KR20150004466A - 태양광 자동 추적 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 패널을 이용하여 태양광 발전을 수행하는 장치에 있어서, 광센서를 이용하여 태양광 패널을 태양광의 방향과 수직이 되도록 조정하여 집광효율을 최대로 할 수 있도록 하는 태양광 자동 추적 시스템에 관한 것으로, 본 발명은 입사광을 집적하여 전력을 생산하는 태양광 패널과; 상기 태양광 패널을 지지하되, 상기 태양광 패널의 배면 일 지점을 기준으로 상기 태양광 패널을 회전시킬 수 있도록 구성되는 회전지지유닛; 그리고 상기 태양광 패널에 구비되어, 입사되는 태양광의 광량을 측정할 수 있도록 형성되는 감지센서유닛을 포함하여 구성되고; 상기 감지센서유닛은, 상기 태양광패널의 배면측으로부터 입사되는 태양광을 감지할 수 있도록 상기 태양광 패널 배면측을 향해 설치되는 수광센서를 포함하여 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면 본 발명에서는 수광센서를 이용하여 태양광 패널의 위치를 조절하므로 별도의 알고리즘이 설정된 구동 장치를 구비할 필요가 없고, 태양광의 입사방향이 어떤 방향에 위치하더라도 태양광 패널을 정상위치로 조절할 수 있으므로, ⅰ) 일몰 후 일출시, ⅱ) 우천등의 원인으로 장시간의 미 일출 후 일출이 이루어진 경우와 같이, 태양광이 비연속적으로 조사된 경우에도, 태양광 패널을 제어하여 발전효율을 최대화시킬 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 태양광 패널을 이용하여 태양광 발전을 수행하는 장치에 있어서, 광센서를 이용하여 태양광 패널을 태양광의 방향과 수직이 되도록 조정하여 집광효율을 최대로 할 수 있도록 하는 태양광 자동 추적 시스템에 관한 것이다.
태양광 발전은 태양광을 전기에너지로 변환시키는 기술로, 최근 신 재생에너지에 대한 요구가 증대됨에 따라 보급 및 효율성 증대에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
한편, 최근에는 태양광 발전 효율을 증가시키기 위하여, 태양광의 입사방향이 태양광 패널면에 수직이 되도록 태양광 패널을 조절하는 기술이 개발되고 있는 실정이다.
이를 위해 최근 태양광 발전 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 태양광 패널을 좌우로 회전가능하게 지지하는 지지유닛을 구비하여 태양광 패널을 자유롭게 회전시킬 수 있도록 하고 있다(대한민국 공개특허 제10-2008-0031143호 참조).
이때, 상기 태양광 패널을 입사광과 수직이 되도록 조절하는 방식은 크게 두 가지로 구분될 수 있다.
첫 번째는 절기에 따라 시간별 태양의 고도와 위도가 일정함을 이용하여, 상기 태양광 패널의 구동장치를 절기와 시간에 따라 기 설정된 알고리즘에 따라 방향을 조절하는 기술이 있고, 그 두번째는 대한민국 등록특허 제10-1079887호에 개시된 바와 같이, 수광센서를 이용하여 태양광 패널이 입사광과 수직이 되도록 태양광 패널을 조절하는 기술이 있다.
이때, 첫 번째 방법은 일기가 흐리거나 장마철과 같이, 예측 불가능한 일기 상태에서는 효과적으로 대응할 수 없는 문제점이 있다.
반면에 두 번째 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 가림판을 중심으로 다수개의 수광센서를 구비하여, 태양광의 입사 방향에 따라 각 수광센서의 수광량이 달라짐을 이용하여 태양광 패널의 방향을 조절하는 것으로, 태양광이 패널 배면에 위치한 경우, 태양광 패널의 방향을 제어하지 못하는 경우가 발생되어 이 경우 수동 조절이 필요하고, 완전한 자동 조절이 불가능한 문제점이 있다.
