KR20030065098A - 주택의 직·교류 조명장치를 위한 창문형 솔라 라이팅시스템 - Google Patents

주택의 직·교류 조명장치를 위한 창문형 솔라 라이팅시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 발전을 이용한 직·교류 조명등용 창문형 솔라 라이팅 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 주택 및 아파트에 사용되는 직·교류 조명시설에 전원공급을 주목적으로, 특히 솔라보드를 주택의 창문 및 아파트의 베란다에 벽부형으로 설치하고 세대분전반 위치에 솔라 라이팅 판넬을 설치하여 무순단, 무정전의 전원을 공급토록하는 직·교류 조명등용 창문형 솔라라이팅 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 한국전력에서 전원을 인입하지 않고 독립형 전원을 사용하는 것으로 창문형 솔라라이팅 시스템를 이용하여 24시간 조명전원으로 공급할 수 있도록 고안된 것으로서 특히, 소전력, 장수명의 직류 12V LED조명장치 등에 전원을 공급하는 장치에 관한 것이다.

Description

주택의 직·교류 조명장치를 위한 창문형 솔라 라이팅 시스템 {AC/DC Solar Lighting System for the Apartment and House}
본 발명은 주택의 직·교류조명장치를 위한 창문형 솔라 라이팅 시스템에 관한 것으로서, 일반적인 주택 및 아파트에 사용되는 조명시설 특히, 소전력, 장수명으로 각광 받고 있는 직류 12V LED조명장치 등의 전원공급을 주 목적으로 솔라보드를 주택의 창문 및 아파트의 베란다에 벽부형으로 설치하고 세대분전반 위치에 솔라 라이팅 판넬을 설치하여 무순단, 무정전 전원을 사용할 수 있도록 하는 직·교류 조명등용 창문형 솔라라이팅 시스템에 관한 것이다.
도1은 종래의 계통연계형 태양광 발전 시스템의 블록도이다.
도1에 도시한 바와 같이 기존의 태양광 발전 시스템은 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 솔라보드(10)를 주택의 지붕위에 설치하여 필요한 용량에 맞게 태양전지쎌을 직병렬 연결하여 인버터(11)로 직류전압을 교류전압으로 변환후 축전지(15)에 전기를 저장한다. 레귤레이터(12)는 필요한 직·교류 정전압을 유지하기 위하여 필요하며 승압기(13)로 승압하여 교류 220V로 주택(14)부하에 전원을 공급하는 장치로 구성된다. 또한 정전대비용 계통연계형 태양광 발전 시스템은 솔라보드에서 축척된 잉여전력이 발생할 때 한국전력으로 전기를 되돌리는 시스템으로 구성되어 있다. 이러한 장치들은 솔라보드의 PV(Photo-Voltaic)전압이 13.5V이상이 되어야 하고 조도는 약10,000Lux이상이 되어야하는 외부환경 조건이 필요하게 되며 기상조건이 열악한 경우는 충전이 불가능한 사용상의 제약이 있다.
또한 사용되는 부하는 교류로 직류전압과 교류전압의 변환에 필요한 인버터의 사용으로 인한 고조파 문제 및 변환손실이 발생하게 되며 레귤레이터에서는 축전지와 태양전지에서 입력된 전압을 균등하게 유지하는 직류 정전압과 교류 부하로 출력되는 교류 정전압의 2-모드가 구성되어야 한다.
현재 사용되는 솔라모듈은 100(L)*100(W)를 기준으로 제작되어 1Cell을 형성하고 있으며 용량은 0.5V-3A로 직병렬 연결하여 사용 되어진다. 50Watt를 기준으로 1Cell당 0.5V-3A=1.5W로 36Cell을 정형화하여 36Cell*1.5W=54W로 약간의 손실을 고려하여 50W로 사용하는데 설치 면적은 약 1m(L)*0.6m(W)=0.6㎡의 면적을 필요로 하고 이는 0.012㎡/w이다.
가정용 전력 3Kw를 연속적으로 태양전지를 이용하여 전원이 공급되어야 한다면 50W짜리 60매가 필요하며 면적은 0.012㎡*3,000w=36㎡ 필요하다. 이것은 솔라보드를 실제로 설치할 경우의 여유간격을 고려치 않았으며 또한 기상조건이 만족할 경우에만 가능하므로 실질적 배치에서는 더 큰 공간을 요구한다. 이는 실용적으로 외부환경 및 설치조건에 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 소전력 장치에 직접 직·교류를 공급하는 무순단, 무정전의 신뢰성 및 고효율화가 가능한 시스템을 구성하여 소전력, 장수명의 직류 12V LED조명등에 전원공급을 주목적으로 설치하며 부가적으로 교류 220V 조명시설을 사용할 수 있는 에너지 절약 및 무정전의 전원공급에 그 목적이 있다.
