KR20160005484A - 진동발생장치를 포함한 태양광 발전 장치 - Google Patents

진동발생장치를 포함한 태양광 발전 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양전지 모듈의 상태를 원격으로 감시하여 관리 비용이나 관리 인력을 줄임과 함께 이물질을 효과적으로 제거하여 발전 효율의 저하를 미연에 방지하도록 한 진동발생장치가 구비된 태양광 발전 장치에 관한 것으로서, 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 다수의 태양전지 모듈과, 상기 각 태양전지 모듈의 배면에 부착되어 상기 태양전지 모듈에 부착된 이물질을 제거하기 위해 진동을 발생하는 진동 발생부와, 상기 각 태양전지 모듈이 설치된 주변에 설치되어 상기 각 태양전지 모듈에 대한 영상을 촬영하여 영상 데이터를 생성하는 영상 촬영부와, 상기 영상 촬영부로부터 촬영된 영상 데이터를 외부로 송수신하는 송수신부와, 상기 송수신부로부터 전달된 영상 데이터를 분석하여 상기 진동 발생부의 구동 여부를 판단하여 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

진동발생장치를 포함한 태양광 발전 장치{solar power generating apparatus comprising vibration generator}
본 발명은 태양광 발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양전지 모듈 표면에 쌓여진 이물질을 효과적으로 제거하여 발전 효율을 향상시키도록 한 진동발생장치를 포함한 태양광 발전 장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전 장치는 태양전지 모듈(Solar Cell Module)를 이용하여 태양의 광에너지를 전기에너지로 변환시킴으로써 이루어진다. 태양광 발전 장치는 환경오염을 일으키지 않으며 태양광을 무제한적으로 공급받을 수 있기 때문에 환경문제와 화석연료 고갈로 인한 에너지부족에 적극적으로 대처할 수 있는 해결책으로 주목받고 있다.
통상적인 태양광 발전 장치는 태양전지 모듈이 집적된 형태의 태양전지 모듈 프레임과, 태양전지 모듈에서 생성된 전기를 제어하는 전력제어장치와, 전기를 저장하는 축전지 및 직류전기를 교류로 변환하는 인버터 등을 포함하여 구성된다. 이러한 태양광 발전 장치는 태양전지 모듈 프레임의 고정 여부에 따라 고정형과 태양추적형으로 구분된다.
고정형 태양광 발전 장치는 태양전지 모듈 프레임이 일조량을 가장 많이 받을 수 있는 각도로 고정된 형태를 갖는다. 따라서, 단순한 구조로 내구성이 좋고, 설치 및 유지보수가 간편하다는 장점이 있다.
태양 추적형 태양광 발전 장치는 일출에서 일몰까지 동에서 서로 이동하는 태양의 방위 및 고도를 추적하도록 태양전지 모듈 프레임을 회전시키는 형태를 갖는다.
한편, 고정형 태양광 발전 장치 및 태양 추적형 태양광 발전 장치는 눈이나 낙엽과 같은 이물질이 태양전지 모듈 표면에 쌓일 경우 이를 제거하기란 무척 힘이 들며, 쌓인 이물질의 제거시 많은 시간이 소요되며, 특히 계속해서 눈이나 낙엽이 떨어지는 경우에는 처리가 거의 불가능하다.
이로 인하여 태양광 발전 장치의 전체적인 발전 효율의 저하를 초래하게 된다.
