KR20140097302A - 발전용 솔라 패널을 세척하기 위한 타이밍 결정 - Google Patents

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Abstract

듀티 솔라 패널을 세척하기 위한 최적의 타이밍을 검출하기 위한 시스템이 제공된다. 시스템은 시뮬레이션 센서 및 상기 듀티 솔라 패널의 전지와 동일한 전지를 포함하는 기준 센서를 포함하되, 시뮬레이션 센서는 듀티 솔라 패널에 의해 생성되는 전기 신호를 시뮬레이션하는 시뮬레이션 전기 신호를 생성하도록 구성되며, 기준 센서는 세척 조건에서 듀티 솔라 패널에 의해 생성되는 전기 신호를 시뮬레이션하는 기준 전기 신호를 생성하도록 구성되며, 특정의 기간 동안 기준 센서를 선택적으로 노출시키도록 구성되는 보호 수단을 포함하되,
상기 시스템은 기준 센서가 덮이지 않은 경우 시뮬레이션 신호 및 기준 신호를 비교하고 시뮬레이션 신호 및 기준 신호 사이의 차이가 미리 규정된 레벨을 초과하면 듀티 솔라 패널이 세척되어야 한다는 지시를 제공하도록 구성된다.

Description

발전용 솔라 패널을 세척하기 위한 타이밍 결정{DETERMINING TIMING FOR CLEANING ELECTRICITY GENERATING SOLAR PANELS}
본 발명은 솔라 패널을 세척하기 위한 타이밍을 검출하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
지난 수십년에 걸쳐, 지상의 자원이 나날이 대폭 감소됨에 따라, 대체 에너지 자원을 찾기 위한 투자가 현저하게 증가되었다. 이들 대체 에너지 자원 중 하나는 에너지 산업으로부터 많은 주목을 끌고 있는 태양 에너지이다. 햇빛을 직접 전기로 변환하는 광전지(photovoltaic cells (PV))는 이미 오래 전인 1950년대 말에 위성의 전기 시스템에 전원을 공급하도록 우주에서 먼저 배타적으로 사용되어 왔다. 그 이후, 이들 광전지는 계산기로부터 비상 도로 표지, 비상 전화 및 부표에 이르기까지 다양한 분야에서 사용되어 왔다. 이러한 기술은 선글라스에서 전기 자동차 충전 스테이션에 이르기까지 언제나 새로운 장치에 사용되어 왔다. 이들 장치는 배터리를 필요로 하지 않으며, 빛이 충분이 있는 한 영원히 작동할 것처럼 보인다.
광전지는 현재 가장 일반적으로 사용되고 있는 실리콘과 같은 반도체로 이루어진다. 기본적으로, 햇빛이 전지를 때리면, 그의 특정 일부가 반도체 물질 내에 흡수된다. 이는 흡수된 빛의 에너지가 반도체로 전달되었음을 의미한다. 그 에너지는 전자가 헐거워지도록 하여, 전자가 자유롭게 유동하도록 한다.
광전지는 또한 각각 광흡수에 의해 자유롭게 된 전자들이 특정 방향으로 흐르도록 힘을 작용시키는 하나 또는 그 이상의 전기장을 갖는다. 전자의 이러한 흐름은 전류이며, 금속 접점을 광전지의 상부 및 바닥에 위치시킴으로써, 예를 들면, 계산기에 전력을 공급하는 것과 같은 외부 사용을 위해 전류를 끌어 낼 수 있다. 전지의 전압(그의 빌트인 전기장(또는 전기장들)의 결과인)과 함께, 이러한 전류는 태양 전지가 생성할 수 있는 전력(또는 와트)을 규정한다.
이러한 전기장은 N-타입 및 P-타입 실리콘이 접촉하는 경우 형성된다. 급작스럽게, N측의 자유 전자는 P측의 개방공을 채우기 시작한다. 결과적으로, 평형에 도달하고, 양 측을 분리시키는 전기장이 있게 된다.
광자 형태의 빛이 태양 전지를 때리는 경우, 그의 에너지는 전자-정공 쌍을 분리시킨다. 충분한 에너지를 갖는 각각의 광자는 통상적으로 정확히 하나의 전자를 자유롭게 하여, 자유 정공을 유발할 것이다. 이것이 전기장에 충분히 가깝게 발생한다면, 전기장은 전자를 N측에 정공을 P측에 보낼 것이다. 이는 전기적 중립의 추가 붕괴를 유발하며, 외부 전류 경로가 제공된다면, 전자는 P측으로의 경로를 통해 흘러서 전기장이 보내진 정공과 결합할 것이다. 전자 흐름은 전류를 제공하며, 전기의 전기장은 전압을 유발시킨다. 전류 및 전압과 함께, 둘의 곱인 전력이 제공된다.