본 발명의 주택의 직·교류 조명장치를 위한 창문형 솔라 라이팅 시스템은 계통전원과 별도의 공급전원을 유지하며 직류 조명장치의 사용전원이 핵심이 되므로 기존 구성의 인버터 및 승압장치를 필요최소 용량으로 설정해 기기 자체의 전력손실 경감과 고조파의 문제 등을 축소시키며 최근 부각되고 있는 소전력, 장수명의 직류 12V LED조명장치에 전원을 공급할수 있도록 하고 축전지의 충전상태를 점검할 수 있는 축전지 콘트롤러를 부가하여 충방전의 상태표시, 축전지의 농도확인, 충방전 제어, 과충전방지의 역활을 하고 인버터를 레귤레이터의 부하측에 설치하여 레귤레이터는 직류 정전압만 유지할 수 있는 1-모드 시스템으로 하고 직류 전원을 직접 공급할 수 있는 솔라보드를 창문형으로 설치하는 것으로 주택의 직·교류 조명장치등에 전원을 공급하도록 구성하는 시스템이다.
도 1은 종래의 계통 연계형 태양광 시스템의 블럭도
도 2는 본 발명의 주택의 직·교류 조명장치를 위한 창문형 솔라 라이팅 시스템
이하에서 도면을 참조하여 본 고안을 보다 상세히 설명하며 아울러 종래와 다른 번호를 표기한다.
도2는 본 발명의 구성도로서, 도시한 바와같이 주택의 직·교류 조명장치의 전원공급을 위한 창문형 솔라라이팅 시스템은 최근 조명변화의 패턴에 맞춰 소전력 장수명의 직류12V LED조명장치에 전원 공급을 주목적이며 부가적으로 교류 220V조명등에도 전원을 공급토록하는 시스템이다. 태양의 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 솔라쎌(20), 전력을 저장하였다가 야간에 사용할 수 있도록 하는 축전지(21), 상기 장치들에 의해 입력된 불균일 전압을 정전압으로 유지하는 직류 레귤레이터(22), 과충전 및 부족충전의 상태를 판별토록하는 축전지 콘트롤러(23), 교류 사용시 직류를 교류로 변환하는 인버터(24), 변환된 교류를 승압하는 승압장치(25), 직류 12V LED조명장치(27) 및 배선용차단기(26)와 교류 220V 조명등(28)및 누전차단기(29)로 구성된다.
이하 전술한 구성의 주택의 직·교류 조명장치를 위한 창문형 솔라라이팅 시스템의 동작 과정을 설명한다.
주택의 직·교류 조명장치를 위한 창문형 솔라라이팅 시스템은 솔라보드(20)를 주택 및 아파트 베란다에 벽부형으로 설치하고 솔라보드에서 입력된 전압은 직류용 레귤레이터(22)를 통하여 축전지(21)와 연결되며 배선용차단기(26)를 거쳐 직류 조명등(27)에 전원이 공급된다. 또한 직류용 레귤레이터 후단에 직/교류 변환용 인버터(24)를 설치하고 축전지의 충방전 상태표시, 축전지의 농도확인, 충방전 제어, 과충전방지의 역활을 하는 축전지 콘트롤러(23)를 설치한다. 교류220V 전원공급은 상기 직류 레귤레이터(22)를 거쳐 직/교류 변환용 인버터(24)를 거쳐 승압기(25)에 의해 승압되고 누전감지 장치인 ELB(29)를 거쳐 부하(28)에 공급된다. 도3은 솔라라이팅 판넬(30)로 기존의 단위세대 분전반 위치에 설치하거나 신규로 제작하여 설치할 수 있도록 콤팩트화 한것이다.
본 발명의 주택의 직·교류 조명장치를 위한 창문형 솔라라이팅 시스템은 현재 사용되고 있는 교류 220V 조명이 소전력, 장수명의 직류12V LED조명등으로 활성화 될것에 대비한 시스템으로 동일한 밝기 대비 LED조명등과 백열등과의 전력소비량은 약1/10이하이며 수명은 약30배 이상 길다.
상술한 바와같이 본 발명은 태양광 발전을 이용한 직·교류 조명등용 창문형 솔라 라이팅 시스템에 관한 것으로 특히, 소전력, 장수명의 직류 12V LED 조명장치 전원용으로 공급되어 직류 조명등에 직/교류 인버터를 사용 하지않아 손실을 감소할수 있고 또한 태양전지쎌의 전압이 직류 0V∼14V이므로 정전압 직류 레귤레이터에 의해 직접 조명등에 전압을 공급할수 있어 직/교류에서 교/직류로 변화하는 이중 손실을 경감시킬 수 있다.
본 발명은 솔라보드 50W 한장을 협소한 면적의 아파트 및 베란다 등에 벽부형으로 설치하여 실용적인 조명전원으로 공급할 수 있으며 기존 아파트에도 세대 분전반의 위치에 솔라라이팅 판넬을 설치하여 사용할 수 있는 경제성 및 신뢰성에서 매우 실용적인 시스템이다.

Claims (2)

  1. 주택의 직·교류 조명장치를 위한 창문형 솔라 라이팅 시스템에서 주택 및 아파트 베란다에 벽부형 솔라보드를 설치하고 입력된 전압은 정전압 유지를 위한 직류용 레귤레이터를 설치하여 직류부하는 배선용 차단기를 통하여 부하에 공급되고 교류부하는 인버터와 승압기 및 누전차단기를 통해 부하에 공급되는 장치와 이를 수납할 수 있는 솔라라이팅 판넬 장치
  2. 축전지의 충방전 상태표시, 축전지 농도 상태표시, 충방전 제어, 과충전 방지의 기능을 수행하는 축전지 콘트롤러 장치
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