[선행기술문헌]
[특허문헌 1] 국내등록특허 10-1034192호(발명의 명칭: 태양전지패널 청소용 로봇장치)
[특허문헌 2] 국내등록특허 10-0888395호(발명의 명칭: 태양전지패널의 표면 청소영 시스템)
[특허문헌 3] 국내등록특허 10-1178386호(발명의 명칭: 태양전지판 청소장치 및 청소방법)
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로 태양전지 모듈의 상태를 원격으로 감시하여 관리 비용이나 관리 인력을 줄임과 함께 이물질을 효과적으로 제거하여 발전 효율의 저하를 미연에 방지하도록 한 진동발생장치가 구비된 태양광 발전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 진동발생장치를 구비한 태양광 발전 장치는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 다수의 태양전지 모듈과, 상기 각 태양전지 모듈의 배면에 부착되어 상기 태양전지 모듈에 부착된 이물질을 제거하기 위해 진동을 발생하는 진동 발생부와, 상기 각 태양전지 모듈이 설치된 주변에 설치되어 상기 각 태양전지 모듈에 대한 영상을 촬영하여 영상 데이터를 생성하는 영상 촬영부와, 상기 영상 촬영부로부터 촬영된 영상 데이터를 외부로 송수신하는 송수신부와, 상기 송수신부로부터 전달된 영상 데이터를 분석하여 상기 진동 발생부의 구동 여부를 판단하여 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 진동발생장치를 구비한 태양광 발전 장치는 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하는 다수의 태양전지 모듈과, 상기 각 태양전지 모듈의 배면에 부착되어 상기 태양전지 모듈에 부착된 이물질을 제거하기 위해 진동을 발생하는 진동 발생부와, 상기 다수의 태양전지 모듈 중 적어도 어느 하나에 설치되어 태양전지 모듈의 이물질을 감지하는 이물질 감지센서와, 상기 이물질 감지센서로부터 감지된 이물질 정보 데이터를 외부로 송수신하는 송수신부와, 상기 송수신부로부터 전달된 이물질 정보 데이터를 분석하여 상기 진동 발생부의 구동 여부를 판단하여 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 진동발생장치를 구비한 태양광 발전 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 태양전지 모듈의 상태를 원격으로 감시하여 관리 비용이나 관리 인력을 줄임과 함께 이물질을 효과적으로 제거하여 발전 효율의 저하를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 진동발생장치를 구비한 태양광 발전 장치를 개략적으로 나타낸 구성도
도 2는 도 1의 진동발생장치를 구비한 태양광 발전 장치가 설치된 상태를 나타낸 예시도
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동발생장치를 구비한 태양광 발전 장치를 개략적으로 나타낸 구성도
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치를 구비한 태양광 발전 장치를 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 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 진동발생장치를 구비한 태양광 발전 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 1의 진동발생장치를 구비한 태양광 발전 장치가 설치된 상태를 나타낸 예시도이다.
본 발명에 의한 진동발생장치를 구비한 태양광 발전 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 다수의 태양전지 모듈(110)과, 상기 각 태양전지 모듈(110)의 배면에 부착되어 상기 태양전지 모듈(110)에 부착된 이물질을 제거하기 위해 진동을 발생하는 진동 발생부(120)와, 상기 각 태양전지 모듈(110)이 설치된 주변에 설치되어 상기 각 태양전지 모듈(110)에 대한 영상을 촬영하여 영상 데이터를 생성하는 영상 촬영부(130)와, 상기 영상 촬영부(130)로부터 촬영된 영상 데이터를 외부로 송수신하는 송수신부(140)와, 상기 송수신부(140)로부터 전달된 영상 데이터를 분석하여 상기 진동 발생부(120)의 구동 여부를 판단하여 제어하는 제어부(150)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 태양전지 모듈(110)은 태양으로부터 조사되는 태양광을 흡수하여 전기 에너지를 생산하는 것으로서, 복수개의 태양전지 셀이 직렬 및/또는 병렬로 배열된 상태로 이루어진다.
상기 태양전지 셀은 태양광 에너지를 직접 전기로 변환시키는 것이 가능하도록 반도체 화합물로 이루어진 반도체 PN접합으로 구성된다. 즉, 상기 태양전지 셀에 태양광이 조사되면 광기전력 효과에 의해 기전력이 발생하여 태양전지 모듈(110) 내부에 접속되어 있는 부하에 전류가 흐르도록 구성된다.
상기 태양전지 모듈(110)은 지지대의 상단부에 장착되도록 하는 플레이트 형상이다. 이러한 태양전지 모듈(110)은 지지대에 의하여 건물(미도시) 외부 예를 들면 옥상, 외벽, 지붕 등에 비스듬히 고정되게 장착될 수 있다.
상기 진동 발생부(120)는 상기 제어부(150)의 제어를 받아 구동되어 미세 진동을 발생시켜 상기 태양전지 모듈(110)에 부착된 이물질을 제거하게 된다. 이때 상기 진동 발생부(120)의 미세 진동은 고유 진동수에 의한 공명 현상을 발생시키지 않도록 불규칙적인 시간 간격을 발생한다.
또한, 상기 진동 발생부(120)는 상기 태양전지 모듈(110)의 배면 정 중앙부에 부착되어 상기 제어부(150)의 제어를 받아 미세 진동을 발생시켜 상기 태양전지 모듈(110)에 부착된 이물질이 떨어져 나가도록 하여 제거한다.
