KR20130088345A - 태양광 발전장치의 세척 및 냉각 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 모듈 표면의 오염 정도 및 온도를 감지하여 세척 및 냉각을 통해 태양광 발전 효율을 향상시킴과 더불어 세척 및 냉각에 사용된 냉각수를 재사용하여 냉각수의 소비를 줄이도록 한 태양광 발전장치의 세척 및 냉각 시스템에 관한 것으로서, 태양광 에너지를 흡수하여 전기에너지로 변환하고 지면과 소정각도로 경사를 갖고 구성되는 다수의 태양광 모듈과, 상기 태양광 모듈을 세척 및 냉각시키기 위한 냉각수를 저장하는 냉각수 저장탱크와, 상기 냉각수 저장탱크로 냉각수를 공급받아 상기 태양광 모듈의 표면에 냉각수를 분사하는 분사노즐과, 상기 태양광 모듈을 세척 및 냉각하기 위해 공급된 냉각수가 지면에 낙하되는 것을 방지함과 함께 세척 및 냉각에 사용된 냉각수를 재사용하기 위해 상기 냉각수 저장탱크로 보내주는 냉각수 받침대와,상기 다수의 태양광 모듈을 지면에 고정하는 고정 프레임을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것으로, 특히 태양광 발전 효율을 향상시킴과 더불어 세척 및 냉각수의 소비를 줄이도록 한 태양광 발전장치의 세척 및 냉각 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전기에서 사용되는 태양전지는 반도체 PN접합으로 구성된 태양전지에 태양광이 조사되면 광기전력 효과에 의해 기전력이 발생하여 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르게 된다.
이러한 태양전지는 필요한 단위용량으로 직병렬 연결하여 일정한 구조물에 넣어 태양전지가 충격에 견딜 수 있도록 한 태양전지판이 상용화되어 사용되고 있다.
그러나 태양전지는 비, 눈 또는 구름에 햇빛이 비치지 않는 날, 즉 태양광이 조사되지 않으면 전기를 발생할 수 없는 단점이 있다.
즉, 태양전지는 태양광을 이용하여 전기를 생산하기 때문에 입사되는 광량이 많을수록 전기를 더 많이 생산할 수 있다.
이러한 문제점을 극복하고자, 계절, 태양의 위치, 날씨의 변화에 따라 시시각각으로 달라지는 발전량을 비교적 균일하게 함은 물론 발전량을 최대로 하기 위하여 태양의 위치에 따라 태양전지가 설치된 집광판의 위치를 이동시킬 수 있는 태양광 발전기가 개발되었다.
태양광을 추적하는 태양광 발전기는, 효율적인 집광을 하기 위해서 일정한 시간을 구획 별로 나누어 집광판의 위치를 정하고 해당 시간에 해당 구획에 도달하면 집광판을 설정된 위치로 이동시켜 태양광선을 효율적으로 집광시킬 수 있도록 하였다.
그러나, 이러한 방법으로 태양광선은 효율적으로 집광시킬 수 있었지만, 상술한 바와 같이 태양전지의 온도가 너무 높게 올라갈 경우 태양전지의 내부에 흐르는 전류의 저항값이 커져 전력이 손실이 되는 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 문제점으로 인하여 발전효율이 저하되기 때문에 전력은 손실되고 동시에 태양전지의 수명이 짧아지는 문제점이 있었다.
또한, 태양광 발전기가 설치된 장소 주변에서 건물의 도장작업에 의한 페인트 분진, 봄철 꽃가루, 황사, 동절기의 눈 및 각종 먼지 등의 이물질이 집광판에 고착되면, 집광 효율이 떨어지고 마찬가지로 태양전지의 수명이 짧아지는 문제점이 있었다.
따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위해 2005년 12월 20일에 출원하여(출원번호 10-2005-0125950) 등록된 '태양광 발전기 냉각 시스템'(이하, ‘선행기술’이라 함)에 관한 기술이 제안된 바 있다.
선행기술은 집광부, 분무노즐, 온도감지부, 제어부, 저수조 동작부 등을 구성으로 하여 태양전지의 온도가 일정온도 이상으로 올라가면 분무노즐을 통해 냉각수를 공급함으로써 태양전지의 온도를 떨어뜨리는 시스템으로 구체적인 작동상태는 다음과 같다.
