KR20100078011A - Solar array caring apparatus moving on track with reciprocation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양광발전 어레이{array}의 세척과 냉각 또는 제설을 위해 태양광발전 어레이을 향해 물제트{water jet}를 분사하는 노즐이 태양광발전 어레이와 평행하게 놓여진 궤도 위를 왕복 이동하는 것을 특징으로 하는 구조를 제공한다. The present invention is characterized in that a nozzle for spraying a water jet toward a photovoltaic array for cleaning and cooling or snow removal of the photovoltaic array {array} reciprocates over an orbit placed parallel to the photovoltaic array. It provides a structure.
태양광발전이란, 태양 빛이 태양전지{Solar Cell}에서 직접 전기로 변환되는 발전형태를 말한다. 태양광발전 모듈은 태양전지가 직렬 연결된 집합체로 태양광발전의 실질적인 기본 발전 단위이며, 이러한 태양광발전 모듈의 집합체를 태양광발전 어레이{array}라고 일컫는다. 태양전지의 발전 원리는 광기전력 효과(Photovoltaic effect)를 이용한 것으로, 실리콘 결정 위에 n형 도핑을 하여 p-n접합을 한 태양전지에 태양광을 조사하면 광 에너지에 의해 전자-정공에 의한 기전력이 발생하게 되는 것을 광기전력 효과라고 한다. 예컨대, 외부에서 빛이 태양광 모듈에 입사되었을 때, p형 반도체의 전도대(conduction band)의 전자(electron)가 입사된 광에너지에 의해 가전자대(valance band)로 여기되고, 이렇기 여기된 전자는 p형 반도체 내부에 한 개의 전자-정공쌍(EHP:electron hole pair)를 형성하게 되며, 이렇게 발생된 전자-정공쌍 중 전자는 p-n 접합 사이에 존재하는 전기장(electron field)에 의해 n형 반도체로 넘어가게 되어 외부에 전류를 공급하게 된다.Photovoltaic power generation refers to a form of power generation in which solar light is directly converted into electricity in a solar cell. The photovoltaic module is an assembly of solar cells connected in series and is a substantial basic power generation unit of photovoltaic power generation. Such a photovoltaic module assembly is called a photovoltaic array. The principle of solar cell power generation is based on the photovoltaic effect. When solar light is irradiated to a pn-junction solar cell with n-type doping on a silicon crystal, electromotive force generated by electron-holes is generated by light energy. This is called the photovoltaic effect. For example, when light is incident on the photovoltaic module from outside, electrons in the conduction band of the p-type semiconductor are excited to a valence band by the incident light energy. Is an electron-hole pair (EHP) in the p-type semiconductor, and the electrons in the electron-hole pair generated are n-type semiconductors by an electric field existing between pn junctions. It passes to and supplies current to the outside.
현재 상용화된 태양전지는 주로 실리콘 계열의 태양전지이다. 비록 실리콘은 태양전지의 최적 재료는 아니지만, 기존의 반도체 공정으로 쉽게 대량생산이 가능하기 때문에 지난 30-40년간의 연구개발과 실증을 거쳐 태양전지의 주력으로 자리잡았다. 현재 다결정 실리콘 태양전지의 발전효율은 16~18% 이며, 단결정 실리콘 태양전지의 발전효율은 22~24% 정도이다.Currently commercialized solar cells are mainly silicon-based solar cells. Although silicon is not an optimal material for solar cells, it can be easily mass-produced by the conventional semiconductor process, and thus, has been established as the main force of solar cells after 30-40 years of research and development and demonstration. Currently, the power generation efficiency of polycrystalline silicon solar cells is 16-18%, and the power generation efficiency of single crystal silicon solar cells is about 22 ~ 24%.
