전시스템은 회동식 본체바디와 브러시부를 포함하는 세척부 본체와, 상기 세척부 본체를 회동시키는 구동력을 제공하는 구동력 제공부를 포함하는 세척모듈 및 태양광 발전모듈을 포함하고 상기 세척모듈에 전기를 공급하는 발전모듈을 포함한다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 의하면 넓은 면적의 태양광 패널의 오염영역을 확인하고 자동으로 세척할 수 있는 자동 세척 이동형 태양광 패널 구조체를 얻을 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 발전모듈을 포함하는 태양광 패널 자동 세척장치 및 이를 이용한 태양광 패널 세척 및 발전시스템의 기술사상을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 패널 세척 및 발전시스템을 구현하기 위한 제1 실시예에 따른 발전모듈을 포함하는 태양광 패널 자동 세척장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시한 발전모듈을 포함하는 태양광 패널 자동 세척장치의 개략적인 사용상태도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발전모듈을 포함하는 태양광 패널 자동 세척장치의 일부구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 태양광 패널 세척 및 발전시스템을 이용한 세척 및 발전방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 발전모듈을 포함하는 태양광 패널 자동 세척장치 및 이를 이용한 태양광 패널 세척 및 발전시스템의 기술사상을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도시한 바와 같이, 태양광 패널 세척 및 발전시스템은 세척모듈 및 발전모듈을 포함한다.
보다 구체적으로, 세척모듈은 태양광 패널을 세척하기 위한 것으로 세척부 본체, 구동력 제공부 및 제어부를 포함한다.
세척부 본체는 회동식 본체바디와 브러시부를 포함한다. 세척부 본체는 태양광 패널에 유체를 분사하기 위한 유체분사부와, 걸레부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
회동식 본체바디는 태양광 패널의 상부에 회동가능하도록 위치된다.
브러시부는 태양광 패널의 이물질을 제거하기 위한 것으로 회동식 본체바디에 결합되어 회동식 본체바디의 회동에 따라 태양광 패널을 세척한다.
걸레부는 태양광 패널에 잔존하는 유체와 이물질을 제거하기 위한 것이다.
유체분사부는 태양광 패널에 적재된 이물질을 제거하기 위해 태양광 패널에 유체를 분사한다. 이를 위해 유체분사부는 세척수 또는 에어를 분사할 수 있고, 이를 위한 분사펌프를 포함할 수 있다.
브러시부는 이물질을 제거하기 위한 것으로, 고무소재의 판형상으로 이루어질 수 있다.
걸레부는 유체분사부를 통해 분사되어 태양광 패널에 잔존하는 유체 또는 이물질을 제거하기 위한 것이다.
구동력 제공부는 세척부 본체를 회동시키기 위한 것으로, 모터를 포함하여 이루어질 수 있다.
발전모듈은 태양광 발전모듈과 회동식 발전모듈을 포함한다.
태양광 발전모듈은 태양광 패널을 포함하고, 생성된 전기에너지는 세척모듈에 제공된다.
회동식 발전모듈은 세척모듈의 회동식 본체바디에 연결되고, 회동식 본체바디의 회동에 의해 전기를 발전시킨다. 이를 위해 발전모듈은 풍력발전기의 발전부의 기술구성을 포함하여 이루어질 수 있다.
이에 따라, 구동력 제공부는 세척부 본체를 회동시켜 태양광 패널을 세척시키고, 세척부 본체의 회동에 따라 발전모듈은 전기를 발생시킨다.
제어부는 태양광 패널의 오염영역을 센싱하는 오염영역 산출부를 포함한다.
또한, 태양광 패널은 복수의 영역으로 나뉘어져 있고, 오염영역 산출부는 태양광 패널의 각각의 영역에 대한 발전량 또는 광량정보를 이용하여 오염영역을 확인한다.
이를 위해, 제어부의 오염영역 산출부는 태양광 발전장치의 발전량 검출정보를 통해 태양광 패널의 특정 영역에 대하여 오염여부를 산출하기 위한 것으로, 광량센서 또는 발전량 검출부를 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 인접한 영역의 발전량을 비교하여 발전량이 오차범위 이상으로 작을 경우 오염영역 산출부는 해당영역이 오염된 것으로 판단한다.
제어부의 무선통신모듈을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 무선통신모듈을 통해 외부의 기상정보 및 환경정보를 수신받고 이를 이용하여 구동력 제공부를 작동시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 패널 세척시스템은 유체분사부에 유체를 제공하는 탱크를 더 포함할 수 있다.