먼저, 태양전지의 표면온도와 주변의 대기온도를 측정할 수 있도록 태양전지온도센서와 외기온도센서에 의해 태양전지와 접촉하여 축적되는 온도와 주변온도를 측정한다. 측정된 온도 값이 제어부의 메모리에 저장된 온도 값이 데이터보다 높으면 저수조동작부가 작동되어 저수조에 저장되어 있는 냉각수는 펌프에 의해 펌핑된다. 펌핑된 냉각수는 분무노즐을 통해서 태양전지에 분무되는데, 이에 따라 태양전지의 온도는 떨어지게 된다.
그런데, 상기와 같이 선행기술은 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 저수조에 저장된 냉각수를 모두 사용하면 냉각시스템이 작동되더라도 태양전지에 냉각수를 공급하지 못하기 때문에 저수조에 저장된 냉각수의 양을 수시로 확인해야되며, 확인 후 저수조에 냉각수가 채워져 있지 않으면 냉각수를 채워주어야 하는 관리상의 번거로움이 있다.
둘째, 저수조에 냉각수를 채워주어야 하고 태양전지에 분무된 냉각수는 지면으로 흘러 처리되기 때문에 비경제적이다. 즉, 저수조에 냉각수를 상수도로 채울 경우 수도 사용에 대한 비용이 발생하게 되고, 저장된 냉각수는 1회 사용 후 지면으로 흘러 처리되기 때문에 비경제적인 문제점이 발생하게 된 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 태양광 모듈 표면의 오염 정도 및 온도를 감지하여 세척 및 냉각을 통해 태양광 발전 효율을 향상시킴과 더불어 세척 및 냉각에 사용된 냉각수를 재사용하여 냉각수의 소비를 줄이도록 한 태양광 발전장치의 세척 및 냉각 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 태양광 발전장치의 세척 및 냉각 시스템은 태양광 에너지를 흡수하여 전기에너지로 변환하고 지면과 소정각도로 경사를 갖고 구성되는 다수의 태양광 모듈과, 상기 태양광 모듈을 세척 및 냉각시키기 위한 냉각수를 저장하는 냉각수 저장탱크와, 상기 냉각수 저장탱크로 냉각수를 공급받아 상기 태양광 모듈의 표면에 냉각수를 분사하는 분사노즐과, 상기 태양광 모듈을 세척 및 냉각하기 위해 공급된 냉각수가 지면에 낙하되는 것을 방지함과 함께 세척 및 냉각에 사용된 냉각수를 재사용하기 위해 상기 냉각수 저장탱크로 보내주는 냉각수 받침대와,상기 다수의 태양광 모듈을 지면에 고정하는 고정 프레임을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 태양광 발전장치의 세척 및 냉각 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 태양광 모듈 표면의 오염 정도 및 온도를 감지하여 세척 및 냉각을 통해 태양광 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
둘째, 태양광 모듈의 세척 및 냉각에 사용된 냉각수를 재사용하여 냉각수의 소비를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 태양광 발전장치의 세척 및 냉각 시스템을 개략적으으로 나타낸 구성도
도 2는 도 1의 태양광 모듈의 세척 여부를 판단하기 위한 개략적인 구성도
도 3은 도 2의 오염 지표부를 보다 상세히 나타낸 구성도
도 2는 도 1의 태양광 모듈의 세척 여부를 판단하기 위한 개략적인 구성도
도 3은 도 2의 오염 지표부를 보다 상세히 나타낸 구성도
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 태양광 발전장치의 세척 및 냉각 시스템을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 태양광 발전장치의 세척 및 냉각 시스템을 개략적으으로 나타낸 구성도이다.
본 발명에 의한 태양광 발전장치의 세척 및 냉각 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 태양광 모듈(110), 냉각수 저장탱크(120), 분사노즐(130), 냉각수 받침대(140) 및 고정 프레임(150)을 포함하여 구성되어 있다.
상기 태양광 모듈(110)은 태양광 에너지를 흡수하여 전기에너지로 변환시켜 전기를 발생시키는 것으로, 다수개의 셀이 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 연결되어 행렬로 배치되고 직사각형 형태로 이루어지는 공지된 것을 사용한다.
한편, 대형인 경우에는 다수개의 태양광 모듈(110)을 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용한다.
