KR20150118212A - 태양광 발전설비의 세척 및 냉각장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 발전설비의 세척 및 냉각장치에 관한 것으로서, 태양광을 입사받아 전기를 생산하도록 경사지게 설치되는 태양광 모듈; 태양광 모듈의 상부에 설치되고 다수의 분사노즐을 통해 태양광 모듈로 세척수를 분사하는 공급관; 공급관과 물저장탱크를 연결하여 공급관으로 세척수를 공급하는 공급라인; 공급라인에 설치되어 물저장탱크 내의 세척수를 공급관으로 압송하는 수압발생기; 태양광 모듈의 하부에 설치되어 태양광 모듈로 분사된 세척수를 받아 배출시키는 드레인; 드레인과 물저장탱크를 연결하여 태양광 모듈로 분사된 세척수를 물저장탱크로 회수하는 회수라인; 태양광 모듈에 설치되어 태양광 모듈을 감지하는 센서; 및 센서의 감지신호에 따라 수압발생기의 작동을 제어하는 콘트롤러;를 포함하는 태양광 발전설비의 세척 및 냉각장치를 제공한다.
Description
본 발명은 태양광 발전설비의 세척 및 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양광 모듈을 세척과 동시에 냉각시킬 수 있도록 한 태양광 발전설비의 세척 및 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로, 최근 에너지 고갈에 대한 우려로 인해서 화석 연료를 대체할 수 있는 다양한 종류의 대체 에너지원의 개발이 이루어지고 있는데, 그 중 하나가 태양에너지이다.
이와 같은 태양에너지를 이용하는 방법은 크게 태양열을 이용하는 방법과, 태양광을 이용하는 방법의 두 가지 형태로 구분할 수 있다.
태양열을 이용하는 방법은 태양에 의해 데워진 물 등을 이용하여 난방 및 발전을 하는 방법이며, 태양광을 이용하는 방법은 태양의 빛을 이용하여 전기를 발생시킴으로써 이 전기로 각종 기계 및 기구를 작동시킬 수 있도록 하는 방법으로 태양광 발전이라고 한다.
이러한 태양광 발전은 실리콘 결정 위에 n형 도핑을 하여 p-n접합을 한 태양광 전지판에 태양광을 조사하면, 광 에너지에 의해 전자-정공에 의한 기전력이 발생하게 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)를 이용하여 전기를 발생시킨다.
이를 위하여 태양광을 집광하기 위한 태양전지(solar cell), 태양전지의 집합체인 태양광 모듈(photovoltaic module) 및 태양전지를 일정하게 배열한 태양광 어레이(solar array) 등이 요구된다.
일례로, 외부에서 빛이 태양광 모듈에 입사되면 p형 반도체의 전도대(conduction band)의 전자(electron)가 입사된 광에너지에 의해 가전자대(valance band)로 여기되고, 이렇기 여기된 전자는 p형 반도체 내부에 한 개의 전자-정공쌍(electron hole pair; EHP)을 형성하게 되며, 이렇게 발생된 전자-정공쌍 중 전자는 p-n 접합 사이에 존재하는 전기장(electron field)에 의해 n형 반도체로 넘어가게 되어 외부에 전류를 공급하게 된다.
한편, 태양광 발전 시스템에 사용되는 태양광 발전 모듈의 효율은 현재 주류를 이루고 있는 다결정 실리콘 소재의 경우, 약 16∼18％의 범위로 태양광 발전의 경제성을 결정짓는 가장 중요한 요인이다. 이러한 발전효율을 지속적으로 효율향상하기 위해서는 다양한 장치를 통한 유지, 보수가 필수적이다.
그런데, 태양광을 집광하기 위한 태양전지, 태양광 모듈 및 태양광 어레이 등은 실외에 설치되므로 외부 환경에 그대로 노출되어 비산먼지, 황사 및 기타 오염물질이 부착되고, 그에 따라 집광량이 감소하여 발전효율이 저하된다.
특히, 태양전지, 태양광 모듈 및 태양광 어레이가 태양광에 장시간 노출됨으로써 온도가 상승하고, 이를 통해 기전력이 감소되면서 발전 효율이 떨어지게 된다.
따라서, 이러한 단점을 극복하여 태양광 발전설비의 효율을 향상시킬 수 있는 기술 개발이 시급하다.