태양광발전은 화석원료를 바탕으로 하는 기존 에너지원과는 달리 지구 온난화를 유발하는 온실가스 배출, 소음, 환경파괴 등의 위험성을 초래하지 않는 청정 에너지원이며 무궁무진한 태양광을 바탕으로 하기 때문에 고갈의 염려도 없다. 태양에너지의 이용 가능량은 2005년 기준 전 세계 연간 에너지 소요량의 2,890배이며 입지조건이 여타 풍력이나 해수력과 달리 장소의 제약이 없다. 탄소 배출량이 기후변화를 야기하고, 교토협약 등에 따른 국제적 공조가 이루어지면서 지속가능한 녹색성장의 대안으로 태양광발전은 주목받고 있다. 기술혁신에 따른 원가절감과 효율성 제고로 태양광발전 단가가 1990년대 초반에 비해 2008년 현재 1/3 이상 하락하였으나, 아직 화석연료 대비 태양광발전 단가는 7~8배에 달하고 있다. 따라서 현재 태양광발전 기술의 가장 중요한 이슈는 발전 효율 향상을 통한 발전단가 하락이다. Unlike conventional energy sources based on fossil raw materials, photovoltaic power generation is a clean energy source that does not cause the risks of greenhouse gas emissions, noise, and environmental degradation that cause global warming, and is depleted because it is based on infinite solar power. There is no worry. The availability of solar energy is 2,890 times the global annual energy requirement as of 2005, and its location is unconstrained, unlike other wind and sea power. As carbon emissions cause climate change and international cooperation under the Kyoto Convention, etc., photovoltaic power generation is attracting attention as an alternative to sustainable green growth. Although the cost of photovoltaic power generation has fallen by more than one-third in 2008 compared to the early 1990s due to cost reduction and efficiency improvement due to technological innovation, the cost of photovoltaic power generation compared to fossil fuels is still 7-8 times higher. Therefore, the most important issue of the current photovoltaic technology is the reduction of the unit cost through the improvement of power generation efficiency.
실리콘 P-N 접합 다이오드는 온도가 상승할수록 광기전력이 감소하는 특성을 갖는다. 1960년대 미국 프린스턴 대학의 위속키{Joseph J. Wysocki}와 라파포트{Paul Rappaport}의 연구를 필두로 이미 여러 연구자들을 통해 이와 같은 온도특성이 확인되었다. 온도 상승으로 인한 기전력{O.C.V(open circuit voltage)}의 감소는 태양광발전 모듈의 온도 상승에 따른 태양전지의 출력 감소를 의미한다. 따라서 하절기와 같은 일사량이 많은 환경조건에서 발전효율을 높게 유지하려면 태양광 발전 모듈의 냉각이 출력향상에 도움이 된다. [문헌 1] Joseph J.W., Paul R. Effect of Temperature on Photovoltaic Solar Energy Conversion, 1959, J. of Applied Physics Vol.31,571-578.Silicon P-N junction diodes are characterized in that the photovoltaic power decreases with increasing temperature. In the 1960s, several researchers have already confirmed this temperature, starting with the work of Joseph J. Wysocki and Paul Rappaport of Princeton University. The decrease in the electromotive force {O.C.V (open circuit voltage)} due to the temperature rise means that the output of the solar cell according to the temperature rise of the photovoltaic module. Therefore, in order to maintain high power generation efficiency under high insolation conditions such as summer season, cooling of the photovoltaic module helps to improve output. Joseph J.W., Paul R. Effect of Temperature on Photovoltaic Solar Energy Conversion, 1959, J. of Applied Physics Vol. 31,571-578.
태양광발전 출력은 계절별 집광량과 평균온도의 변화에 따라 변동성을 갖는다. 최대 집광량을 기록하는 여름보다는 오히려 봄, 가을에 태양광발전 출력이 최대값을 나타내는데, 이것은 여름철 과다 일사량에 의한 태양광발전 모듈의 과열로 인해 발생하는 출력저하에 기인한다. PV output fluctuates with changes in seasonal concentration and average temperature. Rather than summer, when the maximum concentration is recorded, the photovoltaic output shows the maximum value in spring and autumn, which is due to the decrease in output caused by overheating of the photovoltaic module due to excessive solar radiation in summer.
