KR20140109532A - 태양광 발전 시스템의 유지보수 장치 - Google Patents
태양광 발전 시스템의 유지보수 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 세척 및 건조 후에 모듈 상부에 습기 제거용 발수 코팅제를 분사하여 매일 아침에 이슬이나 습기에 의해 발전 효율 저하를 미연에 방지함으로써 발전 효율을 향상시키도록 한 태양광 발전 시스템의 유지보수 장치 및 방법에 관한 것으로서, 다수의 태양전지 모듈이 일정한 간격으로 배치되어 태양광을 입사받아 전기 에너지를 생산하는 태양전지 모듈 어레이와, 상기 태양전지 모듈 어레이로부터 생산되는 전기 에너지를 실시간으로 비교 분석하여 일정 발전량 이하이면 관리자에게 통지하는 태양광 발전 관리부와, 상기 태양광 발전 관리부로부터 지시를 받아 상기 태양전지 모듈 어레이를 세정 및 건조하는 태양광 세정부와, 상기 세정 및 건조가 완료된 태양전지 모듈 어레이에 습기 제거용 발수 코팅제를 살포하는 코팅제 살포부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 태양광 발전 시스템의 유지보수 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 모듈 상부에 세척 및 건조 후에 습기 제거용 코팅제를 분사하여 매일 아침에 발생하는 이슬과 습기로부터 태양광 발전 효율 저하를 미연에 방지하도록 한 태양광 발전 시스템의 유지보수 장치 및 방법에 관한 것이다.
근래, 환경문제에 대한 의식이 높아짐으로부터 청정에너지 원천으로서의 태양전지(Solar cell)가 주목받고 있다.
태양전지 소재는 단결정 실리콘(silicon) 기판이나 다결정 실리콘 기판을 이용하고 제작하는 것이 많기 때문에 태양전지 소재는 물리적 충격에 약하고, 또 옥외에 태양전지를 설치한 경우에는 비 등으로부터 이것을 보호할 필요가 있다. 또 태양전지 소재 1장에서 발생하는 전기출력이 작기 때문에 복수의 태양전지 소재를 직병렬에 접속하고, 실용적인 전기 출력을 꺼낼 수 있게 할 필요가 있다. 이 때문에 복수의 태양전지 소재를 접속하고, 투명기판 및 충전재로 봉입하고 태양전지 모듈을 제작하는 것이 통상 행해지고 있다.
일반적으로 태양전지모듈은 광전효과를 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 반도체 소자로서, 무공해, 무소음, 무한 공급 에너지라는 이유로 최근 들어 각광을 받고 있다. 특히 지구온난화를 막기 위하여 이산화탄소, 메탄가스 등의 온실가스 배출량을 규제하는 도쿄의정서가 2005년 2월 16일자로 발효되었고, 에너지원의 80% 이상을 수입에 의존하고 있는 우리나라로서는 태양에너지가 중요한 대체 에너지원 중의 하나로 자리 잡고 있다.
이와 같은 태양전지모듈은 전도성 리본을 통하여 직·병렬로 연결되는 다수의 태양전지 셀에 의해 사용자가 필요로 하는 전력을 발생시키고, 사용자는 이 전력을 이용하여 상용전원 등으로 사용할 수 있다. 최근 들어, 태양전지모듈은 건물 옥상, 건물 벽면, 산간지역, 섬, 공원, 신호등, 도로 안내판 등에 설치되어 건물 등에 전력을 공급하거나 또는 도로 안내판 등의 전력원으로 널리 이용되고 있다.
일반적으로 태양전지 모듈에 사용되는 기판인 저 철분 강화유리는 주로 태양전지 모듈(module)을 보호하기 위해, 기계강도가 우수하고 또한 내후성, 내가수분해성 등의 내구성을 가지는 것이 필요로 하며, 스펙트럼 투과율이 90% 이상인 것을 사용해야 한다.
이러한 태양전지 모듈은 투명 전면기판, 충진재, 태양전지 소자, 충진재 및 이면 보호시트 등을 순차적으로 적층하고, 이것들을 진공 흡인하고 가열 압착하는 라미네이션법 등을 이용하고 제조한다.