상기 태양광 모듈(110)은 태양 빛을 많이 받을 수 있도록 남쪽 하늘을 향해 경사지게 설치한 상태에서 필요한 전기를 얻고자 하는 경우 태양광 모듈(110)을 구성하는 태양전지는 태양 빛을 받아 전기에너지로 변환하여 전압을 발생하고, 각 태양전지 셀에서 발생한 전압은 모아져 태양광 모듈(110) 외부로 출력된다.
이때 태양전지 셀은 태양 빛을 모두 전기에너지로 변환하지 못하기 때문에 전기에너지를 변환하지 못한 빛에너지는 열에너지로 변환되어 태양광 모듈(110)의 온도가 상승하게 된다.
특히, 여름철에 태양광 모듈(110)의 온도가 너무 높게 올라갈 경우 태양광 모듈(110)의 내부에 흐르는 전류의 저항값이 커져 전력이 손실이 발생할 뿐만 아니라 태양광 모듈(110)의 수명이 짧아진다.
또한, 상기 태양광 모듈(110)이 설치된 장소 주변에서 건물의 도장작업에 의한 페인트 분진, 봄철 꽃가루, 황사, 가을철의 낙엽, 동절기의 눈 및 각종 먼지 등의 이물질이 태양광 모듈(110)이 표면에 고착되어 오염이 발생하게 되면, 집광 효율이 떨어지고 마찬가지로 태양전지의 수명이 짧아진다.
따라서 상기 태양광 모듈(110) 표면의 오염 정도 및 온도를 실시간으로 감시하여 주기적으로 상기 태양광 모듈(110)의 표면을 정기적으로 세척 또는 냉각할 필요가 있다.
한편, 상기 태양광 모듈(110)의 표면 오염 정도 및 온도의 실시간 감시에 대해서는 추후에 설명한다.
상기 냉각수 저장탱크(120)는 상기 태양광 모듈(110)을 세척 및 냉각시키기 위한 냉각수를 저장한다. 여기서, 상기 냉각수 저장탱크(120)는 지상에 마련될 수 있지만 저장공간을 확보하고 깔끔하게 설치하기 위해 지중에 마련될 수도 있다.
또한, 상기 냉각수 저장탱크(120)는 물 압력센서(121)를 일측면에 구성하고 있는데, 상기 물 압력센서(121)는 상기 냉각수 저장탱크(120)로부터 공급되는 냉각수를 보다 원활하게 공급하기 위해 상기 냉각수 저장탱크(120) 내부를 진공상태로 유지하게 되는데 이때 상기 냉각수 저장탱크(120) 내부의 압력을 실시간으로 체크하기 위해 구비된다.
상기 냉각수 저장탱크(120)는 펠티어 효과(Peltier Effect)는 n-p type의 소자에 직류전류를 가하여 음(Negative)으로 대전된 금속/반도체 접점에서 주위의 열에너지를 흡수한 전자가 열전반도체 내부로 이동하여 흡열이 일어나 상기 냉각수 저장탱크(120)로부터 공급된 물의 온도를 낮추어 냉각시키게 된다.
즉, 상기 분사노즐(130)로 공급되는 냉각수는 상기 태양광 모듈(110)의 후면 온도보다 낮은 온도를 가져야하기 때문에 상기 냉각수 저장탱크(120)에서 물의 온도를 낮추어 상기 냉각수 공급배관(170)을 통해 공급하여 상기 태양광 모듈(110)의 온도를 낮추게 된다.
상기 분사노즐(130)은 상기 태양광 모듈(110)의 표면에 냉각수를 분사시키기 위해 마련되는 것으로, 구체적으로는 태양광 모듈(110)에 냉각수 받침대(140)가 마련된 타측(경사지게 배치된 태양광 모듈(110)의 상단)에 배치된다. 즉, 상기 분사노즐(130)은 상기 냉각수 저장탱크(120)에 저장된 냉각수를 태양광 모듈(110)에 분사시키는 것으로, 이때, 상기 분사노즐(130)에는 태양광 모듈(110)에 냉각수를 골고루 분사시킬 수 있도록 다수개의 분사구(도시되지 않음)가 형성되어 있다.
상기 분사노즐(130)은 형태 및 배치상태 이외에도 냉각수를 태양광 모듈(110)의 표면에 분사시킬 수 있는 구성이면 어떠한 형태 및 배치상태를 갖더라도 무방하다.
상기 냉각수 받침대(140)는 상기 태양광 모듈(110)을 세척 및 냉각하기 위해 공급된 냉각수가 지면에 낙하되는 것을 방지함과 함께 세척 및 냉각에 사용된 냉각수를 재사용하기 위해 상기 냉각수 저장탱크(120)로 보내주게 된다.
