KR20130091089A - 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템 및 태양 추적 방법 - Google Patents

그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템 및 태양 추적 방법 Download PDF

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KR20130091089A
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Abstract

본 발명의 일 측면은 호수 등의 수면에 배치된 다수대의 수상 플로트식 태양광 발전장치를 그룹 설정할 수 있고, 설정된 그룹을 선택하여 그룹 제어가 가능하도록 하는 그룹 제어장치를 제공하여 태양의 위치의 변화에 따른 다수대의 수상 플로트식 태양광 발전장치의 위치 추적시 소요되는 시간, 비용, 오류를 줄이면서 토지 자원을 효율적으로 이용할 수 있는 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템을 제공하는 것에 있으며, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템은 다수대가 수면의 서로 다른 위치에 배치되어 적어도 하나 이상의 그룹을 형성하는 수상 플로트식 태양광 발전장치들과, 수상 플로트식 태양광 발전장치들 중 어느 하나로 그룹 제어명령을 전송하여 수상 플로트식 태양광 발전장치들의 동일 그룹을 동시 제어하는 그룹 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템{Group-Wise Floating Solar Power System}
본 발명은 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수면에 배치된 다수대의 수상 플로트식 태양광 발전장치를 동일 그룹으로 설정하여 동시 제어할 수 있는 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템에 관한 것이다.
태양광 발전은 태양 빛을 직접 전기에너지로 변환시키는 기술로서 햇빛을 받으면 광전효과에 의해 전기를 발생하는 태양전지를 이용한 발전방식을 말한다.
이러한 태양광 발전장치는 태양의 빛을 이용하여 발전하는 태양전지로 구성되는 태양전지 모듈을 복수개 결합하여 구성한 태양전지패널과, 태양전지패널에서 발생된 전기를 저장하는 축전지와, 태양전지패널에서 발생된 전기가 일정한 수준으로 축전지에 저장되거나 외부 부하로 공급되도록 하는 전력조절장치와, 축전기 및 전력조절장치에서 공급되는 직류를 교류로 변환시키는 인버터 및 보조발전기로 구성된다.
이러한 태양광 발전은 에너지 밀도가 낮아 넓은 설치면적을 필요로 하고 설치장소가 한정적이므로 태양전지패널을 설치하기 위한 공간을 확보하는 것이 태양광 발전의 난제로 된다. 설치면적을 확보하는 방안으로 일조량이 풍부한 개방된 넓은 면적을 쉽게 확보할 수 있는 하천, 호수, 저수지, 댐 등의 수면에 설치하는 것을 고려할 수 있다.
한편, 종래의 경우 다수대가 수면의 서로 다른 위치에 배치된 다수대의 수상 플로트식 태양광 발전장치는 개별적인 제어명령에 따라 각 수상 플로트식 태양광 발전장치에 구비된 제어유닛이 동작을 제어하여 태양광 발전을 수행하였다.
또한, 수상 플로트식 태양광 발전장치의 동작 이상상태인 경우 사용자는 각 위치에 설치된 수상 플로트식 태양광 발전장치마다 개별적으로 접근하여 상태를 파악하고 수리 및 유지 관리를 하였다.
따라서, 다수대의 태양광 발전장치를 특정 관리자가 단독 관리하는 경우, 각 위치마다 개별 제어 및 개별 관리작업이 수동적으로 이루어지게 되므로 이를 위한 관리인력 및 관리시간에 따른 비용이 증가하게 되는 문제가 있었다.
또한, 태양의 위치는 계절의 변화에 따라 변화한다. 그런 기존의 태양광 발전장치의 경우는 태양의 위치의 변화에 따라 정확하게 태양전지패널을 태양과 정면으로 배치하고 있지 못하는 문제가 있다.