실리콘이 광자를 흡수하기 보다는 반사시킬 수 있는 매우 반짝이는 물질이므로, 반사 방지 코팅이 도포되어 그 손실을 감소시킨다. 최종 단계는 전지를 환경으로부터 보호할 어떤 것, 종종, 유리 커버 플레이트를 설치하는 것이다. 솔라 패널은 유용한 수준의 전압 및 전류를 얻도록 대체로 몇 개의 개별 전지를 연결하고 이들을 양 및 음 단자를 구비하는 견고한 플레임에 완전하게 밀어 넣음으로써 만들어진다.
태양 에너지의 수용을 최대화하기 위해, 솔라 패널은 통상 상승된 위치에서 경사지게 된다. 이는, 구성요소에의 노출과 조합하여, 잦은 세척의 필요성을 유발하는 바, 이는 특히 발전의 효율이 솔라 패널의 투명 커버 상에 쌓이는 먼지 및 때의 양으로 인해 감소하기 때문이다. 이와 맞닥뜨리는 다른 문제는, 날이 흐리고 햇빛이 솔라 패널을 때리지 못하면, 발전의 효율 또한 감소된다는 것이다. 선택적으로, 이는 두 가지 인자의 조합이 될 수 있다. 그에 따라, 상기 인자들 중 어느 것이 발전에 있어서의 감소한 효율에 책임이 있는가를 결정하는 것은 어렵다.
첫 번째 문제(솔라 패널이 세척을 필요로 하는 것을 결정하는 것)를 해결하기 위해, 듀티 측정을 기준 측정과 비교하도록 두 개의 센서를 비교하는 아이디어가 관련 기술, 예를 들면, 미국특허출원 제 2009266353 호에 잘 알려져 있다. 본 서류에는 자동 세척 시스템을 사용하여 솔라 패널을 자동으로 세척하는 방법이 개시되어 있다. 외부 환경에 있어서의 햇빛의 환경적 강도는 환경 광 센서에 의해 얻어지며, 보호 패널을 통해 입사한 햇빛의 투과 강도는 투과 광 센서를 사용하여 얻어진다. 환경 강도 및 투과 강도 사이의 차이값이 검출되고, 상기 검출 차이 값을 소정의 값과 비교함으로써, 솔라 패널이 세척을 필요로 하는지 여부가 결정될 수 있다. 세척이 필요하다면, 수동 세척 또는 자동 세척 장치의 사용을 포함하는 다양한 방법이 채용될 수 있다.
관련 기술의 통상적 문제는 주변 센서들에 먼지가 쉽게 쌓일 수 있고 솔라 패널 상의 먼지는 센서가 더 이상 신뢰성이 없음을 암시한다.
이하에서는, 아래에 개시되는 주제의 개요가 제공된다. 그러나, 이는 이하에 개시되는 어떤 특징에도 본 발명을 제한하는 것으로 이해되지 않아야 할 것이다.
본 발명은 전술한 문제점을 어느 정도 완화하고자 한다.
본 발명은 솔라 패널을 세척하기 위한 최적의 타이밍을 검출하는 시스템을 제공하는 바, 상기 솔라 패널은 광전기를 포함하며, 상기 시스템은 두 개의 센서를 포함하며, 상기 하나의 센서는 상기 솔라 패널의 광전지를 시뮬레이션하는 시뮬레이션 센서로서 작용하며, 나머지 하나의 센서는 기준 센서로서 작용하되, 상기 시뮬레이션 센서는 듀티 솔라 패널의 커버와 유사한 커버를 구비하며, 상기 기준 센서는 보호 수단을 구비하며, 상기 보호 수단은 매우 짧은 시간 동안 주기적으로 상기 기준 센서를 노출시키도록 배열된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기준 및 시뮬레이션 센서는 광 전지로서 구현된다. 상기 센서 각각은 전기를 생성할 수 있다. 상기 두 가지 측정값 사이의 비교는 미리 정의된 문턱값을 고려하여 분석될 수 있다. 생성된 전기의 측정값 사이의 차이가 문턱값을 넘는 경우, 세척 경고가 발령된다. 한편, 기준 센서가 항상 깨끗하므로, 이는 항상 전기 신호를 발생시켜야 한다. 햇빛이 없는 경우에만, 기준 센서가 전기 신호를 발생시키지 않은 것이다. 이는 고장을 유발하는 솔라 패널 상의 먼지 또는 쓰레기가 있는 것이 아니라 햇빛이 부족하다는 것을 알려주는 것이다.