상기 냉각수 받침대(140)는 일정한 간격을 갖고 다수의 홀이 형성된 메쉬 구조의 격벽(141)과 함께 상기 냉각수 저장탱크(120)로 유입된 부분에도 메쉬 구조의 그물망(142)이 구성되어 있다.
상기 격벽(141)과 그물망(142)은 상기 태양광 모듈(110)의 세척 및 냉각시 냉각수에 의해 이물질이 하부로 모여 상기 냉각수 저장탱크(120)로 유입되지 않도록 냉각수만을 관통하도록 다수의 홀을 갖는 메쉬 구조로 이루어져 있다.
따라서 상기와 같은 메쉬 구조의 격벽(141)과 그물망(142)에 의해 상기 냉각수 저장탱크(120)로는 냉각수만이 유입되게 된다. 이후 상기 격벽(141)과 그물망(142)에 존재하는 이물질은 주기적으로 청소를 하면 된다.
상기 냉각수 받침대(140)에 설치된 그물망(142)을 통해 상기 냉각수 저장탱크(120)로 유입될 때 상기 냉각수 저장탱크(120)의 전단에는 냉각수 공급펌프(160)가 구성되어 상기 냉각수 저장탱크(120)로 냉각수의 공급을 원활하게 진행함과 더불어 상기 분사노즐(130)을 통해 분사되는 냉각수의 분사를 효율적으로 진행할 수 있다.
상기 냉각수 받침대(140)에는 받아진 냉각수를 상기 냉각수 저장탱크(120)에 용이하게 공급하게 위해 냉각수 공급관(170)이 연결된다. 즉, 상기 냉각수 공급관(170)은 상기 냉각수 받침대(140)의 어느 일측에서 하방향으로 마련되어 냉각수 저장탱크(120)와 연결됨에 따라 냉각수 받침대(140)로 모여진 냉각수가 냉각수 저장탱크(120)로 공급되도록 안내하는 역할을 하게 된다.
상기 냉각수 공급관(170)의 어느 일정영역에 상기 냉각수 공급펌프(160)가 설치된다.
상기 냉각수 저장탱크(120)로부터 상기 분사노즐(130)로 공급되는 냉각수의 흐름을 원활하게 진행하기 위해 냉각수 공급관(170)이 설치되어 있고, 상기 냉각수 공급관(170)에 상기 분사노즐(130)이 부착되어 상기 태양광 모듈(110)의 표면에 냉각수가 분사된다.
상기 고정 프레임(150)은 상기 다수의 태양광 모듈(110)을 지면에 고정하는 역할을 한다.
도 2는 도 1의 태양광 모듈의 세척 여부를 판단하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 다수의 태양광 모듈(110)과, 오염 지표부(111) 및 세척여부 판단부(112)를 포함하여 이루어져 있다.
상기 오염 지표부(111)는 태양광 모듈(110)들과 같이 태양광을 전기에너지로 변환하고, 상기 오염 지표부(111)는 태양광 모듈(110)들과 동일한 외부 환경에 설치된다. 즉, 상기 오염 지표부(111)는 태양광 센서(110)들과 동일한 구성 및 크기를 가질 수 있다.
이러한 오염 지표부(111)는 다수의 태양광 모듈(110)들에 대한 오염정도를 나타내는 것으로, 이 오염 지표부(111)는 한 개 이상 설치될 수 있다. 이 오염정도는 이물질에 대한 각 태양광 모듈(110)들의 오염정도를 의미하는 것으로, 이 이물질이란 먼지가 될 수 있다. 본 발명에서는 별도의 설명이 없는 한 이 이물질은 먼지를 가리킨다.
상기 세척여부 판단부(112)는 상기 오염 지표부(111)에 형성된 이물질의 양을 측정하고, 이 측정 결과에 근거하여 다수의 태양광 모듈(110)들의 세척 여부를 판단한다. 즉, 상기 세척여부 판단부(112)는 상기 오염 지표부(111)에 부착된 이물질의 양을 산출하고, 이 산출된 수치에 따라 이들 태양광 모듈(110)들을 세척할 필요가 있는지의 여부를 알려준다.
상기 세척여부 판단부(112)에서 상기 태양광 모듈(110)의 세척이 필요하다고 판단되는 경우에, RS 485 또는 Wi-Fi 통신을 통해 관리자에게 실시간으로 송부한다.