이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 태양광 모듈을 세척과 동시에 냉각시킬 수 있고 동절기엔 제설기능을 갖도록 구성함으로써 광 투과율을 향상시켜 태양광 모듈의 발전 효율을 향상시킬 수 있도록 한 태양광 발전설비의 세척 및 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적은, 태양광을 입사받아 전기를 생산하도록 경사지게 설치되는 태양광 모듈; 태양광 모듈의 상부에 설치되고 다수의 분사노즐을 통해 태양광 모듈로 세척수를 분사하는 공급관; 공급관과 물저장탱크를 연결하여 공급관으로 세척수를 공급하는 공급라인; 공급라인에 설치되어 물저장탱크 내의 세척수를 공급관으로 압송하는 수압발생기; 태양광 모듈의 하부에 설치되어 태양광 모듈로 분사된 세척수를 받아 배출시키는 드레인; 드레인과 물저장탱크를 연결하여 태양광 모듈로 분사된 세척수를 물저장탱크로 회수하는 회수라인; 태양광 모듈에 설치되어 태양광 모듈을 감지하는 센서; 및 센서의 감지신호에 따라 수압발생기의 작동을 제어하는 콘트롤러;를 포함하는 태양광 발전설비의 세척 및 냉각장치에 의해 달성된다.
그리고, 공급라인과 회수라인에는 각각 물저장탱크에서 압송되어 공급되는 세척수와, 물저장탱크로 회수되는 세척수 중의 이물질을 걸러내는 제 1 필터와 제 2 필터가 구비되고, 공급관과 수압발생기 사이의 공급라인에는 콘트롤러에 의해 제어되어 개폐되는 솔레노이드밸브가 구비됨이 바람직하다.
본 발명의 태양광 발전설비의 세척 및 냉각장치에 따르면, 태양광 모듈의 표면을 공급관을 통해서 분사되는 세척수로서 세척을 함과 동시에 냉각시킬 수 있고, 특히 동절기엔 분사되는 세척수로서 제설기능을 할 수 있으므로 태양광 모듈의 광 투과율을 향상시켜 태양광 모듈의 발전 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전설비의 세척 및 냉각장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전설비의 세척 및 냉각장치의 설치 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전설비의 세척 및 냉각장치의 설치 예시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
첨부도면 도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전설비의 세척 및 냉각장치의 구성도이다.
본 발명에 따른 태양광 발전설비의 세척 및 냉각장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 태양광을 입사받아 전기를 생산하는 태양광 모듈(20)과, 태양광 모듈(20)에 설치되어 태양광 모듈(20)로 세척수를 공급하는 공급라인(60)과, 태양광 모듈(20)에 설치되어 태양광 모듈(20)를 세척한 후의 세척수를 회수하는 회수라인(70)과, 태양광 모듈(20) 상에 설치되어 태양광 모듈(20)을 감지하는 센서(50)와, 센서(50)의 감지신호에 따라 세척수의 공급을 제어하는 콘트롤러(80)를 포함한다.
태양광 모듈(20)은 프레임(10)에 의해서 다수의 태양광 패널이 수직 및 수평으로 나열된 상태로 바닥면으로부터 이격되어 경사지게 설치된다.
한편, 이와 같은 태양광 모듈(20)의 상부에는 세척수가 공급되는 공급관(30)이 태양광 모듈(20)의 가로방향으로 설치되고, 공급관(30)에는 태양광 모듈(20)로 세척수를 분사하는 분사노즐(31)이 일정간격마다 설치되어 구비된다.
그리고, 공급라인(60)은 공급관(30)과 물저장탱크(61)를 연결하여 공급관(30)으로 물저장탱크(61)에 저장된 세척수를 공급하는 것으로, 공급라인(60)에는 물저장탱크(61) 내의 세척수를 공급관(30)으로 압송하여 공급하는 수압발생기(63)가 설치되고, 수압발생기(63)와 물저장탱크(61) 사이의 공급라인(60)에는 수압발생기(63)를 통해 공급관(30)으로 공급되는 세척수 중의 이물질을 걸러내는 제 1 필터(62)가 설치되며, 수압발생기(63)와 공급관(30) 사이의 공급라인(60)에는 콘트롤러(80)에 의해 제어되어 공급라인(60)을 개폐시키는 솔레노이드밸브(64)가 설치된다.
여기서, 콘트롤러(80)는 센서(50)의 감지신호에 따라 수압발생기(63)와 솔레노이드밸브(64)를 제어하는 바, 이 경우와 같이 콘트롤러(80)에 의해 수압발생기(63)와 솔레노이드밸브(64)가 같이 제어될 때에는 솔레노이드밸브(64)의 구성을 삭제할 수도 있다. 즉, 콘트롤러(80)가 수압발생기(63)의 제어만으로도 세척수의 공급을 제어할 수 있기 때문이다. 하지만, 본 실시예에서와 같이 수압발생기(63)와 솔레노이드밸브(64)를 갈이 구성하는 것이 장치의 안정화를 위해 더 바람직하다.