본 발명의 일 측면은 호수 등의 수면에 배치된 다수대의 수상 플로트식 태양광 발전장치를 그룹 설정할 수 있고, 설정된 그룹을 선택하여 그룹 제어가 가능하도록 하는 그룹 제어장치를 제공하여 태양의 위치의 변화에 따른 다수대의 수상 플로트식 태양광 발전장치의 위치 추적시 소요되는 시간, 비용, 오류를 줄이면서 토지 자원을 효율적으로 이용할 수 있는 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템은 다수대가 수면의 서로 다른 위치에 배치되어 적어도 하나 이상의 그룹을 형성하는 수상 플로트식 태양광 발전장치들과, 수상 플로트식 태양광 발전장치들 중 어느 하나로 그룹 제어명령을 전송하여 수상 플로트식 태양광 발전장치들의 동일 그룹을 동시 제어하는 그룹 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 수상 플로트식 태양광 발전장치는, 그룹 제어장치로부터 그룹 제어명령 신호를 수신하여 태양의 위치를 추적하는 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치와, 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치로부터 전달받은 그룹 제어명령 신호에 따라 동일한 동작을 동시 수행하는 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 그룹 제어장치는, 그룹 설정을 위한 제어명령이 입력되는 입력부와, 입력부에서 입력된 그룹 설정을 위한 제어명령에 따라서 신호를 생성 및 출력하여 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치를 제어하는 제어부와, 제어부의 제어에 따라서 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치와 신호를 송수신하는 통신부와, 그룹 제어명령에 따른 수상 플로트식 태양광 발전장치의 동작상태정보 또는 동작오류에 따른 에러정보를 확인하기 위한 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치와 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치들은, 각각, 수면에 떠오를 수 있는 플로트 테이블과, 플로트 테이블의 상측에 구비되어 플로트 테이블에 대하여 상대 이동되는 구동 테이블과, 구동 테이블에 고정 설치되되 태양광에너지를 이용하여 전기에너지를 생산하는 적어도 하나의 태양전지패널이 각각 구비되는 태양전지 구조물과, 플로트 테이블과 구동 테이블의 사이에 구비되어 태양전지 구조물의 태양전지패널을 조절하기 위하여 구동 테이블을 회전시키는 팬 틸트 구동유닛과, 팬 틸트 구동유닛에 연결되어 태양광이 동시에 복수의 태양전지 구조물의 각 태양전지패널에 최대로 입사되도록 팬 틸트 구동유닛의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치의 제어부는, 그룹 제어장치의 제어부를 통해 입력된 제어명령에 따라서 동일 그룹 내의 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치가 동시 작동되도록 상기 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치의 제어부에 제어 명령을 송신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 그룹 제어장치의 제어부는 프로그램 추적방식 또는 센서 추적방식 중 어느 하나로 태양을 추적하는 것을 특징으로 하는 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템.
본 발명의 실시예에 따른 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템을 다른 측면에서 본다면, 다수대가 수면의 서로 다른 위치에 배치되어 적어도 하나 이상의 그룹을 형성하는 수상 플로트식 태양광 발전장치들과, 수상 플로트식 태양광 발전장치들 중 어느 하나로 그룹 제어명령을 전송하여 수상 플로트식 태양광 발전장치들의 동일 그룹을 동시 제어하는 그룹 제어장치를 포함하며, 수상 플로트식 태양광 발전장치는, 그룹 제어장치로부터 제어명령 신호를 수신하여 태양의 위치를 추적하는 제1수상 플로트식 태양광 발전장치와, 제1수상 플로트식 태양광 발전장치로부터 전달받은 제어명령 신호에 따라 동일한 동작을 동시 수행하는 제2수상 플로트식 태양광 발전장치를 포함하며, 제1 및 제2수상 플로트식 태양광 발전장치는 각각, 수면에 떠오를 수 있는 원형의 플로트 테이블과, 플로트 테이블의 상측에 구비되어 플로트 테이블에 대하여 상대 이동되는 원형의 구동 테이블과, 구동 테이블에 고정 설치되되 태양광에너지를 이용하여 전기에너지를 생산하는 적어도 하나의 태양전지패널이 각각 구비되는 태양전지 구조물;과, 플로트 테이블과 구동 테이블의 사이에 구비되어 태양전지 구조물의 태양전지패널을 조절하기 위하여 구동 테이블을 회전시키는 팬 틸트 구동유닛을 포함하며, 그룹 제어장치는, 제1수상 플로트식 태양광 발전장치의 팬 틸트 구동유닛에 그룹 제어명령을 전송하여 제1 및 제2수상 플로트식 태양광 발전장치을 동시 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템의 태양 추적 방법은 그룹 제어모드가 설정되는 단계와, 동일한 그룹에 