태양광발전의 출력을 저하시키는 다른 요소로써, 표면의 오염에 의한 광투과도 하락이 제시될 수 있다. 일반적으로 넓은 면적을 차지하는 태양광발전 어레이는 외부환경에 장시간 노출되어 황사, 비산먼지, 새의 오물 등의 오염물질들에 의해 표면의 투명도가 감소하게 된다. 이로 인한 발전 효율의 감소는 평균 약 10% 에 이른다. [문헌 2] H. Haeberlin and J.D. Graf, Gradual Reduction of PV Generator Yield due to Pollution, 1998, 2nd World Conference on Photovoltaic Solar Energy Conversion, Vienna, Austria As another factor that lowers the output of photovoltaic power generation, a decrease in light transmittance due to surface contamination may be suggested. In general, a large area photovoltaic array is exposed to the external environment for a long time, the surface transparency is reduced by contaminants such as yellow dust, scattering dust, bird dirt. The resulting reduction in power generation efficiency averages about 10%. 2 H. Haeberlin and J.D. Graf, Gradual Reduction of PV Generator Yield due to Pollution, 1998, 2nd World Conference on Photovoltaic Solar Energy Conversion, Vienna, Austria
동절기에는 태양의 일중고도가 낮아 태양광발전 출력이 저하된다. 또한 동절기 강설로 인한 적설로 인해 동절기 태양광발전 출력을 급락시킨다. 그러나 추운 날씨에 인력으로 눈을 치우는 일은 비용이 많이 들고, 태양광발전 모듈 표면 유리의 파손 위험이 있으며, 지붕이나 옥상에 설치된 태양광발전 어레이의 제설작업은 위험하다. In winter, the solar altitude is low and the solar power output is reduced. In addition, snowfall caused by winter snowfall drastically reduces the solar PV output in winter. However, removing snow from manpower in cold weather is expensive, risks of surface glass breakage of photovoltaic modules, and snow removal of photovoltaic arrays installed on roofs or rooftops is dangerous.
이러한 상기 문제점들에 대응하기 위해 태양광발전 모듈의 냉각과 세척에 관련된 태양광발전 모듈 관리 기술들이 기존에 제시된 바 있다. 이 기술들은 대략적으로 3가지로 분류가 가능한데, 첫째 태양광발전 모듈의 냉각에만 초점을 맞춘 기술, 둘째 태양광발전 모듈의 냉각과 세척을 동시에 구현할 수 있는 기술, 그리고 마지막으로 태양광발전 모듈의 세척에 초점을 맞춘 기술들로 구분된다. 상기 방식들을 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.In order to cope with these problems, photovoltaic module management techniques related to cooling and cleaning of the photovoltaic module have been proposed. These technologies can be roughly classified into three categories: first, focusing on cooling of the photovoltaic module, second, enabling simultaneous cooling and cleaning of the photovoltaic module, and finally cleaning of the photovoltaic module. It is divided into technologies that focus on. The above schemes are described in more detail as follows.