또한, 세탁부 본체는 유체분사부 대신 흡입부를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 세탁부 본체는 카메라 모듈을 더 포함하고, 오염영역을 세척한 후에 오염영역을 촬상하여 세척정도를 확인할 수 있다. 촬상된 정보를 통해 세탁부 본체가 지나간 후에도 오염물이 잔존하는 경우 세탁부 본체는 다시 오염영역으로 회동하여 다시한번 세척작업을 수행할 수 있다.
또한, 회동식 본체바디의 회동으로 인해 조류가 태양광 패널에 앉는 것을 방지할 수 있다.
또한, 회동식 본체바디에는 led 모듈등의 발광부와 경고음 발생장치가 더 장착되어 조류를 ?i아내거나 디스플레이 장치로서 기능을 구현할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 패널 세척 및 발전시스템을 구현하기 위한 제1 실시예에 따른 발전모듈을 포함하는 태양광 패널 자동 세척장치의 개략적인 구성도이다.
도시한 바와 같이, 발전모듈을 포함하는 태양광 패널 자동 세척장치(1000)는 세척부 본체(1100), 구동력 제공부(1200) 및 발전부(1400)를 포함한다. 또한, 발전모듈을 포함하는 태양광 패널 자동 세척장치(1000)는 발전부(1400)에 연결된 풍력발전용 프로펠러(1300)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
보다 구체적으로, 세척부 본체(1100)는 방사상으로 연장된 복수의 바가 결합된 회동식 본체바디(1110)를 포함한다. 도 2는 4개의 바가 결합된 회동식 본체바디(1110)를 도시한 것이고, 2개 또는 3개의 바가 결합된 본체바디로 이루어질 수 있다.
회동식 본체바디(1110)에는 단부에 중량부(1111)가 형성되고, 태양광 패널을 향해 연장된 브러시부(1112)와 걸레부(1113)가 회동식 본체바디(1110)에 결합된다.
중량부(1111)는 세척부 본체(1100)가 회동될 경우 관성력을 제공하기 위한 것이다. 즉, 세척부 본체(1100)에 가해진 회동력이 정지될 경우 중량부(1111)의 원심력에 의해 세척부 본체(1100)는 계속 회동한다.
브러시부(1112)와 걸레부(1113)는 회동식 본체바디(1110)의 회동방향에 대하여 번갈아 결합될 수 있다.
세척부 본체(1100)에는 태양광 패널을 향해 유체를 분사하기 위한 유체분사구(1114)가 형성된다. 또한, 태양광 패널 자동 세척장치(1000)는 유체분사구(1114)에 세척수 또는 에어를 공급하는 유체공급부(미도시)를 더 포함한다.
세척부 본체(1100)는 카메라 모듈을 더 포함하고, 오염영역을 세척한 후에 오염영역을 촬상하여 세척정도를 확인할 수 있다. 촬상된 정보를 통해 세탁부 본체가 지나간 후에도 오염물이 잔존하는 경우 본체바디는 다시 오염영역으로 회동하여 다시한번 세척작업을 수행한다.
풍력발전용 프로펠러(1300)는 세척부 본체(1100)의 상부에 기립되도록 연결된다.
풍력발전용 프로펠러(1300)는 수평바디(1310), 수직날개(1320) 및 지지바(1330)를 포함한다. 지지바는 세척부 본체(1100)의 중앙부 상부에 기립되도록 연결될 수 있다. 수직날개(1320)는 바람에 의해 회동력을 제공하기 위한 것으로 일단은 수평바디에 연결되고, 타단은 회동식 본체바디(1110)에 연결된다. 또한, 수직날개(1320)는 판상으로 이루어지고 바람에 의해 회동력을 제공하기 위해 곡면을 갖도록 이루어진다.
구동력 제공부(1200)는 세척부 본체(1100)를 회동시키기 위한 것이다. 구동력 제공부는 회동식 본체바디(1110)의 중심부에 결합되어 상기 세척부 본체를 회동시킨다. 이를 위해 구동력 제공부(1200)는 모터(1210), 기어부(1220) 및 연결바(1230)를 포함한다.
모터(1210)는 회동력을 제공하고 기어부(1220)를 통해 연결바(1230)를 회동시킨다. 연결바(1230)는 회동식 본체바디(1110)에 연결된다.