속하는 수상 플로트식 태양광 발전장치 중 어느 하나를 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치로 할당되는 단계와, 그룹 제어장치에서 입력된 제어명령에 따라서 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치가 태양의 위치를 추적하는 단계와, 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치가 동일 그룹 내에 속하는 나머지 수상 플로트식 태양광 발전장치를 서브 플로트식 태양광 발전장치로 할당하는 단계와, 서브 플로트식 태양광 발전장치로 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치의 제어명령을 전달하여 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치와 동일하게 태양의 위치를 추적하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템은 호수, 하천, 풀장, 연못 등의 수면에 떠오를 수 있는 다수대의 수상 플로트식 태양광 발전장치를 그룹 설정할 수 있고, 설정된 그룹을 선택하여 그룹 제어가 가능하도록 하는 그룹 제어장치를 제공하여 태양의 위치의 변화에 따른 수상 플로트식 태양광 발전장치의 위치 추적시 소요되는 시간 및 비용을 줄이면서 토지 자원을 효율적으로 이용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템의 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 수상 플로트식 태양광 발전장치를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 수상 플로트식 태양광 발전장치를 나타낸 측면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 수상 플로트식 태양광 발전장치의 작동 상태를 설명하기 위한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템의 구성도이며, 도 7은 도 6에 도시된 그룹 제어장치를 나타낸 구성도이다.
도 8은 일출 시점에서 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템의 태양전지 패널 경사도를 나타낸 도면이다.
도 9는 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템의 남중 시점에서 태양전지 패널의 경사도를 나타낸 도면이다.
도 10은 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템의 일몰 시점에서 태양전지 패널의 경사도를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템의 태양 추적 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템을 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템의 구성도이며, 도 3은 도 1에 도시된 수상 플로트식 태양광 발전장치를 나타낸 사시도이며, 도 4는 도 2에 도시된 수상 플로트식 태양광 발전장치를 나타낸 측면도이며, 도 5는 도 2에 도시된 수상 플로트식 태양광 발전장치의 작동 상태를 설명하기 위한 측면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템(1)은 다수대가 호수, 하천, 풀장, 연못 등을 포함하는 수면의 서로 다른 위치에 배치되어 적어도 하나 이상의 그룹을 형성하는 수상 플로트식 태양광 발전장치(10)와, 수상 플로트식 태양광 발전장치들(10) 중 어느 하나로 그룹 제어명령을 전송하여 수상 플로트식 태양광 발전장치들(10)의 동일 그룹을 동시 제어하는 그룹 제어장치(20)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 수상 플로트식 태양광 발전장치들(10)은 그룹 제어장치(20)에 의해 그룹화될 수 있는데, 이러한 수상 플로트식 태양광 발전장치들(10)은 그룹 제어장치(20)에 의해 각 그룹에 해당하는 수상 플로트식 태양광 발전장치(10)의 선택, 추가, 삭제, 변경 등을 수행할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 수상 플로트식 태양광 발전장치(10)는 동일한 구조를 가지는 장치일 수 있는데, 예를 들면 이러한 수상 플로트식 태양광 발전장치(10)는, 각각, 수면에 떠오를 수 있는 플로트 테이블(100)과, 플로트 테이블(100)의 상측에 구비되어 플로트 테이블(100)에 대하여 상대 이동되는 구동 테이블(200)과, 구동 테이블(200)에 고정 설치되되 태양광에너지를 이용하여 전기에너지를 생산하는 태양전지패널(310)이 각각 구비되는 복수의 태양전지 구조물(300)과, 태양광 위치에 따라 복수의 태양전지 구조물(300)을 동시에 회전시키기 위하여 플로트 테이블(100)과 구동 테이블(200)의 사이에서 구동 테이블(200)을 회전시키는 팬 틸트 구동유닛(500)과, 팬 틸트 구동유닛(500)에 연결되어 태양광이 동시에 복수의 태양전지 구조물(300)의 각 태양전지패널(310)에 최대로 입사되도록 팬 틸트 구동유닛(500)의 작동을 제어하는 제어부(600)를 포함하여 구성될 수 있다.