본 발명에 따라, 관련 기술의 문제점을 어느 정도 완화시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 첨부 도면을 참조하여 이하에서 상세하게 설명된다. 도면에 있어서, 하나의 도면 이상에서 나타나는 동일한 구조, 구성 요소 또는 부품은 그들이 나타나는 모든 도면에서 동일한 참조번호로 표기된다. 도면에 도시된 구성요소 및 특징부의 치수는 대체로 제시의 편의성 및 명료성을 위해 선택되지만 반드시 축척에 맞게 도시되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른, 커버를 구비하는 기준 센서의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른, 커버를 구비하는 기준 센서의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 양태에 따른, 덮이지 않은 상태의 기준 센서의 사시도이다.
도 1은 전기 생성 유닛(도시하지 않음) 내의 솔라 패널을 세척하기 위한 바람직한 타이밍을 검출하도록 구성되는 시스템(100)의 사시도이다. 시스템(100)은 본 발명의 일 양태에 따른 시뮬레이션 센서(102) 및 기준 센서(104)를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 기준 센서(104) 및 시뮬레이션 센서(102)는 모두 광전지를 포함한다. 기준 센서(104)는 가동 커버(130) 형태의 보호 수단을 구비한다. 시뮬레이션 센서(102)는 솔라 패널의 전지를 시뮬레이션한다. 이는 전기를 실제로 생성하는 솔라 패널 자체(도시하지 않음) 상에 제공되는 커버와 유사하거나 동일한 커버를 구비한다. 기준 센서(104) 및 시뮬레이션 센서(102)는 스탠드(120B 및 120A) 상에 각각 위치될 수 있으며, 하우징(110)에 부착된다.
도 2는 시스템(100)의 다른 사시도이다. 본 실시예에 있어서, 기준 센서(104)는 기준 센서를 환경에 노출시키도록 이동 가능한 커버(130)를 구비한다. 상기 커버는 적절한 물질로 이루어질 수 있지만, 경량이며 쉽게 이동 가능한 것이 바람직하다. 바람직하게는, 커버(130)는 드라이버 또는 모터(140)에 의해 축선을 따라 이동 가능하다.
도 3은 기준 센서(104)가 덮이지 않은 상태의 시스템(100)의 다른 사시도이다. 주기적으로, 커버(130)는 기준 센서(104)를 노출시키도록 이동된다. 기준 센서는 긴 기간 노출되지 않아야 하며, 그에 따라, 커버는 매우 짧은 시간, 예를 들면, 1 분 이하, 기준 센서를 노출하도록만 이동된다. 이러한 기간 동안, 기준 센서는 피크 효율인 전기 신호를 생성한다. 상기 신호는 시뮬레이션 센서에 의해 생성되는 신호와 비교된다. 기준 센서에 의해 생성되는 신호가 시뮬레이션 센서에 의해 생성되는 신호보다 크면, 교정 상태에서 결정되는 미리 규정된 문턱값을 토대로, 시뮬레이션 센서 자체를 포함하는 솔라 패널이 세척을 필요로한다는 것이 결정된다.
기준 센서가 미리 규정된 값을 넘는 전기 신호를 생성하지 않으면, 작업자는 햇빛이 없고 세척이 필요하지 않다는 것으로 결정한다.
몇몇 실시예에 있어서, 커버(130)는 구동 수단(140)에 의해 구동될 수 있는 스핀들 상에 제공될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 구동 수단은 기준 센서(104)를 환경에 대해 노출시키도록 상기 스핀들이 커버(130)를 이동시키도록 하는 서보를 포함한다.
기준 센서는 그에 따라 깨끗하게 유지될 수 있다. 선택적으로, 커버는 또한 기준 센서가 환경에 노출될 때마다 기준 센서를 세척하도록 세척 수단(도시하지 않음)을 구비할 수 있다. 이는 커버의 내면에 제공되는 브러시 또는 기타 세척 수단의 형태일 수 있다.