즉, 이러한 상황은 일몰 이후 일출 시에 발생된다. 이 경우는 주기적으로 발생되는 상황으로 설정된 알고리즘을 통해 보완할 수 있으나, 장마철과 같이 장시간의 우천 이후 일출된 경우에는 수동으로 조절이 필요해지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 수광센서를 이용하여, 태양광 패널의 위치를 조절하되, 태양광의 입사방향이 태양광 패널의 배면에 위치한 경우에도 태양광 패널을 정상위치로 조절할 수 있도록 하여, 완전하게 자동 조절되는 태양광 자동 추적 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 입사광을 집적하여 전력을 생산하는 태양광 패널과; 상기 태양광 패널을 지지하되, 상기 태양광 패널의 배면 일 지점을 기준으로 상기 태양광 패널을 회전시킬 수 있도록 구성되는 회전지지유닛; 그리고 상기 태양광 패널에 구비되어, 입사되는 태양광의 광량을 측정할 수 있도록 형성되는 감지센서유닛을 포함하여 구성되고; 상기 감지센서유닛은, 상기 태양광패널의 배면측으로부터 입사되는 태양광을 감지할 수 있도록 상기 태양광 패널 배면측을 향해 설치되는 수광센서를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 감지센서유닛은, 상기 태양광패널의 배면측으로부터 입사되는 태양광을 감지할 수 있도록 상기 태양광 패널 배면측을 향해 설지되는 수광센서와, 상기 태양광패널의 전면측으로부터 입사되는 태양광을 감지할 수 있도록 상기 태양광 패널 전면측을 향해 설치되는 수광센서를 포함하여 구성될 수도 있다.
한편, 상기 감지센서유닛은, 반구 원판형의 하우징과; 상기 하우징 내에 구비되는 다수개의 수광센서를 포함하여 구성되고: 상기 수광센서는, 상기 태양광 패널의 전면을 향하는 수광센서와, 상기 태양광 패널의 배면을 향하는 수광센서를 포함하여 구성될 수도 있다.
또한, 상기 수광센서는, 상기 태양광 패널의 전면을 향하는 전면 수광센서와, 상기 태양광 패널의 배면을 향하는 배면 수광센서; 그리고 상기 전면 수광센서와 상기 배면수광센서 사이에 구비되는 하나 이상의 수광센서를 포함하여 구성될 수도 있다.
그리고 상기 감지센서유닛은, 태양광 패널의 측면 방향으로 입사되는 태양광을 차단하도록, 상기 하우징의 양 측면을 따라 소정의 각(θ)으로 벌어진 형태로 구성되는 한쌍의 차단판을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
또한, 상기 태양광 패널은 장방형으로 구성되고, 상기 각(θ)는, 90˚일 수도 있다.
그리고 상기 차단판의 사이 각(θ)는, 상기 태양광 패널이 n 각형인 경우 (360/n)˚로 형성될 수도 있다.
위에서 살핀 바와 같은 본 발명에 의한 태양광 자동 추적 시스템에서는 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 본 발명에서는 수광센서를 이용하여 태양광 패널의 위치를 조절하므로 별도의 알고리즘이 설정된 구동 장치를 구비할 필요가 없고, 태양광의 입사방향이 어떤 방향에 위치하더라도 태양광 패널을 정상위치로 조절할 수 있으므로, ⅰ) 일몰 후 일출시, ⅱ) 우천등의 원인으로 장시간의 미 일출 후 일출이 이루어진 경우와 같이, 태양광이 비연속적으로 조사된 경우에도, 태양광 패널을 제어하여 발전효율을 최대화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 의한 태양광 발전 장치의 지지유닛을 도시한 예시도.
도 2는 종래기술에 의한 태양광 추적 장치의 수광센서 구조를 도시한 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 태양광 자동 추적 시스템의 구체적인 실시예의 구성을 도시한 사시도.
도 4a 내지 4c는 본 발명에 의한 태양광 자동 추적 시스템을 구성하는 감지센서유닛의 다양한 실시예를 도시한 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 태양광 자동 추적 시스템의 다른 실시예의 구성을 도시한 사시도.
도 6a 내지 도6d는 본 발명에 의한 태양광 자동 추적 시스템이 태양광의 조사 방향에 따라 구동되는 모습을 도시한 동작상태도.
도 2는 종래기술에 의한 태양광 추적 장치의 수광센서 구조를 도시한 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 태양광 자동 추적 시스템의 구체적인 실시예의 구성을 도시한 사시도.
도 4a 내지 4c는 본 발명에 의한 태양광 자동 추적 시스템을 구성하는 감지센서유닛의 다양한 실시예를 도시한 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 태양광 자동 추적 시스템의 다른 실시예의 구성을 도시한 사시도.