플로트 테이블(100)은 수면에 떠오를 수 있는 원형의 판상 부유체(100)를 포함할 수 있다. 이러한 플로트 테이블(100)에는 수면에서 일정 위치로 유지시키기 위한 고정부재(미도시)가 결합될 수 있다.
구동 테이블(200)은 플로트 테이블(100)에 대하여 상대 이동 가능하도록 플로트 테이블(100)의 상측에 구비되어 있다.
이러한 구동 테이블(200)은 복수의 태양전지 구조물(300)들이 놓일 수 있는 원형의 판상체로 마련되고, 복수의 태양전지 구조물(300)들은 구동 테이블(200) 상에 소정 위치에 배열되어 고정 설치될 수 있다.
복수의 태양전지 구조물(300)은 각각 구동 테이블(200)에 고정 설치되되 태양광에너지를 이용하여 전기에너지를 생산하는 태양전지패널(310)을 구비하고 있다.
여기서, 복수의 태양전지 구조물(300)은 각 태양전지패널(310)이 서로 동일한 배치각도를 유지하도록 구동 테이블(200) 상에 고정 설치되는데, 이러한 복수의 태양전지 구조물(300)은 각각 태양전지패널(310)과, 태양전지패널(310)을 구동 테이블 상에 고정 설치하기 위하여 태양전지패널(310)을 일정한 높이로 지지하는 지지대(320)와, 지지대(320)의 상부에서 태양전지패널(310)을 수용하기 위한 수용 프레임(330)을 포함할 수 있다.
따라서, 복수의 태양전지 구조물(300)은 구동 테이블(200)의 회전시키는 것만으로도 태양의 위치에 따라서 각 태양전지 구조물(300)의 태양전지패널(310)을 동시에 틸트방향 및 팬방향으로 회전시킬 수 있도록 한다.
여기서, 각 태양전지 구조물(300)에서 태양전지패널(310)은 복수로 마련될 수 있는데, 각 태양전지패널(310)은 다른 태양전지패널(310)들의 집광판(311)과의 그림자 간섭을 제거하기 위해 일정 간격으로 이격 배치되는데, 서로 다른 태양전지패널(310)들 간의 간격을 가능한 작게 설계하기 위하여 태양전지패널(310)의 집광판(311)은 수용 프레임(330) 상에 좌우로만 배열하는 것이 바람직하다. 즉, 집광판(311)을 수용 프레임(330) 상에 틸트방향으로 배치하여 태양전지패널(310)의 세로길이를 높게 형성하면 서로 다른 태양전지패널(310)들의 집광판(311) 간에 그림자 간섭이 발생하기 쉬우므로 집광판(311)을 좌우로만 배열하는 것이 좋다.
팬 틸트 구동유닛(500)은 복수의 태양전지 구조물(300)을 동시에 회전시키기 위하여 플로트 테이블(100)과 구동 테이블(200)의 사이에 구비되어 구동 테이블(200)을 회전시킨다.
이러한 팬 틸트 구동유닛(500)은 태양의 방위 및 고도에 맞추어 태양전지패널(310)을 이동시키기 위하여 구동 테이블(200)의 팬방향 이동을 조절하는 팬 구동유닛(510)과, 태양의 고도에 맞춰 태양전지패널(310)을 구동 테이블(200)의 틸트방향 이동을 조절하는 틸트 구동유닛(520)을 포함할 수 있다.
팬 구동유닛(510)는 팬 모터(511)와, 팬 모터(511)에 결합되는 팬 기어(512)를 포함한다.
팬 모터(511)는 태양의 방위 및 고도에 맞추어 태양전지패널(310)을 이동시키도록 구동 테이블을 좌측방향 또는 우측방향으로 회전시킬 수 있다.
팬 기어(512)는 팬 모터(511)와 기어 결합되어 구동 테이블(200)이 팬방향으로 회전되도록 적어도 하나 이상이 형성될 수 있다.
팬 모터(511)는 플로트 테이블(100)에 결합된 제1하우징(100A)에 고정 설치되고, 팬 기어(512)는 구동 테이블(200)에 결합된 제2하우징(200A)에 고정 설치된다.