상기 태양전지는 그 성질상, 옥외에서 사용되는 것이 많기 때문에 태양전지 모듈을 구성하는 부재에는 높은 내구성이 요구된다. 태양전지 모듈에 사용되는 기판인 저 철분 강화유리는 주로 태양전지 모듈의 이면을 보호하기 때문에, 기계 강도가 우수하고 또한 내후성, 내가수 분해성 등의 내구성을 가지는 것이 필요하다.
종래 기술로서 2010년 8월 12일자로 출원(출원번호: 10-2010-0078137)된 태양광 발전 시스템의 유지 보수 장치는 세정제를 분사하여 주기적으로 모듈을 청소하고 있다.
그러나 상기와 같은 태양광 발전 시스템의 유지 보수 장치는 새벽에 발생하는 습기와 습기에 흡착된 먼지가 모듈의 상부에 가라앉아 모듈을 오염시키고, 모듈 유지 보수 기술 중 세정효과를 극대화하기 위하여 세정제 및 모듈 청소에 집중하고 있으나 매일 아침 발생하는 습기에 대한 유지 보수 능력이 저하된다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 세척 및 건조 후에 모듈 상부에 습기 제거용 발수 코팅제를 분사하여 매일 아침에 이슬이나 습기에 의해 발전 효율 저하를 미연에 방지함으로써 발전 효율을 향상시키도록 한 태양광 발전 시스템의 유지보수 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 태양광 발전 시스템의 유지보수 장치는 다수의 태양전지 모듈이 일정한 간격으로 배치되어 태양광을 입사받아 전기 에너지를 생산하는 태양전지 모듈 어레이와, 상기 태양전지 모듈 어레이로부터 생산되는 전기 에너지를 실시간으로 비교 분석하여 일정 발전량 이하이면 관리자에게 통지하는 태양광 발전 관리부와, 상기 태양광 발전 관리부로부터 지시를 받아 상기 태양전지 모듈 어레이를 세정 및 건조하는 태양광 세정부와, 상기 세정 및 건조가 완료된 태양전지 모듈 어레이에 습기 제거용 발수 코팅제를 살포하는 코팅제 살포부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 태양광 발전 시스템의 유지보수 방법은 다수의 태양전지 모듈 어레이의 발전량을 측정하는 단계; 상기 각 태양전지 모듈 어레이들의 발전량을 전달받아 발전량을 분석하는 단계; 상기 발전량의 분석한 결과 세척이 필요하다고 판단되면 세척액과 물을 분사하여 상기 태양전지 모듈 어레이를 세척 및 에어를 분사하여 건조하는 단계; 상기 건조가 완료된 상기 태양전지 모듈 어레이에 습기 제거용 발수 코팅제를 분사하여 코팅하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 태양광 발전 시스템의 유지보수 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 세척 및 건조 후에 모듈 상부에 습기 제거용 발수 코팅제를 분사하여 매일 아침에 이슬이나 습기에 의해 발전 효율 저하를 미연에 방지함으로써 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 태양광 발전장치의 유지보수 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도
도 2는 도 1에서 태양광 세정부와 코팅제 살포부를 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명에 의한 태양광 발전 시스템의 유지보수 방법을 개략적으로 나타낸 순서도
도 4a 및 도 4b는 태양전지 모듈 어레이의 표면에 물방울과 먼지가 쌓인 상태를 나타낸 도면
도 5a 및 도 5b는 종래와 본 발명에서 발수 코팅제를 분사하기 전과 후를 비교한 사진
도 2는 도 1에서 태양광 세정부와 코팅제 살포부를 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명에 의한 태양광 발전 시스템의 유지보수 방법을 개략적으로 나타낸 순서도
도 4a 및 도 4b는 태양전지 모듈 어레이의 표면에 물방울과 먼지가 쌓인 상태를 나타낸 도면
도 5a 및 도 5b는 종래와 본 발명에서 발수 코팅제를 분사하기 전과 후를 비교한 사진