몇몇 실시예에 따라, 듀티 솔라 패널을 세척하기 위한 최적의 타이밍을 검출하기 위한 시스템(100)은 전기를 생성하도록 구성되는 광전지를 포함한다. 시스템(100)은 듀티 솔라 패널의 광전지와 동일한 광전지를 포함하는 시뮬레이션 센서로서, 듀티 솔라 패널에 의해 생성되는 전기 신호를 시뮬레이션하는 시뮬레이션 전기 신호를 생성하도록 구성되는 상기 시뮬레이션 센서; 듀티 솔라 패널의 광전지와 동일한 광전지를 포함하며 시뮬레이션 센서와 동일한 면적을 갖는 기준 센서로서, 세척 조건에서 듀티 솔라 패널에 의해 생성되는 전기 신호를 시뮬레이션하는 기준 전기 신호를 생성하도록 구성되는 상기 기준 센서; 및 특정 기간 동안 기준 센서를 선택적으로 노출시키도록 구성되는 보호 수단을 포함하되, 상기 시스템은 기준 센서를 기준 센서가 덮이지 않은 경우 시뮬레이션 센서에 의해 생성되는 전기 신호와 비교하고, 센서들에 의해 생성되는 전기 신호 사이의 차이가 미리 규정된 레벨을 초과하면 듀치 솔라 패널이 세척되어야 한다는 지시를 제공하도록 구성된다.
몇몇 실시예에 따라, 보호 수단은 기준 센서가 시뮬레이션 센서와 동일한 방사선에 노출되도록 투명이어서 온도가 유사하게 된다(이는 열이 태양 전지의 효율에 영향을 미치기 때문에 중요하다).
몇몇 실시예에 따라, 시스템(100)은 듀티 솔라 패널의 효율의 프로그램 가능한 문턱값 표시에 따라 경고를 발령한다.
본 발명은, 지금까지, 실시예의 다양한 상세 설명을 사용하여 설명되었으며, 이들은 본 발명의 예시로서 제공될 뿐 본 발명의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다. 설명된 실시예들은 각기 다른 특징들을 포함할 수 있지만, 모두가 본 발명의 모든 변형예에 필요한 것은 아니다. 본 발명의 몇몇 실시예는 특징들의 일부 또는 특징들의 가능한 조합만을 사용한다. 설명된 본 발명의 실시예들 및 설명된 실시예에 기재된 특징의 각기 다른 조합을 포함하는 본 발명의 실시예의 변형은 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 명료한 것이 될 것이다. 본 발명의 범주는 청구범위에 의해서만 제한되며 청구범위는 이러한 모든 변형 및 조합을 포함하도록 해석될 것임을 주지하여야 할 것이다.
100: 시스템
102: 시뮬레이션 센서
104: 기준 센서
130: 커버
140: 모터

Claims (5)

  1. 전기를 생성하도록 구성되는 광전지를 포함하는 듀티 솔라 패널을 세척하기 위한 최적의 타이밍을 검출하기 위한 시스템에 있어서,
    상기 듀티 솔라 패널의 광전지와 동일한 광전지를 포함하는 시뮬레이션 센서로서, 상기 듀티 솔라 패널에 의해 생성되는 전기 신호를 시뮬레이션하는 시뮬레이션 전기 신호를 생성하도록 구성되는 상기 시뮬레이션 센서;
    상기 튜티 솔라 패널의 광전지와 동일한 광전기를 포함하며 상기 시뮬레이션 센서와 동일한 면적을 갖는 기준 센서로서, 세척 조건에서 상기 듀티 솔라 패널에 의해 생성되는 전기 신호를 시뮬레이션하는 기준 전기 신호를 생성하도록 구성되는 상기 기준 센서; 및
    특정의 기간 동안 상기 기준 센서를 선택적으로 노출시키도록 구성되는 보호 수단을 포함하되,
    상기 시스템은 상기 기준 센서가 덮이지 않은 경우 상기 시뮬레이션 신호 및 상기 기준 신호를 비교하고 상기 시뮬레이션 신호 및 상기 기준 신호 사이의 차이가 미리 규정된 레벨을 초과하면 상기 듀티 솔라 패널이 세척되어야 한다는 지시를 제공하도록 구성되는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 수단은 투명한 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 듀티 솔라 패널의 효율의 프로그램 가능한 문턱값 표시에 따라 경고를 발령하는 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 수단은 회전 커버를 포함하되, 상기 회전 커버는 회전을 허용하도록 스핀들 상에 제공되며 구동 수단에 의해 구동되어 상기 커버가 회전되도록 하여 상기 기준 센서를 노출시키는 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 센서는 세척 수단을 구비하는 시스템.
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