한편, 상기의 설명에서는 태양광 모듈(110)의 세척 유무를 판단하는 것을 설명하고 있지만, 동일하여 상기 태양광 모듈(110)의 표면 온도를 측정하는 온도 측정부와, 상기 온도 측정부로부터 측정된 온도 결과에 따라 상기 태양광 모듈의 냉각 여부를 판단하는 냉각여부 판단부를 구비하여 상기 태양광 모듈(110)의 냉각여부도 판단할 수 있다.
도 3은 도 2의 오염 지표부를 보다 상세히 나타낸 구성도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 오염 지표부(111)는 태양광을 전기에너지로 변환하는 다수의 태양전지셀(C)들을 포함한다. 이 태양전지셀(C)들은 이 오염 지표부(111)의 입사면(222)에 형성된다. 각 태양전지셀(C)은 태양전지, 축전지 및 전력변환장치로 구성될 수 있다.
이 태양전지는 P형 반도체와 N형 반도체가 접합되어 이루어진 것으로, 이러한 태양전지에 태양광이 조사되면 이 태양광의 에너지에 의해 정공과 전자가 발생된다. 이때 정공은 P형 반도체 쪽으로, 그리고 전자는 N형 반도체 쪽으로 이동하면서 전류가 발생된다. 이 태양전지는 사용되는 반도체에 따라 단결정 태양전지 및 다결정 태양전지 등으로 구분될 수 있다.
상기 태양전지셀(C)들은, 매트릭스 형태로 배열되어 있다. 여기서 중력 방향에 대하여 수직하는 방향으로 배열된 다수의 셀들은 하나의 셀그룹을 이룬다. 도 3에는 하나의 예로서 6개의 셀그룹(CG1 내지 CG6)이 도시되어 있으며, 각 셀그룹은 8개의 태양전지셀(C)들을 포함하고 있다.
하나의 셀그룹에 포함된 다수의 태양전지셀들은 하나의 전선(L1 내지 L5 중 어느 하나)에 의해 전기적으로 직렬로 연결되어 있다.
한편, 각 태양광 모듈(110) 역시 상술된 오염 지표부(111)와 동일한 형태를 갖는다. 즉, 각 태양광 모듈(110) 역시 입사면을 가지며, 이 입사면에는 태양광을 전기에너지로 변환하는 다수의 태양전지셀들이 형성된다. 이때, 태양광 모듈(110)의 입사면의 면적 및 형태가 오염 지표부(111)의 입사면(222)의 면적 및 형태와 동일하게 할 수 있다.
또한, 상기 태양광 모듈(110)에 형성된 태양전지셀들의 수, 종류, 형태 및 크기가 상기 오염 지표부(111)에 형성된 태양전지셀(C)들의 수, 종류, 형태 및 크기와 동일하게 할 수 있다. 여기서 태양전지셀(C)의 종류란 이 태양전지셀(C)에 형성된 태양전지의 종류를 말한다. 즉, 상술된바와 같이, 이 태양전지는 사용되는 반도체에 따라 단결정 태양전지 및 다결정 태양전지 등으로 구분될 수 있다.
상기 태양광 모듈(110)들은 그 입사면이 태양을 향하도록 태양의 움직임에 맞추어 입사면의 각도를 변화시키는 바, 오염 지표부(111) 역시 이 태양광 모듈(110)들과 동일하게 이의 입사면(222)의 각도가 제어된다.
따라서 상기 태양광 모듈(110)들과 오염 지표부(111)의 입사면 각도는 동일하게 제어된다. 즉, 모든 시간대에서 태양광 모듈(110)들의 각 입사면의 각도와 오염 지표부(111)의 입사면의 각도는 동일하다.
상기 세척여부 판단부(112)는 각 셀그룹에 포함된 셀들에 의해 발생된 셀그룹전류 및 셀그룹전압에 근거하여 오염 지표부(111)에 형성된 이물질의 양을 측정하고, 이 측정치에 근거하여 태양광 모듈(110)들의 세척 여부를 판단한다.