이하, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 유지보수 장치 및 방법에 대해 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성품의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다. 또한 문장의 간결성을 위해, 앞 뒤의 문맥으로 볼 때, 지칭하는 구성품이 무엇인지 쉽게 이해할 수 있는 경우에는, 구성품 명칭 다음에 붙이는 괄호와 구성품 번호를 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 태양광 발전장치의 유지보수 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 1에서 태양광 세정부와 코팅제 살포부를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 의한 태양광 발전장치의 유지보수 시스템은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 태양전지 모듈이 일정한 간격으로 배치되어 태양광을 입사받아 전기 에너지를 생산하는 태양전지 모듈 어레이(110)와, 상기 태양전지 모듈 어레이(110)로부터 생산되는 전기 에너지를 실시간으로 비교 분석하여 일정 발전량 이하이면 관리자에게 통지하는 태양광 발전 관리부(120)와, 상기 태양광 발전 관리부(120)로부터 지시를 받아 상기 태양전지 모듈 어레이(110)를 세정 및 건조하는 태양광 세정부(130)와, 상기 세정 및 건조가 완료된 태양전지 모듈 어레이(110)에 습기 제거용 발수 코팅제를 살포하는 코팅제 살포부(140)와, 상기 태양광 세정부(130)와 코팅제 살포부(140)를 선택적으로 제어하는 제어장치(150)를 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 상기 태양전지 모듈 어레이(110)를 구성하는 태양전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변화하는 반도체 소자로써, 실리콘 태양전지(silicon solar cell), 화합물 반도체 태양전지(compound semiconductor solar cell) 및 적층형 태양전지(tandem solar cell), CIGS 태양전지 등일 수 있다.
상기 태양전지는 태양광이 입사하는 수광면과 수광면의 반대측인 이면으로 형성되고, 상기 태양전지의 수광면 및 이면 상에는 집전 전극이 형성된다.
상기 태양전지의 최상면에는 외부의 충격으로부터 태양전지를 보호하기 위하여 저 철분을 포함된 강화유리가 부착되어 있다.
상기 태양광 발전 관리부는 상기 각 태양전지 모듈 어레이(110)들에 대한 오염 또는 전압전류를 측정하여 상기 태양전지 모듈 어레이(110)들의 발전량을 측정하게 되는데, 이물질이나 기름때와 같은 오염 정도나 전압 전류를 통해 각 태양전지 모듈 어레이(110)의 가로 또는 세로열의 발전량을 측정하여 가로 또는 세로열의 발전량을 비교하여 진단한다.
즉, 상기 각 태양전지 모듈 어레이(110)의 가로 또는 세로열의 발전량을 측정하는 것이고, 상기 각 태양전지 모듈 어레이(110)의 발전량은 상기 태양전지 모듈 어레이(110)의 표면에 안착되는 먼지나 기름 때와 같은 이물질에 의해 차이가 발생할 수 있고, 각 태양전지 모듈 어레이(110)에서 검출된 전압 전류의 차이에 따라 차이가 발생할 수 있다.
이에 상기 태양광 발전 관리부(120)는 이물질에 의해 발생량 차이인지 각 태양전지 모듈 어레이(110)의 고장에 의한 차이인지를 진단하여 세척 또는 고장 수리를 하도록 지시한다.
상기 태양광 세정부(130)는 상기 태양전지 모듈 어레이(110)의 표면에 세정액을 분사하여 오염된 이물질을 제거하고, 상기 태양전지 모듈 어레이(110)의 표면에 잔류하는 물기를 건조시키는 역할을 한다.
상기 태양광 세정부(130)는 세정액을 분사하지 않는 경우에는 노즐을 통해 에어를 분사하여 상기 태양전지 모듈 어레이(110)를 건조시킨다.
상기 태양광 세정부(130)는 상기 태양전지 모듈 어레이(110)의 주변에 세정액과 물을 보관하는 보관탱크(도시되지 않음)를 통해 공급되는 세정액과 물을 상기 태양전지 모듈 어레이(110)의 상부 표면에 고압으로 분사하여 세정하고, 상기 세정액의 분사가 끝나면 에어를 분사하여 표면에 건조하고 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 태양광 세정부(130)과 코팅제 살포부(140)를 분리하지 않고 일정한 간격을 갖는 2줄의 태양광 세정부(130)를 구성하고, 상기 태양광 세정부(130)를 사용이 끝나면 코팅제를 저장하고 저장탱크에 연결하여 코팅제 살포부(140)로 사용할 수도 있다.