첫째, 태양광발전 모듈의 냉각에만 초점을 맞춘 기술은 태양광발전 모듈의 후면에 냉매가 흐르는 핀튜브를 장착시켜는 방식과 태양광발전 모듈 후면에 냉매를 넣고 온도변화에 따라 증발과 응축을 반복하며 태양광발전 모듈을 냉각하는 방식이 있다. [문헌 3]JP 1998321890, (HITACHI CHEM CO LTD) 1998.12.4, [문헌 4] JP 1989148037, (HITACHI LTD), 1989.6.9. 둘째, 태양광발전 모듈의 냉각과 세척을 동시에 구현할 수 있는 기술은 태양광발전 모듈 상부에서 물을 흘려주는 방식이다. [문헌 5] DE10028093 (MUELLER FRIEDRICH UDO) 2001.12.13. [문헌 6] JP59150484 (TOKYO SHIBAURA ELECTRIC CO) 1984.8.28, [문헌 7] KR20-2007-0001305 (김경숙, 김인찬) 2007.12.20. 육안에 의한 확인을 통해 또는 태양광발전 모듈의 오염도를 감지하는 센서를 이용해 전기적 신호를 발생시켜 물을 태양광발전 모듈 표면으로 뿌려주어 중력을 이용해 흘러내려 보낸다. 이 때 태양광발전 모듈 표면에서 살수된 물이 증발하면서 부수적인 냉각효과를 얻을 수 있다.First, the technology focused only on the cooling of the photovoltaic module is equipped with a fin tube through which refrigerant flows on the back of the photovoltaic module, and the refrigerant is put on the back of the photovoltaic module and repeated evaporation and condensation according to the temperature change. And there is a way to cool the photovoltaic module. [Document 3] JP 1998321890, (HITACHI CHEM CO LTD) 1998.12.4, [Document 4] JP 1989148037, (HITACHI LTD), 1989.6.9. Second, a technology that can simultaneously cool and wash the photovoltaic module is a method of flowing water from the top of the photovoltaic module. Document 5 DE10028093 (MUELLER FRIEDRICH UDO) 2001.12.13. [Document 6] JP59150484 (TOKYO SHIBAURA ELECTRIC CO) 1984.8.28, [Document 7] KR20-2007-0001305 (Kim Kyung-sook, Kim In-chan) 2007.12.20. Through visual confirmation or by using a sensor to detect the pollution level of the photovoltaic module, electric signals are generated and water is sprayed onto the surface of the photovoltaic module and flowed down using gravity. At this time, the water sprinkled on the surface of the photovoltaic module can obtain an additional cooling effect.
셋째, 태양광발전 모듈의 세척에 주초점을 맞춘 기술은 브러쉬 또는 고무 와이퍼 등의 세척도구를 이용하여 물리적으로 오염물질을 제거하는 방식이다. [문헌 8] WO 2008014760 A2 (HETTINGER, GERD), 2008.02.07, [문헌 9] JP2002273351 (HINO JUSHI KK), [문헌 10] DE202006003697U (SCHULZ EBERHARD), 2006.5.4, [문헌 11] DE102005007200 (BAUMGARTNER HANS) 2006.8.17, [문헌 12] WO2004091816 (INST JUFT UND KAELTETECHNIK GG) 2004.10.28. Third, the technology focusing on the cleaning of the photovoltaic module is a method of physically removing contaminants using a cleaning tool such as a brush or a rubber wiper. Document 8 WO 2008014760 A2 (HETTINGER, GERD), 2008.02.07, Document 9 JP2002273351 (HINO JUSHI KK),
태양광발전 모듈에 그림자가 드리우면 단순히 그림자가 드리운 면적만큼의 출력하락이 발생하는 것뿐만 아니라, 역기전력이 발생하여 출력이 급격히 저하되게 된다. 이러한 현상을 열점현상{Hot Spot Effect}이라고 일컬으며, 열점현상을 완화시키기 위해 바이패스 다이오드를 설치한다. 따라서 태양광발전 모듈에는 일부라도 그림자가 드리우지 않도록 하는 것이 고출력을 유지하는데 바람직하다.When the shadow is cast on the photovoltaic module, not only the output drop occurs as much as the shadowed area, but also the back electromotive force is generated, and the output is drastically lowered. This phenomenon is called hot spot effect, and a bypass diode is installed to alleviate the hot spot phenomenon. Therefore, it is desirable to maintain a high output so that at least part of the photovoltaic module does not cast shadows.