따라서, 팬 모터(511)에 의해 팬 기어(512)가 회전되면 제2하우징(200A)과 구동 테이블(200)을 팬방향으로 회전시킬 수 있게 된다.
틸트 구동유닛(520)은 틸트 모터(521)와, 틸트 모터(521)에 결합되는 틸트 기어(522)를 포함할 수 있다.
틸트 기어(522)는 태양의 고도에 맞추어 태양전지패널(310)을 이동시키도록 구동 테이블(200)을 상측방향 및 하측방향으로 회전될 수 있다.
틸트 기어(522)는 틸트 모터(521)와 기어 결합되어 구동 테이블(200)이 틸트방향으로 회전되도록 적어도 하나 이상으로 형성될 수 있다.
틸트 모터(521)는 제2하우징(200A)의 내측에 고정 설치되고, 틸트 기어(522)는 틸트 모터(521)에 치합되게 제2하우징(200A)의 외측에 고정 설치된다.
따라서, 틸트 모터(521)에 의해 틸트 기어(522)가 회전되면 구동 테이블(200)이 틸트방향으로 회전된다.
그러므로, 각 태양전지 구조물(300)의 태양전지패널(310)은 팬 구동유닛(510)에 의해 팬방향으로 회전하고, 틸트 구동유닛(520)에 의해 일정각도 틸트방향으로 기울어진 상태에서 수평하게 누운 상태로 기울기가 변경 조절될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 일출이 시작되기 전 초기 상태에서는 구동 테이블(200)을 수평인 상태로 유지시켜 태양전지패널(310)을 기울어진 상태로 제어하다가 일출이 진행되고 태양이 이동함에 따라 틸트 구동유닛(520)의 틸트 모터(521)에 의해 구동 테이블(200)을 점진적으로 기울어지도록 한다. 이에, 일출 후 남중시까지 태양전지패널(310)은 틸트 구동유닛(520)에 의해 수평한 상태가 되고, 남중 후 일몰 시까지 팬 구동유닛(510)과 틸트 구동유닛(520)에 의해 태양전지패널(310)은 다시 일정각도로 기울어진 상태로 변경된다.
따라서, 본 발명에 따른 수상 플로트식 태양광 발전장치(10)는 보다 간단한 구조로 수면 위에서 태양의 방위 및 고도 변화에 대응하여 태양을 추적할 수 있도록 구성됨으로써 그 규모가 간소화되는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템의 구성도이며, 도 7은 도 6에 도시된 그룹 제어장치를 나타낸 구성도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템(1)은 어느 하나의 수상 플로트식 태양광 발전장치(10)가 그룹 제어장치(20)와 연결되어 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)가 되며, 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)와 동일한 그룹의 나머지 수상 플로트식 태양광 발전장치(10)는 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치(10B)가 된다.
그룹 제어장치(20)는 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)의 제어부로 제어명령을 송신하여 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)의 팬 틸트 구동유닛(500)의 팬 모터(511)와 틸트 모터(521)를 작동시켜 구동 테이블(200)의 팬방향 및 틸트방향 각도를 조절하면서 태양전지패널(310)에 입사되는 태양광의 입사 각도를 추적하면서 태양전지패널(310)의 각도를 제어할 수 있다.
이러한 그룹 제어장치(20)는 그룹 설정을 위한 제어명령이 입력되는 입력부(21)와, 입력부(21)에서 입력된 그룹 설정을 위한 제어명령에 따라서 신호를 생성 및 출력하여 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)를 제어하는 제어부(22)와, 제어부(22)의 제어에 따라서 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)와 신호를 송수신하는 통신부(23)와, 그룹 제어명령에 따른 수상 플로트식 태양광 발전장치(10)의 동작상태정보 또는 동작오류에 따른 에러정보를 확인할 수 있는 표시부(24)를 포함하여 구성된다.
사용자는 입력부(21)를 통하여 임의대로 다수대의 수상 플로트식 태양광 발전장치(10)를 그룹화할 수 있고, 각 그룹에 해당하는 수상 플로트식 태양광 발전장치(10)의 선택, 추가, 삭제, 변경 등을 수행할 수 있고, 그룹별 수상 플로트식 태양광 발전장치(10)를 제어하기 위한 제어명령이 입력될 수 있다.