제 1 필터(62)는 세척수 중의 이물질을 걸러낼 수 있는 필터이면 모두 만족하나, 대표적으로는 여과효율이 우수한 멤브레인 필터를 사용할 수 있고, 수압발생기(63)는 물저장탱크(61)에 저장된 세척수를 공급관(30)으로 압송하여 공급하기 위한 것으로, 통상의 펌프 등으로 구성할 수 있다.
한편, 공급관(30) 반대편의 태양광 모듈(20) 하부에는 태양광 모듈(20)로 분사된 세척수를 받아 배출시키는 드레인(40)이 태양광 모듈(20)의 가로방향으로 설치되고, 이러한 드레인(40)은 통상의 물받이와 같은 형태인 "∪"자 형태로서 후술될 회수라인(70) 측으로 하향 경사지게 구비될 수 있다.
그리고, 회수라인(70)은 드레인(40)과 물저장탱크(61)를 연결하여 태양광 모듈(20)로 분사된 세척수를 물저장탱크(61)로 회수시키기 위한 것으로, 회수라인(70)에는 물저장탱크(61)로 회수되는 세척수 중의 이물질을 걸러내는 제 2 필터(71)가 설치된다. 제 2 필터(71)는 전술한 제 1 필터(62)와 동일하게 구성될 수 있다.
또한, 회수라인(70)을 통해 회수되는 드레인(40) 상의 세척수는 드레인(40)과 물저장탱크(61) 간의 높이차(드레인(40)이 물저장탱크(61)보다 높게 설치된 경우)를 이용하여 회수할 수도 있고, 또는 수압발생기(63)의 공급압력에 의해 물저장탱크(61)로 회수할 수도 있으며, 또는 회수라인(70) 상에 별도의 펌프를 구성하여 드레인(40) 상으로 모여진 세척수를 물저장탱크(61)로 강제 회수할 수도 있다.
그리고, 센서(50)는 태양광 모듈(20) 상에 설치된 여러 종류의 센서로 이루어진 센서군으로 구성되어, 태양광 모듈(20)의 오염정도, 일사량 및 온도 등을 감지할 수 있게 된다.
콘트롤러(80)는 센서(50)의 감지신호를 수신하여 그에 따라 수압발생기(63)와 솔레노이드밸브(64)의 작동을 제어함으로써 태양광 모듈(20)의 표면에 수막을 형성할 수 있고, 이와 같은 수막은 광학필터의 기능을 할 수 있게 되어, 광 투과율이 향상되고, 이로 인해 태양광 모듈(20)의 발전 효율이 향상된다.
그리고, 콘트롤러(80)는 중앙 관제소 등에 설치되는 제어시스템(90)과 통신되고, 제어시스템(90)은 태양광 모듈(20)의 현 상태를 실시간 감시할 수 있을 뿐 아니라 태양광 모듈(20)의 상태와 더불어 기상 상태에 따라 태양광 모듈(20)을 자동 세척 및 냉각시킬 수 있게 된다. 즉, 기상 상태가 좋지 않을 때에는 세척 및 냉각장치의 작동을 정지시키게 된다.
한편, 상기와 같은 본 발명에 따른 세척 및 냉각장치는 도 2에서와 같이, 다수의 태양광 발전설비에 연결되어 다수의 태양광 모듈(20)을 동시에 세척 및 냉각시킬 수 있게 된다. 물론, 이때 각 태양광 모듈(20)에는 해당 공급라인(60)과 회수라인(70) 및 솔레노이드밸브(64)가 각각 구성되어야 하지만, 물저장탱크(61)와 제 1 필터(62), 수압발생기(63), 및 제 2 필터(71)는 하나만 구성되어도 다수의 태양광 모듈(20)을 동시에 세척 및 냉각시킬 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 태양광 발전설비의 세척 및 냉각장치의 작동관계를 설명한다.
먼저, 제어시스템(90)에서 수집된 기상 상태가 좋지 않은 경우에는 세척 및 냉각장치의 작동을 정지시키고, 기상 상태가 좋은 경우에는 세척 및 냉각장치를 작동시키게 된다.
태양광 모듈(20)의 세척 및 냉각 시는 센서(50)의 감지신호에 의해 콘트롤러(80)가 수압발생기(63)를 작동시키고, 솔레노이드밸브(64)를 제어하여 닫혀 있던 공급라인(60)을 개방시키게 된다.