발전부(1400)의 구동바(1410)는 연결바(1230)에 연결되고, 연결바(1230)에 의해 회동된다. 발전부(1400)는 구동바(1410)의 회동에 의해 발전되고 풍력발전기의 발전부로 구현될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시한 발전모듈을 포함하는 태양광 패널 자동 세척장치의 개략적인 사용상태도이다.
도시한 바와 같이, 발전모듈을 포함하는 태양광 패널 자동 세척장치(1000)는 태양광 패널(100)에 결합된다.
보다 구체적으로, 태양광 패널(100)의 상부에 세척부 본체(1100)가 위치되고, 구동력 제공부(1200)와 발전부(1400)는 태양광 패널(100)의 하부에 위치된다.
세척부 본체(1100)는 태양광 패널(100)의 중심부에 위치되고, 상기 구동력 제공부는 상기 세척부 본체(1100)의 중심부에 결합되어 상기 세척부 본체를 회동시킨다.
또한, 세척부 본체(1100)의 브러시부(1112)와 걸레부(1113)는 태양광 패널(100)에 접하도록 위치된다. 세척부 본체(1100)의 유체분사구(1114)는
태양광 패널을 향해 유체가 분사되도록 회동식 본체바디(1110)에 결합된다.
상기한 바와 같이 이루어지고, 구동력 제공부(1200)를 통해 회동식 본체바디(1110)를 회동시킬 경우 브러시부(1112)와 걸레부(1113)는 태양광 패널을 세척한다.
또한, 회동식 본체바디(1110)의 유체분사구(1114)는 태양광 패널을 향해 세척수를 분사한다. 이에 따라 태양광 패널의 세척력은 향상되고, 태양광 패널에 잔존하는 세척수는 걸레부(1113)에 의해 제거되어 발전량 저하를 방지할 수 있다.
다음으로 카메라 모듈은 오염영역을 세척한 후에 오염영역을 촬상하여 세척정도를 확인하고, 촬상된 정보를 통해 본체바디가 지나간 후에도 오염물이 잔존하는 경우 세탁부 본체는 다시 오염영역으로 회동하여 다시한번 세척작업을 수행한다.
회동식 본체바디(1110)가 회동될 경우, 발전부의 구동바(1410)는 구동력 제공부의 연결바(1230)에 의해 회동되고 구동바(1410)의 회동력에 의해 발전부(1400)는 전기를 발전시킨다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발전모듈을 포함하는 태양광 패널 자동 세척장치의 일부 구성도이다.
도시한 바와 같이, 회동식 본체바디(1110)는 보조바디(1110a)를 더 포함한다. 보조바디(1110a)는 회동식 본체바디(1110)를 통해 세척할 수 없는 태양광 패널의 블랙영역(B)을 추가로 세척하기 위한 것이다.
또한, 보조바디(1110a)는 회동식 본체바디(1110)의 단부에 인출가능하도록 결합될 수 있다.
또한, 보조바디(1110a)는 회동식 본체바디(1110)의 단부에 회동가능하도록 결합될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 태양광 패널 세척 및 발전시스템을 이용한 세척 및 발전방법을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도시한 바와 같이, 자동 세척 이동형 태양광 패널 구조체를 이용한 세척방법은 태양광 패널의 영역 분할단계와, 영역에 대한 발전량 산출단계와, 오염여부 검출단계와, 오염여부 세척단계를 포함한다.
태양광 패널의 영역 분할단계는 태양광 패널을 복수의 영역으로 분할하는 단계이다.
영역에 대한 발전량 산출단계는 분할된 복수의 영역에 대하여 실시간으로 발전량을 산출하는 단계이다.
오염여부 검출단계는 분할된 복수의 영역에 대한 발전량을 통해 실시간으로 오염여부를 검출하는 단계이다. 즉, 인접한 영역의 발전량을 비교하여 발전량이 오차범위 이상으로 작을 경우 오염영역 산출부는 해당영역이 오염된 것으로 판단한다.
오염영역 세척단계는 오염영역에 대하여 본체바디를 회동시켜 오염영역을 세척한다.
즉, 오염영역을 실시간으로 확인하고 본체바디는 오염영역으로 이송하고, 유체분사부는 유체를 분사하고, 브러시부와 걸레부는 태양광 패널의 잔존 유체 또는 이물질을 제거한다.
이에 따라, 오염영역에 대하여 실시간으로 세척이 가능하게 될 뿐만 아니라 넓은 면적의 태양광 패널을 효과적으로 세척하고, 항상 균일한 발전량을 얻을 수 있게 된다.