제어부(22)는 입력된 제어명령에 따라서 그룹 제어모드를 실행하여 태양의 위치를 추적하도록 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)를 제어한다.
여기서, 제어부(22)가 태양을 추적하는 방법은 프로그램 추적방식과 센서 추적방식을 이용하여 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)의 구동 테이블(200)의 회전을 제어할 수 있다.
프로그램 추적방식은 미리 설정된 프로그램에 따라 태양을 추적하는 방식으로, 예를 들어 시간에 따라 태양전지패널의 방위와 고도가 태양을 추적하도록 하며, 센서 추적방식은 광센서를 이용하여 태양광의 입사량이 가장 많은 곳을 추적하는 방식이다.
통신부(23)는 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)와 신호를 송수신하는 역할을 한다.
표시부(24)는 그룹 제어명령에 따른 수상 플로트식 태양광 발전장치(10)의 동작상태 정보 또는 동작오류에 따른 에러정보를 확인할 수 있게 된다.
각 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치(10B)는 반드시 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)를 통해서 그룹 제어장치로 상태정보 데이터를 전송할 수 있으며, 그룹 제어장치(20)에서 입력된 제어명령 신호 역시 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)에서 1차적으로 수신하여, 이를 각 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치(10B)로 전달한다.
여기서, 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A) 및 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)와 동일 그룹으로 설정된 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치(10B) 전부를 제어하는 그룹 제어모드는 입력부(21)에 구비는 버튼(미도시)으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)의 제어부(22)는, 그룹 제어장치(20)의 제어부(22)를 통해 입력된 제어명령에 따라서 동일 그룹 내의 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치(10B)가 동시 작동되도록 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치(10B)의 제어부(22)에 제어 명령을 송신하게 된다.
따라서, 그룹 제어장치(20)에 구비된 입력부(21)의 버튼을 조작하여 그룹 제어모드가 설정된 경우 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)의 제어부(22)는 그룹 제어장치(20)를 통해 입력된 제어명령에 따라서 동일 그룹 내의 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치(10B)가 동시에 태양의 위치를 추적할 수 있도록 한다.
그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전시스템(1)은, 그룹 제어장치(20)가 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)를 제어하는 것만으로도 동일 그룹으로 설정된 다수대의 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치(10B)를 동시 제어하는 효과가 있다.
한편, 개별 제어모드가 선택된 경우 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)와 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치(10B)는 그룹 제어모드가 해제되어 서로 상이하게 태양의 위치를 추적할 수 있도록 한다.
다음, 도 8 내지 10을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템의 작동상태를 설명한다.
도 8은 일출 시점에서 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템의 태양전지 패널 경사도를 나타낸 도면이며, 도 9는 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템의 남중 시점에서 태양전지 패널의 경사도를 나타낸 도면이며, 도 10은 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템의 일몰 시점에서 태양전지 패널의 경사도를 나타낸 도면이다.
먼저, 일출이 시작되기 전 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템(1)의 다수대의 수상 플로트식 태양광 발전장치의 태양전지패널(310)은 각각 동쪽에서 일정한 각도로 기울어진 상태로 설정된다.
태양이 지면 위로 뜨고 이동하기 시작하면 태양의 이동경로를 따라 그룹 제어장치(20)에 의해 1차적으로 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)의 팬 틸트 구동유닛이 작동하여 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)의 구동 테이블(200)을 회전시키게 되며, 2차적으로 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치와 동일 그룹으로 설정된 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치(10B)의 팬 틸트 구동유닛(500)이 작동하여 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치(10B)의 구동 테이블을 회전시키게 된다.
그리고, 하루 동안 태양의 고도 변화는 일출 후 남중하기 전까지 점차 높아지다가 남중 이후 일몰까지 감소하게 되는데, 이에 따라 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)의 틸트 구동유닛(520)은 1차적으로 태양의 일출 후 남중 전까지는 구동 테이블(200)이 틸트방향으로 경사지도록 하고, 남중 시에는 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)의 태양전지패널(310)이 수평 상태가 되도록 하며, 남중 후 일몰 시까지 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)의 팬 구동유닛(510)과 상호작용을 통하여 태양전지패널(310)이 기울어지도록 한다.