본 발명은 태양광발전 모듈 표면의 세척과 냉각 또는 제설작용을 수행할 수 있는 방법으로써 물 충돌제트{water impinging jet}를 제공한다. 충돌제트는 유체로부터 충돌면으로의 열전달이나 물질전달 효과가 뛰어나다. 이런 이유로 유리판의 불림{tempering}, 금속판의 풀림{annealing}, 섬유제품의 건조, 가스터빈 엔진에서 가열부의 냉각 및 항공기 시스템에서의 결빙제거 등에 많이 사용되고 있다. [문헌 13] INCROPERA, FUNDAMENTALS OF HEAT AND MASS TRANSFERThe present invention provides a water impinging jet as a method that can perform the cleaning and cooling or snow removal of the photovoltaic module surface. Impingement jets have excellent heat and mass transfer effects from the fluid to the impingement surface. For this reason, it is widely used for tempering of glass plates, annealing of metal plates, drying of textile products, cooling of heating parts in gas turbine engines and freezing of ice in aircraft systems. Document 13 INCROPERA, FUNDAMENTALS OF HEAT AND MASS TRANSFER
종래의 태양광발전 모듈 또는 태양광발전 어레이는 장시간 외기에 노출된 채로 그냥 방치되어 왔다. 따라서 과열 또는 오염, 적설 등의 요인으로 인해 발전출력이 감소하는 현상이 발생해 왔다. 태양광발전의 보급,확산이 가속화되면서, 태양광발전의 출력향상이 중대한 현안으로 여겨지고 있다. 기존의 태양광발전 모듈 냉각 기술들은 태양광발전 모듈의 세척과 제설에 있어서는 효과가 없고, 물 이외의 냉매를 사용할 경우의 추가적인 환경오염의 위험을 내포한다. 태양광발전 모듈의 냉각과 세척을 동시에 구현할 수 있는 기존의 기술들은 우선적으로 세척에 중점을 두고 있으나, 수압이 낮은 물을 상부에서 흘려주는 것만으로는 자연강수 이상의 세척효과를 기대할 수가 없으며, 태양광발전 모듈의 설치각도와 오염물질의 표면분포 위치에 따라 표면 전체에 대한 고른 세척과 냉각이 어렵다는 단점을 갖는다. 또한 하나의 관으로부터 여러 노즐을 통해 물이 분배되는 기존 기술의 경우에는 각 노즐로 균일한 물의 분배가 이루어지기 어려워 다수의 태양광발전 모듈로 구성된 태양광발전 어레이 전체 면적에 대한 고른 세척과 냉각 효율이 감소한다. 열전달 측면에서도 단순한 물의 증발로 인한 냉각효과는 중력방향으로 흘러내리는 물이 태양광 표면에 오래 머무를 수 없다는 점에서 실효성이 떨어지며, 따라서 충분한 냉각을 위해 많은 양의 물을 오랜 시간 뿌려줘야 하는 단점이 발생한다.Conventional photovoltaic modules or photovoltaic arrays have just been left exposed to outside air for a long time. Therefore, a phenomenon in which the power generation output decreases due to factors such as overheating or pollution and snowfall has occurred. As the spread and diffusion of photovoltaic power generation is accelerated, the output improvement of photovoltaic power generation is considered to be a significant issue. Conventional photovoltaic module cooling technologies are ineffective in cleaning and snow removal of photovoltaic modules, and present additional risks of environmental pollution when refrigerants other than water are used. Existing technologies that can simultaneously cool and wash solar power modules are primarily focused on cleaning.However, by simply flushing water with low water pressure from the top, it is impossible to expect a cleaning effect beyond natural precipitation. According to the installation angle of the power generation module and the surface distribution position of the contaminants, it is difficult to evenly wash and cool the entire surface. In addition, in the case of the existing technology in which water is distributed from one pipe through several nozzles, it is difficult to uniformly distribute water to each nozzle, so that even washing and cooling efficiency of the entire area of the photovoltaic array including a plurality of photovoltaic modules This decreases. In terms of heat transfer, the cooling effect due to simple evaporation of water is less effective in that the water flowing in the direction of gravity cannot stay on the surface of the solar cell for a long time. do.