그러면, 수압발생기(63)에 의해서 물저장탱크(61)에 저장된 세척수가 압송되어 공급되고, 물저장탱크(61)로부터 공급되는 세척수는 공급라인(60) 상에 설치된 제 1 필터(62)를 지나면서 세척수 중의 이물질이 모두 걸러지게 된다.
따라서, 이물질이 걸러진 세척수는 태양광 모듈(20)의 상부에 구비된 공급관(30)으로 유입된 후, 공급관(30)에 설치된 각 공급노즐(31)을 통해 태양광 모듈(20)의 표면으로 분사되어, 태양광 모듈(20)을 세척함과 동시에 냉각시키게 되고, 태양광 모듈(20)의 표면에 수막을 형성하여 광학필터의 기능을 할 수 있게 된다.
한편, 이와 같이 세척된 태양광 모듈(20)은 광 투과율이 향상되어 태양광 모듈(20)의 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
그리고, 태양광 모듈(20)의 표면으로 분사되어 세척을 마친 세척수는 태양광 모듈(20)의 하부에 설치된 드레인(40)으로 집수되고, 회수라인(70)을 통해 물저장탱크(61)로 유입되어 저장된다.
이때, 회수라인(70)을 이동하는 세척수는 회수라인(70) 상에 설치된 제 2 필터(71)를 통과하면서 세척수 중에 포함되어 있는 이물질이 걸러진 상태로 물저장탱크(61)로 유입되어 저장된다.
이후, 태양광 모듈(20)의 세척 완료 후에는 콘트롤러(80)가 수압발생기(63)의 작동을 정지시키는 한편 솔레노이드밸브(64)를 제어하여 공급라인(60)을 폐쇄시키게 된다.
특히, 태양광 모듈(20)을 세척하는 세척수를 순환시켜 줌으로써 세척수의 소비를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 이와 같이 작동되는 세척 및 냉각장치는 도 2에서와 같이, 다수의 태양광 모듈(20)에 연결하여 여러 태양광 모듈(20)을 동시에 세척 및 냉각시킬 수도 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상을 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
10 : 프레임
20 : 태양광 모듈
30 : 공급관 31 : 분사노즐
40 : 드레인 50 : 센서
60 : 공급라인 61 : 물저장탱크
62 : 제 1 필터 63 : 수압발생기
64 : 솔레노이드밸브 70 : 회수라인
71 : 제 2 필터 80 : 콘트롤러
90 : 제어시스템
30 : 공급관 31 : 분사노즐
40 : 드레인 50 : 센서
60 : 공급라인 61 : 물저장탱크
62 : 제 1 필터 63 : 수압발생기
64 : 솔레노이드밸브 70 : 회수라인
71 : 제 2 필터 80 : 콘트롤러
90 : 제어시스템
Claims (3)
- 태양광을 입사받아 전기를 생산하도록 경사지게 설치되는 태양광 모듈;
태양광 모듈의 상부에 설치되고 다수의 분사노즐을 통해 태양광 모듈로 세척수를 분사하는 공급관;
공급관과 물저장탱크를 연결하여 공급관으로 세척수를 공급하는 공급라인;
공급라인에 설치되어 물저장탱크 내의 세척수를 공급관으로 압송하는 수압발생기;
태양광 모듈의 하부에 설치되어 태양광 모듈로 분사된 세척수를 받아 배출시키는 드레인;
드레인과 물저장탱크를 연결하여 태양광 모듈로 분사된 세척수를 물저장탱크로 회수하는 회수라인;
태양광 모듈에 설치되어 태양광 모듈을 감지하는 센서; 및
센서의 감지신호에 따라 수압발생기의 작동을 제어하는 콘트롤러;를 포함하는 태양광 발전설비의 세척 및 냉각장치.
- 청구항 1에 있어서,
공급라인과 회수라인에는 각각 물저장탱크에서 압송되어 공급되는 세척수와, 물저장탱크로 회수되는 세척수 중의 이물질을 걸러내는 제 1 필터와 제 2 필터가 구비되는 태양광 발전설비의 세척 및 냉각장치.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
공급관과 수압발생기 사이의 공급라인에는 콘트롤러에 의해 제어되어 개폐되는 솔레노이드밸브가 구비되는 태양광 발전설비의 세척 및 냉각장치.
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| KR (1) | KR20150118212A (ko) |
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| KR102606342B1 (ko) | 2023-08-09 | 2023-11-24 | 고희빈 | 태양광 패널 관리장치 |
-
2014
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