도 6a 내지 도6d는 본 발명에 의한 태양광 자동 추적 시스템이 태양광의 조사 방향에 따라 구동되는 모습을 도시한 동작상태도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 태양광 자동 추적 시스템을 상세히 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명에 의한 태양광 자동 추적 시스템의 구체적인 실시예의 구성을 도시한 사시도이다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 태양광 자동 추적장치는 태양광을 수광하여 전력을 생산하는 태양광패널(100)과 상기 태양광패널(100)에 구비되는 감지센서유닛(200) 및 상기 태양광패널(100)을 상하 및 좌우로 회전 가능하게 지지하는 회전지지유닛(300, 도 6 참조)을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 태양광패널(100) 및 회전지지유닛은 종래 태양광 발전 장치에 적용되는 다양한 형태의 구성이 적용될 수 있으므로 본 명세서에서 그 구조를 상세히 설명하지는 않도록 한다.
한편, 상기 태양광패널(100)에는 감지센서유닛(200)이 구비된다. 상기 감지센서유닛(200)은 도 3에 확대하여 도시된 바와 같이, 반구 원판형의 하우징(210) 내에 다수개의 수광센서(220)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 하우징(210)의 형태와 상기 수광센서(220)의 개수는 다양하게 변형되어 적용될 수 있으나, 상기 감지센서유닛(200)은 상기 태양광 패널(100)의 배면쪽 입사광을 수광할 수 있도록 상기 태양광 패널(100)의 배면을 향하도록 설치되는 수광센서(220)와 상기 태양광 패널(100)의 전면쪽 입사광을 수광할 수 있도록 상기 태양광 패널(100)의 전면을 향하도록 설치되는 수광센서(220)를 포함하여 구성되어야 한다.
그리고 상기 태양광 패널(100)에는 측면부에 상기 감지센서유닛(200)이 다수개 구비되는데, 일반적으로 도시된 바와 같은 장방형의 태양광 패널(100)의 경우 4 측면에 각각 상기 감지센서유닛(200)이 설치되는 것이 바람직하다.
이때, 각 감지센서유닛(200)에 포함된 각 수광센서(220) 중 적어도 하나 이상의 수광센서(220)는 상기 태양광 패널(100)의 배면쪽을 향하여 설치된다.
이하에서는 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 상기 감지센서유닛의 다양한 실시예를 살펴보기로 한다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 감지센서유닛(200)의 제1실시예는 상기 태양광 패널(100)의 전면을 향하는 수광센서(220)와 상기 태양광 패널(200)의 배면을 향하는 수광센서(220) 만을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 태양광 패널(100)의 전면을 향하는 수광센서(220)는 다른 감지센서유닛에 포함된 상기 태양광 패널(100)의 전면을 향하는 수광센서(220)와 함께 입사광의 수광량 차이를 산출하여 상기 태양광 패널(100)의 패널면이 입사광과 수직한 위치가 되도록 상기 태양광 패널(100)의 위치를 제어한다.
그리고 상기 태양광 패널(100)의 배면을 향하는 수광센서(220)는 입사광의 방향이 상기 태양광 패널(100)의 배면측인지 여부를 판별하여, 상기 입사광이 상기 태양광 패널(100)의 배면측인 경우 상기 태양광 패널(100)을 회전시켜 상기 입사광이 상기 태양광 패널(100)의 전면에 위치하도록 제어한 후에, 상기 태양광 패널(100)의 전면을 향하는 수광센서(220)들의 수광량 차이를 이용하여 상기 입사광이 상기 태양광 패널(100)의 패널면과 수직이 되도록 정밀하게 상기 태양광 패널(100)의 위치를 조절한다.
한편, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 감지센서유닛의 제2실시예는 상기 태양광 패널(100)의 전면을 향하는 수광센서(220)와 상기 태양광 패널(100)의 배면을 향하는 수광센서(220) 사이에 추가적인 수광센서(220)를 더 포함하여 구성된다.
이들 복수의 수광센서(220)들의 수광량 차이를 산출하면 더욱 정밀한 입사광의 방향을 산출할 수 있고, 이에 따라 상기 태양광 패널(100)의 위치도 더욱 정밀하게 조절할 수 있게 된다.