여기서, 셀그룹전류들 각각은 전압값으로 변환되어 세척여부 판단부(112)에 공급된다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 세척여부 판단부(112)는 제 1 셀그룹(GC1)의 셀들에 의해 발생된 제 1 전압(제 1 셀그룹전류에 대응되는 전압) 및 제 1 셀그룹전압, 제 2 셀그룹(GC2)의 셀들에 의해 발생된 제 2 전압(제 2 셀그룹전류에 대응되는 전압) 및 제 2 셀그룹전압, 제 3 셀그룹(GC3)의 셀들에 의해 발생된 제 3 전압(제 3 셀그룹전류에 대응되는 전압) 및 제 3 셀그룹전압, 제 4 셀그룹(CG4)의 셀들에 의해 발생된 제 4 전압(제 4 셀그룹전류에 대응되는 전압) 및 제 4 셀그룹전압, 제 5 셀그룹(GC5)의 셀들에 의해 발생된 제 5 전압(제 5 셀그룹전류에 대응되는 전압) 및 제 5 셀그룹전압을 각각 측정하고, 그리고 제 6 셀그룹(GC6)의 셀들에 의해 발생된 제 6 전압(제 6 셀그룹전류에 대응되는 전압) 및 제 6 셀그룹전압을 각각 측정하고, 이들 측정된 값에 근거하여 다수의 태양광 모듈(110)들의 세척 여부를 판단한다.
한편, 상기 태양광 모듈(110)들에 부착된 이물질의 양을 더욱 정확하게 판단하기 위해 이 오염 지표부(111)는 일사량 측정부(201), 온도 측정부(202) 및 이물질 측정부(203)를 더 구비할 수 있다.
상기 일사량 측정부(201)는 상기 오염 지표부(111)의 표면에 가해지는 태양광의 일사량을 측정한다. 상기 온도 측정부(202)는 상기 오염 지표부(111)의 표면의 온도를 측정한다.
상기 이물질 측정부(112)는 상기 오염 지표부(111)의 표면 주위에 부유하는 이물질의 양을 측정한다. 이 이물질은 먼지를 의미하는 것으로, 상기 이물질 측정부(203)는 상기 오염 지표부(111)의 입사면(222) 상의 대기 중에 떠도는 먼지의 양을 측정한다.
즉, 상기 이물질 측정부(112)는 공기의 투명도를 측정하는 장비로서, 이는 내부의 광원을 이용하여 공기 중으로 광을 조사하고, 이 공기를 통과한 광을 수광하여 이 수광된 광의 광량에 근거하여 공기 중의 먼지 농도를 측정할 수 있다.
이와 같이 오염 지표부(111)가 상술된 일사량 측정부(201), 온도 측정부(202) 및 이물질측정부(203)를 더 구비할 경우, 상술된 세척여부 판단부(112)는 오염 지표부(111)에 형성된 이물질의 양에 대한 측정 결과, 일사량 측정부(201)로부터의 측정 결과, 온도 측정부(202)로부터의 측정 결과, 및 이물질 측정부(203)로부터의 측정 결과에 근거하여 태양광 모듈(110)들의 세척 여부를 판단한다. 이 측정 결과들은 모두 전압으로 표시된다.
이러한 상기 세척여부 판단부(112)는 셀그룹전류측정부, 셀그룹전압측정부 및 데이터분석부를 기본적으로 포함하는 바, 상술된 바와 같이 오염지표부(111)가 일사량 측정부(201) 및 온도 측정부(202) 및 이물질 측정부(203)를 더 구비할 경우, 이 세척여부 판단부(112)는 일사량 측정부(201)로부터의 측정치에서 노이즈를 제거하는 제 1 노이즈필터부, 이 제 1 노이즈필터부로부터의 측정치를 증폭하는 제 1 증폭부, 온도 측정부(202)로부터의 측정치에서 노이즈를 제거하는 제 2 노이즈필터부, 이 제 2 노이즈필터부로부터의 측정치를 증폭하는 제 2 증폭부, 이물질측정부(203)로부터의 측정치에서 노이즈를 제거하는 제 3 노이즈필터부 및 이 제 3 노이즈필터부로부터의 측정치를 증폭하는 제 3 증폭부를 더 포함한다.
상술된 각 구성요소에 대하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
셀그룹전류측정부는 셀그룹들의 셀그룹전류들을 측정하고, 이 측정된 셀그룹전류들을 전압으로 변환한다. 예를 들어, 셀그룹이 6개라면, 이 셀그룹전류측정부는 6개의 셀그룹전류를 측정하고, 이 6개의 셀그룹전류들을 6개의 전압으로 변환한다.