또한, 태양광 패널 세척 및 발전시스템을 이용한 세척 및 발전방법은 회동식 본체바디의 회동력에 의해 발전하는 발전단계를 더 포함한다.
발전단계는 풍력 검출 및 구동력 산출단계와, 구동력 제공부 작동단계를 더 포함한다.
보다 구체적으로 풍력 검출 및 구동력 산출단계는 회동식 본체바디를 향하는 풍력을 검출하고, 소정속도 이상인 경우 본체바디를 회동시키기 위한 구동력을 산출한다.
구동력 제공부 작동단계는 풍력 검출 및 구동력 산출단계를 통해 산출된 구동력으로 구동력 제공부를 작동시켜 본체바디를 회동시키고 본체바디의 회동에 의해 회동식 발전모듈은 전기를 발생시킨다.
즉, 본체바디의 회동속도와 풍력을 비교하여 구동력 제공부를 작동시켜 본체바디를 회동시키고 이를 통해 회동식 발전모듈을 통해 전기를 발전시킬지를 판단한다.
또한, 태양광 패널 세척 및 발전시스템을 이용한 세척 및 발전방법은 본체바디의 회동속도 검출와 구동력 제공부 작동단계를 더 포함할 수 있다.
본체바디의 회동속도 검출와 구동력 제공부 작동단계는 본체바디의 회동속도를 실시간으로 검출하고 회동식 발전모듈을 통해 발전가능한 회동력을 제공한다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 태양광 패널
1000: 태양광 패널 자동 세척장치
1100: 세척부 본체
1110a: 보조바디
1110: 본체바디
1111: 중량부
1112: 브러시부
1113: 걸레부
1114: 유체분사구
1200: 구동력 제공부
1210: 모터
1220: 기어부
1230: 연결바
1300: 풍력발전용 프로펠러
1310: 수평바디
1320: 수직날개
1330: 및 지지바
1400: 발전부
1410: 구동바

Claims (6)

  1. 회동식 본체바디와 상기 회동식 본체바디에 결합된 브러시부를 포함하는 세척부 본체와, 상기 세척부 본체를 회동시키는 구동력을 제공하는 구동력 제공부를 포함하는 세척모듈; 및
    태양광 패널을 포함하는 태양광 발전모듈을 포함하고 상기 세척모듈에 전기를 공급하는 발전모듈을 포함하고,
    상기 회동식 본체바디는 방사상으로 연장된 복수의 바가 결합되어 이루어지고 상기 태양광 패널의 중심부에 위치되고, 상기 브러시부는 상기 태양광 패널에 접하도록 위치되고,
    상기 구동력 제공부는 상기 회동식 본체바디의 중심부에 결합되어 상기 세척부 본체를 회동시키고, 상기 구동력 제공부는 상기 태양광 패널의 하부에 위치되는
    태양광 패널 세척 및 발전시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전모듈은 상기 세척모듈의 회동식 본체바디에 연결되고, 회동식 본체바디의 회동에 의해 전기를 발전시키는 회동식 발전모듈을 더 포함하는
    태양광 패널 세척 및 발전시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회동식 본체바디는 단부에 중량부가 형성되고,
    상기 회동식 본체바디에는 상기 브러시부가 상기 태양광 패널을 향해 연장되도록 결합되고, 상기 태양광 패널을 향해 세척수를 분사하는 유체분사구가 상기 회동식 본체바디에 형성된
    태양광 패널 세척 및 발전시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 세척부 본체의 상부에 기립되도록 연결된 풍력발전용 프로펠러를 더 포함하는
    태양광 패널 세척 및 발전시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중에서 어느 한 항에 따른 태양광 패널 세척 및 발전시스템을 이용한 태양광 패널 세척방법으로서,
    태양광 패널을 복수의 영역으로 분할하는 태양광 패널의 영역 분할단계;
    상기 분할된 복수의 영역에 대하여 실시간으로 발전량을 산출하는 영역에 대한 발전량 산출단계;
    분할된 복수의 영역에 대한 발전량을 통해 실시간으로 오염여부를 검출하는 오염여부 검출단계; 및
    상기 오염여부를 검출을 통해 확인된 오염영역에 대하여 회동식 본체바디를 회동시켜 오염영역을 세척하는
    오염여부 세척단계를 포함하는
    태양광 패널 세척 및 발전시스템을 이용한 태양광 패널 세척방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 회동식 본체바디의 회동력에 의해 발전하는 발전단계를 더 포함하는
    태양광 패널 세척 및 발전시스템을 이용한 태양광 패널 세척방법.
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