2차적으로 다수대의 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치(10B)의 틸트 구동유닛(520)은 태양의 일출 후 남중 전까지는 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)에 의해 구동 테이블(200)이 틸트방향으로 경사지게 되고, 남중 시에는 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치(10B)의 태양전지패널(310)이 수평 상태가 되며, 남중 후 일몰 시까지 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치의 태양전지패널(310)이 팬 구동유닛과 상호작용을 통하여 태양전지패널(310)이 기울어지게 된다.
한편, 태양이 지고 그 날의 태양광 발전이 완료되면 1차적으로 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치의 구동 테이블(200)은 팬 구동유닛(510)에 의해 팬방향으로 회전되면서 태양전지패널(310)을 원위치로 복귀시키고, 2차적으로 다수대의 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치(10B)의 구동 테이블(200)은 팬 구동유닛(510)에 의해 팬방향으로 회전되면서 태양전지패널(310)을 원위치로 복귀시킨다.
따라서, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 수상 플로트식 태양광 발전장치(10)는 상술한 바와 같이 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치(10A)의 구동 테이블(200)의 회전시키는 것만으로도 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치(10B) 구동 테이블(200)을 회전시킬 수 있으므로 동시에 다수대의 수상 플로트식 태양광 발전장치(10)의 태양전지패널(310)에 조사되는 태양광의 입사량을 확보함으로써 효과적으로 전기에너지를 생산할 수 있다.
다음, 도 11을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템의 태양 추적 방법을 살펴본다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템의 태양 추적 방법을 나타낸 순서도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템의 태양 추적 방법은, 그룹 제어모드가 설정되는 단계(S10)와, 동일한 그룹에 속하는 수상 플로트식 태양광 발전장치 중 어느 하나를 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치로 할당되는 단계(S20)와, 그룹 제어장치에서 입력된 제어명령에 따라서 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치가 태양의 위치를 추적하는 단계(S30)와, 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치가 동일 그룹 내에 속하는 나머지 수상 플로트식 태양광 발전장치를 서브 플로트식 태양광 발전장치로 할당하는 단계(S40)와, 서브 플로트식 태양광 발전장치로 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치의 제어명령을 전달하여 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치와 동일하게 태양의 위치를 추적하는 단계(S50)를 포함하여 구성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전장치는 그룹 제어장치를 제공하여 태양의 위치의 변화에 따른 다수대의 수상 플로트식 태양광 발전장치를 그룹 설정하여 태양의 위치 추적에 따른 시간, 비용, 오류를 줄이고 토지 자원을 효율적으로 이용할 수 있는 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.
1...그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템
10...수상 플로트식 태양광 발전장치
10A...메인 수상 플로트식 태양광 발전장치
10B...서브 수상 플로트식 태양광 발전장치
20...그룹 제어장치 21...입력부
22...제어부 23...통신부
24...표시부 100...플로트 테이블
200...구동 테이블 300...태양전지 구조물
500...팬 틸트 구동유닛 600...제어부

Claims (8)

  1. 다수대가 수면의 서로 다른 위치에 배치되어 적어도 하나 이상의 그룹을 형성하는 수상 플로트식 태양광 발전장치들과,
    상기 수상 플로트식 태양광 발전장치들 중 어느 하나로 그룹 제어명령을 전송하여 상기 수상 플로트식 태양광 발전장치들의 동일 그룹을 동시 제어하는 그룹 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수상 플로트식 태양광 발전장치는,
    상기 그룹 제어장치로부터 그룹 제어명령 신호를 수신하여 태양의 위치를 추적하는 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치와,
    상기 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치로부터 전달받은 그룹 제어명령 신호에 따라 동일한 동작을 동시 수행하는 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 그룹 제어장치는,