마지막으로 태양광발전 모듈의 세척에 주 초점을 맞춘 기존 기술들은 브러쉬나 고무와 같은 세척도구가 물리적인 운동, 특히 왕복 회전운동 등을 태양광발전 모듈의 표면에 지속적으로 수행함으로써 태양광발전 모듈의 표면 유리에 흠집을 낼 수 있다. 또한 세척도구에 있어서 반복적인 작동으로 인한 마모와 오염, 하절기의 과열, 동절기의 동결 등으로 인한 내구성 저하 등의 이유로 일정 시간 뒤에는 추가적인 설치비용이 따르는 세척도구의 교체가 불가피하다. 특히, 태양광발전 모듈이 집합된 태양광발전 어레이의 넓은 면적을 대상으로 처리해야 하는 경우, 주변장치 설비가 태양광발전 모듈 프레임에 무리를 줄 정도로 중후장대해지는 단점이 발생한다. Lastly, existing technologies focused mainly on cleaning the solar power module have been performed by cleaning tools such as brushes and rubbers that continuously perform physical movements, especially reciprocating rotation, on the surface of the solar power module. It may scratch the surface glass. In addition, it is inevitable to replace the cleaning tool after additional time due to wear and contamination due to repeated operation, deterioration of durability due to overheating in summer, freezing of winter season, etc. In particular, when a large area of a photovoltaic array in which a photovoltaic module is collected needs to be processed, a disadvantage occurs in that the peripheral equipment is heavy enough to give a burden to the photovoltaic module frame.
상기 언급한 태양광발전 출력향상과 직결되는 태양광발전 모듈(10)에 대한 냉각, 세척, 제설 문제를 개선하기 위해, 본 발명은 태양광발전 어레이을 향해 물을 분사하는 노즐(20)이 태양광발전 어레이와 평행하거나 또는 같은 방향으로 설치된 궤도(30) 위를 왕복 이동하는 것을 특징으로 하는 구조를 제공한다. 궤도(30) 상을 왕복 이동하는 노즐에서 태양광발전 어레이를 향해 물제트가 분사되며 다수의 태양광발전 모듈로 구성된 태양광발전 어레이에 대한 냉각, 세척, 제설작용을 수행한 이후에는 물제트 발생이 중단되고, 궤도상의 노즐은 태양광발전 어레이의 한쪽 끝에 정지한다. In order to improve the cooling, cleaning, and snow removing problems of the
상기 물제트 분사 노즐(20)은 상기 태양광발전 어레이의 양단 사이를 궤도(30)를 따라 왕복 이동하면서 태양광발전 어레이를 향해 물을 분사하게 된다. The water
태양광발전 모듈(10)의 온도가 상승하여 냉각이 필요할 경우, 궤도(30) 위 를 왕복 이동하는 물 분사 노즐(20)을 통해 냉각수를 태양광발전 모듈(10)을 향해 분사한다. 태양광발전 모듈(10)의 온도 측정치가 설정값 이상 상승하면 상기 물제트 분사 노즐(20)이 냉각수를 분사하며 태양광발전 어레이에 대한 냉각작용을 수행하게 된다. 이 때, 상기 물제트 분사 노즐(20)을 통해 분사하는 물제트가 일정 분사 시간이 경과하거나 또는 태양광발전 모듈(10)의 온도 측정치가 설정값에 도달하는 경우에 물제트 분사를 중지하게 된다. 또한 상기 물제트 분사 노즐(20)을 통해 물을 분사하고 난 후, 설정된 일정 시간이 경과할 때까지 물 분사가 중단되어 잦은 구동으로 인한 오작동과 물의 낭비를 막는다. When the temperature of the
태양광발전 모듈(10)의 표면이 오염되어 광투과도가 저하된 상태로 육안 또는 센서에 의해 판단되는 경우, 상기 궤도(30)를 따라 왕복 이동하는 물제트 분사 노즐(20)에서 태양광발전 모듈(10)로 구성된 태양광발전 어레이 표면을 직접 향하는 물 충돌제트{impinging jet}를 발생시키게 된다. If the surface of the