한편, 상기 감지센서유닛의 제3실시예는 도 4c에 도시된 바와 같이, 하우징(210)과 수광선서 외에 차단판(230)을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
상기 차단판(230)은 상기 하우징(210)의 양측면에 소정의 각(θ)으로 벌어진 형태로 구성되는 한쌍의 판으로 형성되어 상기 수광센서(220) 측면으로 소정의 각 이상의 입사각을 갖는 태양광을 차단하는 역할을 수행한다.
이는 측면으로 큰 입사각을 갖는 태양광이 수광센서(220)에 의해 감지되는 것을 방지하여 보다 정확한 태양광의 방향을 감지하도록 하기 위한 것으로 상기 차단판(230) 사이의 각도(θ)는 상기 감지센서유닛(200)의 설치 위치와 개수에 의해 결정된다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 장방형의 일반적인 태양광 패널(100)의 경우, 상기 감지센서유닛(200)이 상기 태양광 패널(100)의 측면 중앙부에 각각 4개가 설치되는 경우, 상기 차단판(230)의 사이 각(θ)은 90˚로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 차단판(230)의 사이 각(θ)은 90˚로 형성된 경우, 각 감지센서유닛(200)의 상기 차단판(230) 사이 내각을 합하면, 상기 태양광 패널면의 전방향을 포함하게 되고, 각각의 감지센서유닛(200)은 4등분된 방위의 태양광의 입사 방향을 감지할 수 있게 된다.
따라서 상기 태양광 패널이 특수하게 삼각형으로 이루어진 경우, 상기 차단판(230)의 사이 각(θ)은 120˚로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 태양광 패널이 육각형으로 이루어진 경우, 상기 차단판(230)의 사이 각(θ)은 60˚로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 차단판(230)의 사이 각(θ)은 상기 태양광 패널이 n각형인 경우 360÷n 으로 형성되는 것이 바람직하다.
이하에서는 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 본 발명에 의한 태양광 자동 추적 시스템이 구동하는 구체적인 예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 최초 동작 위치가 태양광 패널의 수직인 위치에 태양이 위치한 경우로부터 설명하기로 한다.
이때 시간이 지남에 따라 상기 태양의 위치는 동으로부터 서로 이동하게 된다.
상기 태양의 위치가 변화되면, 상기 태양광 패널(100)의 측면에 구비된 각 감지센서유닛(200)의 수광센서(220)들에 수광되는 광량이 변화된다. 이와 같은 수광센서(220)즐의 수광량을 측정하여, 상기 회전지지유닛(300)은 상기 태양광 패널(100)을 회전하여, 도 6b에 도시된 바와같이, 상기 태양광 패널(100)이 태양광의 입사방향과 동일하도록 조절한다.
이후 시간이 경과하여 일몰 후에는 상기 태양광 패널(100)에 입사되는 태양광이 없으므로, 상기 태양광 패널(100)은 일몰시 위치에서 정지된 상태로 유지된다.
한편, 익일 오전 일출시에는 도 6c에 도시된 바와 같이, 태양은 상기 태양광 패널(100) 배면측에 위치한 상태가 된다. 따라서 태양광은 상기 감지센서유닛(200)에 구비된 수광센서(220) 중 상기 태양광 패널(100) 배면측에 구비된 수광센서(220)에서 가장 강하게 감지되고, 이와 같은 측정값에 의해 상기 회전 지지유닛(300)은 상기 태양광 패널(100)을 회전시켜 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 태양광 패널(100) 전면이 태양광의 입사방향에 수직한 위치가 되도록 한다.
이상에서는 일몰후 일출시에 본원 발명에 의한 태양광 자동 추적 시스템이 태양광 패널(100)의 위치를 조절하는 것을 예로들어 설명하였으나, 우천시 등과 같이 일기조건이 불안정하여 일출의 시간 및 위치가 불특정한 모든 경우에도 본원 발명에 의한 태양광 자동 추적 시스템은 전술한 바와 같은 방법으로 태양광 패널(100)의 위치를 최적의 상태로 제어할 수 있다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
본 발명은 태양광 패널을 이용하여 태양광 발전을 수행하는 장치에 있어서, 광센서를 이용하여 태양광 패널을 태양광의 방향과 수직이 되도록 조정하여 집광효율을 최대로 할 수 있도록 하는 태양광 자동 추적 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 수광센서를 이용하여 태양광 패널의 위치를 조절하므로 별도의 알고리즘이 설정된 구동 장치를 구비할 필요가 없고, 태양광의 입사방향이 어떤 방향에 위치하더라도 태양광 패널을 정상위치로 조절할 수 있으므로, ⅰ) 일몰 후 일출시, ⅱ) 우천등의 원인으로 장시간의 미 일출 후 일출이 이루어진 경우와 같이, 태양광이 비연속적으로 조사된 경우에도, 태양광 패널을 제어하여 발전효율을 최대화시킬 수 있는 장점이 있다.