이와 같이 2줄의 태양광 세정부(130)를 구성함으로써 상기 태양전지 모듈 어레이(110)의 전체에 골고루 분사하여 세정 능력을 향상시킴과 더불어 코팅제를 살포도 상기 태양전지 모듈 어레이(110)의 전체에 골고루 분사할 수 있다.
상기 코팅제 발포부(140)는 상기 세정 및 건조가 완료된 태양전지 모듈 어레이(110)의 표면에 발수 코팅제를 분사하여 상기 태양전지 모듈 어레이(110)의 표면에 이슬이나 습기와 같은 물기가 잔류하지 않도록 한다.
즉, 본 발명에 의한 태양광 발전 시스템의 유지보수 장치는 태양전지 모듈 어레이(110)의 발전량을 실시간으로 검출한 후 세척이 필요하다고 판단되면 상기 태양광 세정부(130)를 가동하여 세척과 건조를 실시한다.
이어서, 상기 태양전지 모듈 어레이(110)의 건조가 완료되면, 상기 태양전지 모듈 어레이(110)에 상기 코팅제 살포부(140)에서 발수 코팅제를 도포한다.
여기서, 상기 태양광 세정부(130)와 일체형으로 구성하지 않고, 상기 코팅제 살포부(140)를 별도로 차량과 같은 이동 수단 형태로 제작하여 사용할 수가 있다. 즉, 상기 태양광 세정부(130)는 상기 태양전지 모듈 어레이(110)가 설치된 곳에 일체형으로 제작되어 주기적으로 세척과 건조 작업을 진행하게 되지만, 상기 코팅제 살포부(140)는 차량으로 제작하여 필요한 곳으로 이동하여 살포할 수가 있다. 물론 상기 태양광 세정부(130)를 각 현장에 설치하지 않고 차량에 제작하여 세척 및 건조할 수도 있다.
한편, 상기 코팅제의 살포는 세척과 건조가 끝난 태양전지 모듈 어레이(110)에 평균적으로 3주에 1회씩 분포하게 되면 상기 태양전지 모듈 어레이(110)의 표면에 이슬이나 물기가 잔류하지 않고 흘러내려 먼지 등의 탈착이 이루어지지 않아 상기 태양광 세정부(130)에서 에어를 분사하여 쌓인 낙엽이나 먼지 등을 원활하게 제거할 수가 있다.
이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
즉, 도 3은 본 발명에 의한 태양광 발전 시스템의 유지보수 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
본 발명에 의한 태양광 발전 시스템의 유지보수 방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 태양전지 모듈 어레이의 발전량을 측정한다(S110).
여기서, 상기 발전량은 상기 태양전지 모듈 어레이별 발전량을 측정하거나 전체 발전량을 실시간으로 측정한다.
이어서, 상기 각 태양전지 모듈 어레이들의 발전량을 전달받아 발전량을 분석한다(S120).
이때 상기 발전량 분석은 측정된 발전량을 디지털 데이터로 변환하고, 이 디지털 데이터를 기준 데이터와 비교 분석하여 상기 다수의 태양전지 모듈 어레이들의 세척 또는 고장 수리 여부를 판단한다.
이어서, 상기 발전량의 분석한 결과 세척이 필요하다고 판단되면 세척액과 물을 분사하여 상기 태양전지 모듈 어레이를 세척 및 에어를 분사하여 건조한다(S130).
그리고 상기 건조가 완료된 상기 태양전지 모듈 어레이에 습기 제거용 발수 코팅제를 분사하여 코팅한다.
도 4a 및 도 4b는 태양전지 모듈 어레이의 표면에 물방울과 먼지가 쌓인 상태를 나타낸 도면이다.
도 4a에 나타낸 바와 같이, 아침에 이슬로 인하여 태양전지 모듈 어레이의 표면에는 크고 작은 물방울들에 인하여 물기가 잔뜩 묻어 있는 상태를 하고 있게 된다. 이로 인하여 태양전지 모듈 어레이의 표면에 안착된 물기에 의해서 다 마르기 전까지 해가 뜨더라도 정상적인 발전을 하지 못하게 된다. 뿐만 아니라 물기가 마르면서 주위의 먼지들이 물기에 붙으면서 태양전지 모듈 어레이의 표면에 얼룩이 발생하여 발전 효율을 저하시키는 원인이 된다.