    그룹 설정을 위한 제어명령이 입력되는 입력부와, 상기 입력부에서 입력된 그룹 설정을 위한 제어명령에 따라서 신호를 생성 및 출력하여 상기 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치를 제어하는 제어부와, 상기 제어부의 제어에 따라서 상기 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치와 신호를 송수신하는 통신부와, 그룹 제어명령에 따른 상기 수상 플로트식 태양광 발전장치의 동작상태정보 또는 동작오류에 따른 에러정보를 확인하기 위한 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치와 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치들은, 각각,
    수면에 떠오를 수 있는 플로트 테이블과,
    상기 플로트 테이블의 상측에 구비되어 상기 플로트 테이블에 대하여 상대 이동되는 구동 테이블과,
    상기 구동 테이블에 고정 설치되되 태양광에너지를 이용하여 전기에너지를 생산하는 상기 적어도 하나의 태양전지패널이 각각 구비되는 태양전지 구조물과,
    상기 플로트 테이블과 구동 테이블의 사이에 구비되어 상기 태양전지 구조물의 태양전지패널을 조절하기 위하여 상기 구동 테이블을 회전시키는 팬 틸트 구동유닛과,
    상기 팬 틸트 구동유닛에 연결되어 태양광이 동시에 복수의 태양전지 구조물의 각 태양전지패널에 최대로 입사되도록 상기 팬 틸트 구동유닛의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치의 제어부는,
    상기 그룹 제어장치의 제어부를 통해 입력된 제어명령에 따라서 동일 그룹 내의 상기 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치가 동시 작동되도록 상기 서브 수상 플로트식 태양광 발전장치의 제어부에 제어 명령을 송신하는 것을 특징으로 하는 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 그룹 제어장치의 제어부는 프로그램 추적방식 또는 센서 추적방식 중 어느 하나로 태양을 추적하는 것을 특징으로 하는 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템.
  7. 다수대가 수면의 서로 다른 위치에 배치되어 적어도 하나 이상의 그룹을 형성하는 수상 플로트식 태양광 발전장치들과,
    상기 수상 플로트식 태양광 발전장치들 중 어느 하나로 그룹 제어명령을 전송하여 상기 수상 플로트식 태양광 발전장치들의 동일 그룹을 동시 제어하는 그룹 제어장치를 포함하며,
    상기 수상 플로트식 태양광 발전장치는,
    상기 그룹 제어장치로부터 제어명령 신호를 수신하여 태양의 위치를 추적하는 제1수상 플로트식 태양광 발전장치와, 상기 제1수상 플로트식 태양광 발전장치로부터 전달받은 제어명령 신호에 따라 동일한 동작을 동시 수행하는 제2수상 플로트식 태양광 발전장치를 포함하며,
    상기 제1 및 제2수상 플로트식 태양광 발전장치는 각각,
    수면에 떠오를 수 있는 원형의 플로트 테이블과,
    상기 플로트 테이블의 상측에 구비되어 상기 플로트 테이블에 대하여 상대 이동되는 원형의 구동 테이블과,
    상기 구동 테이블에 고정 설치되되 태양광에너지를 이용하여 전기에너지를 생산하는 상기 적어도 하나의 태양전지패널이 각각 구비되는 태양전지 구조물과,
    상기 플로트 테이블과 구동 테이블의 사이에 구비되어 상기 태양전지 구조물의 태양전지패널을 조절하기 위하여 상기 구동 테이블을 회전시키는 팬 틸트 구동유닛을 포함하며,
    상기 그룹 제어장치는,
    상기 제1수상 플로트식 태양광 발전장치의 팬 틸트 구동유닛에 그룹 제어명령을 전송하여 상기 제1 및 제2수상 플로트식 태양광 발전장치을 동시 제어하는 것을 특징으로 하는 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템.
  8. 그룹 제어모드가 설정되는 단계와,
    동일한 그룹에 속하는 수상 플로트식 태양광 발전장치 중 어느 하나를 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치로 할당되는 단계와,
    그룹 제어장치에서 입력된 제어명령에 따라서 상기 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치가 태양의 위치를 추적하는 단계와,
    상기 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치가 동일 그룹 내에 속하는 나머지 수상 플로트식 태양광 발전장치를 서브 플로트식 태양광 발전장치로 할당하는 단계와,
    상기 서브 플로트식 태양광 발전장치로 상기 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치의 제어명령을 전달하여 상기 메인 수상 플로트식 태양광 발전장치와 동일하게 태양의 위치를 추적하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그룹형 수상 플로트식 태양광 발전시스템의 태양 추적 방법.
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