100 : 태양광 패널 200 : 감지센서유닛
210 : 하우징 220 : 수광센서
230 : 차단판 300 : 회전지지유닛
210 : 하우징 220 : 수광센서
230 : 차단판 300 : 회전지지유닛
Claims (7)
- 입사광을 집적하여 전력을 생산하는 태양광 패널과;
상기 태양광 패널을 지지하되, 상기 태양광 패널의 배면 일 지점을 기준으로 상기 태양광 패널을 회전시킬 수 있도록 구성되는 회전지지유닛; 그리고
상기 태양광 패널에 구비되어, 입사되는 태양광의 광량을 측정할 수 있도록 형성되는 감지센서유닛을 포함하여 구성되고;
상기 감지센서유닛은,
상기 태양광패널의 배면측으로부터 입사되는 태양광을 감지할 수 있도록 상기 태양광 패널 배면측을 향해 설치되는 수광센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 태양광 자동 추적 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 감지센서유닛은,
상기 태양광패널의 배면측으로부터 입사되는 태양광을 감지할 수 있도록 상기 태양광 패널 배면측을 향해 설지되는 수광센서와, 상기 태양광패널의 전면측으로부터 입사되는 태양광을 감지할 수 있도록 상기 태양광 패널 전면측을 향해 설치되는 수광센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 태양광 자동 추적 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 감지센서유닛은,
반구 원판형의 하우징과;
상기 하우징 내에 구비되는 다수개의 수광센서를 포함하여 구성되고:
상기 수광센서는,
상기 태양광 패널의 전면을 향하는 수광센서와, 상기 태양광 패널의 배면을 향하는 수광센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 태양광 자동 추적 시스템.
- 제 3 항에 있어서,
상기 수광센서는,
상기 태양광 패널의 전면을 향하는 전면 수광센서와,
상기 태양광 패널의 배면을 향하는 배면 수광센서; 그리고
상기 전면 수광센서와 상기 배면수광센서 사이에 구비되는 하나 이상의 수광센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 태양광 자동 추적 시스템.
- 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 감지센서유닛은,
태양광 패널의 측면 방향으로 입사되는 태양광을 차단하도록, 상기 하우징의 양 측면을 따라 소정의 각(θ)으로 벌어진 형태로 구성되는 한쌍의 차단판을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 태양광 자동 추적 시스템.
- 제 5 항에 있어서,
상기 태양광 패널은 장방형으로 구성되고,
상기 각(θ)는, 90˚임을 특징으로 하는 태양광 자동 추적 시스템.
- 제 5 항에 있어서,
상기 차단판의 사이 각(θ)는,
상기 태양광 패널이 n 각형인 경우 (360/n)˚로 형성됨을 특징으로 하는 태양광 자동 추적 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20130076948A KR20150004466A (ko) | 2013-07-02 | 2013-07-02 | 태양광 자동 추적 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20130076948A KR20150004466A (ko) | 2013-07-02 | 2013-07-02 | 태양광 자동 추적 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150004466A true KR20150004466A (ko) | 2015-01-13 |
Family
ID=52476632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR20130076948A KR20150004466A (ko) | 2013-07-02 | 2013-07-02 | 태양광 자동 추적 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20150004466A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113741556A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-12-03 | 上海汉想新能源科技有限公司 | 一种光伏跟踪支架的控制结构及其控制方法 |
-
2013
- 2013-07-02 KR KR20130076948A patent/KR20150004466A/ko active IP Right Grant
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113741556A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-12-03 | 上海汉想新能源科技有限公司 | 一种光伏跟踪支架的控制结构及其控制方法 |
| CN113741556B (zh) * | 2021-07-21 | 2023-09-15 | 上海汉想新能源科技有限公司 | 一种光伏跟踪支架的控制结构及其控制方法 |
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