본 발명장치는 단순 살수에 비해 상대적으로 우수한 열전달 효과와 모멘텀 전달 효과를 갖는 물 충돌제트{impinging jet}를 태양광발전 모듈(10) 표면에 발생시킴으로써 종래의 기술에 비해 세척과 냉각을 원활히 수행할 수 있다. 또한 물 충돌제트에서 발생한 모멘텀 전달효과는 태양광 모듈 표면의 제설작용을 가능케 할 수 있다. 세척도구의 물리적인 접촉이 없으므로, 세척도구의 마모나 교환 또는 태양광 모듈 표면의 흠집발생 등의 문제가 발생하지 않아서 내구성과 유지비용 측면 에서 유리하다. The present invention generates a water impinging jet (impinging jet) having a relatively excellent heat transfer effect and momentum transfer effect on the surface of the photovoltaic module (10) compared to the simple watering can perform the cleaning and cooling smoothly compared to the prior art Can be. In addition, the momentum transfer effect generated in the water collision jet may enable snow removal on the surface of the solar module. Since there is no physical contact of the cleaning tool, there is no problem such as wear or replacement of the cleaning tool or scratches on the surface of the solar module, which is advantageous in terms of durability and maintenance cost.
본 발명장치는 물제트 분사 노즐(20)이 태양광발전 어레이와 평행한 궤도 상을 왕복운동하며 물제트(22)를 분사함으로써, 적은 수의 노즐로 상대적으로 넓은 면적의 태양광발전 어레이를 처리할 수 있어서 종래의 기술에 비해 유리하다. 일반적으로 일정한 수압이 공급될 경우, 노즐의 수가 증가할수록 물 분사 수압이 반비례하여 감소하게 된다. 물 분사 수압이 감소하면, 태양광발전 모듈 표면에 대한 열전달과 모멘텀 전달 효과가 저하되는 단점이 발생하는데, 본 발명장치가 제공하는 구조는 노즐의 수가 적어서 물제트 분사 수압을 높게 유지하는데 상대적으로 유리하다.The apparatus of the present invention treats a relatively large area photovoltaic array with a small number of nozzles by spraying the
태양광발전은 전력생산을 위해 넓은 면적을 필요로 한다. 따라서 도시 지역에서는 인력의 접근이 어려운 건물의 옥상이나 지붕 등에 설치가 되는 경우도 많다. 넓은 면적의 태양광발전 어레이를 인력으로 세척, 냉각, 제설 등의 작업을 수행하려면 상당한 비용과 위험을 감수해야 하는데, 본 발명장치가 제공하는 구조는 이와 같은 작업들을 효율적으로 무인 자동화할 수 있기 때문에 비용절감에 유리하며, 태양광발전의 수익성을 향상시킴으로써 보급,확산에 기여할 것으로 기대된다. Photovoltaic power generation requires a large area for power generation. Therefore, in urban areas, it is often installed on the roof or roof of buildings that are difficult to access. In order to clean, cool, and remove snow from large-area photovoltaic arrays, a large amount of costs and risks are required. The structure provided by the present apparatus can automate such operations efficiently and unattended. It is advantageous for cost reduction and is expected to contribute to spread and diffusion by improving profitability of photovoltaic power generation.