즉, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 물기가 마르면서 태양전지 모듈 어레이의 표면에는 모래 먼지에 의해 모듈이 뿌연 상태를 하고 있기 때문에 태양광 발전이 원활하게 이루어지지 않아 전체적인 발전량을 저하시키게 된다.
따라서 태양전지 모듈 어레이의 표면에 물기가 잔류하지 않도록 표면에 발수 코팅제를 세척 및 건조가 끝난 후에 코팅하게 되면 물기나 먼지에 의한 발전량 저하를 미연에 방지할 수가 있다.
도 5a 및 도 5b는 종래와 본 발명에서 발수 코팅제를 분사하기 전과 후를 비교한 사진이다.
도 5a에서는 발수 코팅제를 살포하지 않아 물방울이 선명하게 보임을 알 수 있고, 도 5b에서는 발수 코팅제를 살포한 결과 물방울을 보이지 않음을 알 수 있다.
따라서 종래와 같이 발수 코팅제를 살포하지 않았을 경우에는 이슬이나 습기에 의해 태양전지 모듈 어레이의 표면에 물방울에 먼지 등의 이물질이 탈착되어 얼룩이 생겨 발전량을 저하시키는 원인이 되고 있지만, 본 발명에서는 발수 코팅제를 살포하여 태양전지 모듈 어레이의 표면에 물방울이 생기지 않아 발전량의 저하를 미연에 방지할 수가 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
110 : 태양전지 모듈 어레이 120 : 태양광 발전 관리부
130 : 태양광 세정부 140 : 코팅제 살포부
150 : 제어장치
130 : 태양광 세정부 140 : 코팅제 살포부
150 : 제어장치
Claims (5)
- 다수의 태양전지 모듈이 일정한 간격으로 배치되어 태양광을 입사받아 전기 에너지를 생산하는 태양전지 모듈 어레이와,
상기 태양전지 모듈 어레이로부터 생산되는 전기 에너지를 실시간으로 비교 분석하여 일정 발전량 이하이면 관리자에게 통지하는 태양광 발전 관리부와,
상기 태양광 발전 관리부로부터 지시를 받아 상기 태양전지 모듈 어레이를 세정 및 건조하는 태양광 세정부와,
상기 세정 및 건조가 완료된 태양전지 모듈 어레이에 습기 제거용 발수 코팅제를 살포하는 코팅제 살포부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 유지보수 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 태양광 세정부와 코팅제 살포부는 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 유지보수 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 태양광 세정부와 코팅제 살포부는 분리형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 유지보수 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 태양광 세정부와 코팅제 살포부는 이동 가능한 차량에 탑제되어 있는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 유지보수 장치.
- 다수의 태양전지 모듈 어레이의 발전량을 측정하는 단계;
상기 각 태양전지 모듈 어레이들의 발전량을 전달받아 발전량을 분석하는 단계;
상기 발전량의 분석한 결과 세척이 필요하다고 판단되면 세척액과 물을 분사하여 상기 태양전지 모듈 어레이를 세척 및 에어를 분사하여 건조하는 단계;
상기 건조가 완료된 상기 태양전지 모듈 어레이에 습기 제거용 발수 코팅제를 분사하여 코팅하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템의 유지보수 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130021496A KR20140109532A (ko) | 2013-02-27 | 2013-02-27 | 태양광 발전 시스템의 유지보수 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130021496A KR20140109532A (ko) | 2013-02-27 | 2013-02-27 | 태양광 발전 시스템의 유지보수 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140109532A true KR20140109532A (ko) | 2014-09-16 |
Family
ID=51756016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130021496A KR20140109532A (ko) | 2013-02-27 | 2013-02-27 | 태양광 발전 시스템의 유지보수 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20140109532A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109945522A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-06-28 | 江苏品和新能源发展有限公司 | 一种用于太阳能板的养护辅助设备 |
| CN114329983A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-12 | 东北电力大学 | 一种基于离散元素法的光伏板积灰清洁装置与方法 |
| KR20230045379A (ko) | 2021-09-28 | 2023-04-04 | (주)솔라앤시스 | 환경센서를 이용한 태양광 발전설비의 이상진단 시스템 및 방법 |
-
2013
- 2013-02-27 KR KR1020130021496A patent/KR20140109532A/ko not_active Application Discontinuation
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