셀그룹전압측정부는 셀그룹들의 셀그룹전압들을 측정한다. 예를 들어, 셀그룹이 6개라면, 이 셀그룹전압측정부는 6개의 셀그룹전압을 측정한다.
데이터분석부는 셀그룹전류측정부로부터 측정된 전압들 및 셀그룹전압측정부로부터 측정된 셀그룹전압들을 디지털 데이터로 변환하고, 이 디지털 데이터를 분석하여 상기 다수의 태양광 모듈(110)들의 세척 여부를 판단한다.
단, 상술된 바와 같이 오염 지표부(111)가 일사량 측정부(201) 및 온도 측정부(202) 및 이물질 측정부(203)를 더 구비할 경우, 상술된 데이터분석부는 셀전류측정부로부터 측정된 전압들, 셀그룹전압출력부로부터 측정된 셀그룹전압들, 제 1 증폭기로부터의 측정치, 제 2 증폭기로부터의 측정치 및 제 3 증폭기로부터의 측정치를 디지털 데이터로 변환하고, 이 디지털 데이터를 분석하여 상기 다수의 태양광 모듈(110)들의 세척 여부를 판단한다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다
110: 태양광 모듈 120 : 냉각수 저장탱크
130 : 분사노즐 140 : 냉각수 받침대
150 : 고정 프레임
130 : 분사노즐 140 : 냉각수 받침대
150 : 고정 프레임
Claims (6)
- 태양광 에너지를 흡수하여 전기에너지로 변환하고 지면과 소정각도로 경사를 갖고 구성되는 다수의 태양광 모듈과,
상기 태양광 모듈을 세척 및 냉각시키기 위한 냉각수를 저장하는 냉각수 저장탱크와,
상기 냉각수 저장탱크로 냉각수를 공급받아 상기 태양광 모듈의 표면에 냉각수를 분사하는 분사노즐과,
상기 태양광 모듈을 세척 및 냉각하기 위해 공급된 냉각수가 지면에 낙하되는 것을 방지함과 함께 세척 및 냉각에 사용된 냉각수를 재사용하기 위해 상기 냉각수 저장탱크로 보내주는 냉각수 받침대와,
상기 다수의 태양광 모듈을 지면에 고정하는 고정 프레임을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치의 세척 및 냉각 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 냉각수 저장탱크 내부의 압력을 실시간으로 체크하기 위해 상기 냉각수 저장탱크의 일측면에 구성되는 물 압력센서를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치의 세척 및 냉각 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 냉각수 받침대는 일정한 간격을 갖고 다수의 홀이 형성된 메쉬 구조의 격벽과 함께 상기 냉각수 저장탱크로 유입된 부분에 메쉬 구조의 그물망이 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치의 세척 및 냉각 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 태양광 모듈 표면의 오염 정도 및 온도를 실시간으로 감시하여 상기 태양광 모듈의 표면을 세척 또는 냉각하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치의 세척 및 냉각 시스템.
- 제 4 항에 있어서, 상기 태양광 모듈의 오염 정도 및 온도 감시는
상기 다수의 태양광 모듈들과 동일한 환경에 노출된 적어도 하나의 오염 지표부와, 상기 오염 지표부에 형성된 이물질의 양을 측정하고, 이 측정 결과에 근거하여 상기 다수의 태양광 모듈들의 세척 여부를 판단하는 세척여부 판단부와, 상기 태양광 모듈의 표면 온도를 측정하는 온도 측정부와, 상기 온도 측정부로부터 측정된 온도 결과에 따라 상기 태양광 모듈의 냉각 여부를 판단하는 냉각여부 판단부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치의 세척 및 냉각 시스템. - 제 5 항에 있어서, 상기 오염 지표부는 태양광을 전기에너지로 변환하는 다수의 태양전지셀들이 형성된 입사면을 포함하며; 중력 방향에 대하여 수직하는 방향으로 배열된 다수의 태양전지셀들이 하나의 셀그룹을 이루며; 하나의 셀그룹에 포함된 다수의 태양전지셀들이 전기적으로 직렬로 연결되어 있으며; 상기 세척여부 판단부는 각 셀그룹에 포함된 태양전지셀들에 의해 발생된 셀그룹전류 및 셀그룹전압에 근거하여 상기 오염 지표부에 형성된 이물질의 양을 측정하고, 이 측정치에 근거하여 상기 다수의 태양광 모듈들의 세척 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치의 세척 및 냉각 시스템.
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