이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동 일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.DETAILED DESCRIPTION A detailed description of preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. In the following, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 발명의 실시 예에 따른 궤도 위를 왕복 이동하는 태양광발전 어레이 관리 장치 와 태양광발전 어레이의 모습은 도 1과 도 2에서 나타내고 있는 바와 같다. 도 1과 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 개념도이다. 상기 도 1과 도 2를 참조하면, 태양광발전 어레이의 표면을 향해 물제트(22)를 분사하는 노즐(20)이 궤도(30)를 따라 이동하게 된다. 물제트(22)는 일정 수압을 갖고 수 미터의 거리에 분사되며 태양광발전 어레이를 구성하는 태양광발전 모듈(10)의 표면 강화 유리에 충돌하게 된다. 모멘텀을 갖는 유동을 발생하는 물제트(22)는 태양광발전 모듈(10)의 표면에 대한 냉각과 세척, 그리고 제설을 수행하게 된다. 일반적으로 제트 유동은 일반 유동에 비해 2~3배 이상의 열 전달과 모멘텀 전달 효과를 갖는다. 물제트를 분사하는 노즐(20)은 궤도(30)를 따라 이동하며 태양광발전 어레이의 전체 면적에 대한 분사면적을 확보한다. 궤도(30)를 따라 이동하면서 궤도(30)의 끝에 도달한 물제트 분사 노즐(20)은 제어장치(31)의 스위치 신호에 의해 반대 방향으로 이동하게 된다. 반대 방향으로 이동하는 물제트 분사 노즐(20)은 마찬가지로 태양광발전 어레이를 향해 물제트(22)를 분사하면서 반대 쪽 궤도(30)의 끝까지 도달하게 된다. 궤도(30)의 끝에 도달한 물제트 분사 노즐(20)은 제어장치(31)의 신호에 의해 다시 반대 방향으로 궤도 상을 이동하게 되며, 이와 같은 동작의 반복으로 인해 왕복이동을 하게 된다. 이러한 왕복이동을 통해 태양광발전 어레이 의 넓은 면적에 대한 일정 수압을 갖는 물제트(22) 분사를 상대적으로 수월하게 수행할 수 있다.The photovoltaic array management apparatus and the photovoltaic array which are reciprocated on a track according to an embodiment of the present invention are shown in FIGS. 1 and 2. 1 and 2 is a conceptual diagram according to a preferred embodiment of the present invention. 1 and 2, the
일정 시간이 지나거나 또는 태양광발전 모듈의 표면 온도 측정값 신호 등에 의해 물제트(22) 분사가 중단될 경우, 물제트 분사 노즐(20)은 궤도(30)의 끝으로 이동한 후에 물제트(22) 분사를 멈추게 된다. 이렇게 함으로써 태양광발전 어레이에 그림자를 드리우지 않게 하여, 태양광발전 모듈(10)의 기전력을 급감시키는 hot spot effect를 방지한다.If the jet of
도 3은 본 발명장치가 다수의 태양광발전 어레이와 함께 설치된 경우를 나타낸 그림이다. 상기 도 3을 참조하면, 각각 서로의 그림자가 드리워지지 않는 거리만큼 떨어진 위치에 설치된 태양광발전 어레이들의 사이 공간에 설치된 본 발명장치는 단지 태양광발전 어레이의 수만큼의 노즐만으로 다수의 태양광발전 모듈에 대한 물제트 분사를 용이하게 수행할 수 있다. 3 is a view showing a case where the present invention is installed with a plurality of photovoltaic array. Referring to FIG. 3, the apparatus of the present invention installed in the space between the photovoltaic arrays installed at a distance apart from each other in which shadows are not cast on each other is merely a plurality of photovoltaic arrays. Water jet spraying to the module can be easily performed.
도 1은 본 발명장치와 태양광발전 어레이를 함께 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing the present invention and the photovoltaic array together.
도 2는 본 발명장치와 태양광발전 어레이를 함께 나타낸 측면도이다. 2 is a side view showing the present invention and the photovoltaic array together.
도 3은 다수의 본 발명장치와 다수의 태양광발전 어레이를 함께 나타낸 개략도이다. 3 is a schematic view showing a plurality of the present invention devices and a plurality of photovoltaic arrays together.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10: 태양광발전 모듈{solar module}10: solar power module
11: 지지대{support}11: support {support}
20: 물제트 분사 노즐{water jet nozzle}20: water jet nozzle
21: 왕복이동 구동부{reciprocating motion drive}21: reciprocating motion drive
22: 물제트{water jet}22: water jet
30: 궤도{track}30: Orbit {track}
31: 컨트롤러{controller}31: controller
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