한편, 상기 태양전지 모듈(110)에 눈이나 낙엽이 쌓여 있을 경우에는 상기 태양전지 모듈(110)이 정상적인 발전을 하지 못하여 발전 효율을 저하를 초래하게 되는데, 본 발명과 같이 진동 발생부(120)의 미세 진동에 의해 상기 태양전지 모듈(110)에 쌓여진 눈이나 낙엽을 제거함으로써 발전 효율의 저하를 미연에 방지할 수가 있다.
뿐만 아니라 상기 진동 발생부(120)는 황사와 같은 미세 먼지가 상기 태양전지 모듈(110)에 부착되어 있을 때 미세 진동을 발생하여 상기 태양전지 모듈(110)의 표면을 미세하게 떨리게 하여 미세 먼지를 효과적으로 제거할 수가 있다.
상기 진동 발생부(120)는 상기 제어부(150)의 제어에 의해 진동을 발생할 수도 있지만, 프로그램을 통해 1일 2회와 같이 자동으로 미세 진동을 발생시켜 태양전지 모듈(110)에 부착된 이물질을 제거할 수도 있다.
상기 진동 발생부(120)는 100Hz~100MHz의 주기와 10~800㎛의 진폭을 갖도록 미세 진동을 발생시킨다.
상기 영상 촬영부(130)는 상기 다수의 태양전지 모듈(110)이 설치된 주변에 설치되어 전체 태양전지 모듈(110)의 상태를 확인할 수 있도록 상기 태양전지 모듈(110)보다 더 높은 위치에 설치되어 영상을 촬영하여 영상 데이터를 생성하는 것으로서, 카메라 등을 사용하는 것이 좋다. 상기 영상 촬영부(130)는 상기 제어부(150)에 연결되어 상기 영상 데이터를 상기 제어부(150)에 전송한다.
뿐만 아니라 상기 영상 촬영부(130)는 상기 제어부(150)의 제어에 따라 그 촬영 각도를 변경하는 것이 가능하고, 특정 부분을 확대하여 보여줄 수도 있다.
상기 영상 촬영부(130)를 통해 획득된 영상 데이터는 상기 태양전지 모듈(110)에 부착된 이물질의 종류와 두께로서, 이를 상기 제어부(150)에 전송하게 되고 상기 제어부(150)는 영상 데이터의 정보를 분석하여 상기 진동 발생부(120)의 진동 발생 주기 및 진폭을 결정할 수가 있다.
상기 송수신부(140)는 상기 다수의 태양전지 모듈(110) 중 적어도 어느 하나 또는 상기 영상 촬영부(130)에 부착되어 상기 제어부(150)의 제어에 의해 영상 데이터를 유선 또는 무선 네트워크 통신망(도시되지 않음)을 통해 원격지 단말기(160)로 전송한다. 필요에 따라 상기 송수신부(140)는 상기 원격지 단말기(160)로부터 전송된 제어신호를 수신받아 상기 제어부(150)로 전송할 수도 있다.
상기 제어부(150)는 상기 진동 발생부(120), 송수신부(140) 및 영상 촬영부(130)에 연결되어 진동 발생부(120), 송수신부(140) 및 영상 촬영부(130)의 작동을 제어한다.
구체적으로 상기 제어부(150)는 상기 태양전지 모듈(110)에서 생산된 전기 에너지를 상기 진동 발생부(120), 송수신부(140) 및 영상 촬영부(130)에 제공하고, 기 설정된 시간이나 기 설정된 주기에 따라 상기 진동 발생부(120)를 구동시켜 상기 태양전지 모듈(110)에 부착된 이물질을 제거하며, 상기 영상 촬영부(130)로부터 생성된 영상 데이터를 상기 송수신부(140)를 통해 원격지 단말기로 전송하는 역할을 수행한다.
한편, 상기 제어부(150)는 필요에 따라 메모리(도시되지 않음)를 구비되는데, 상기 메모리에는 각 구성요소의 제어를 위한 프로그램 등이 저장되어 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 진동발생장치를 구비한 태양광 발전 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 진동발생장치를 구비한 태양광 발전 장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 도 1의 실시예에 비교하여 영상 촬영부(130) 대신에 다수의 태양전지 모듈(110) 중 적어도 어느 하나에 설치되어 태양전지 모듈(110)의 이물질을 감지하는 이물질 감지센서(170)를 설치하고, 상기 이물질 감지센서(170)로부터 감지된 이물질 정보 데이터를 분석하여 진동 발생부(120)의 구동 여부를 판단하여 제어하는 제어부(150)로 이루어진다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 의한 진동발생장치를 구비한 태양광 발전 장치는 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하는 다수의 태양전지 모듈(110)과, 상기 각 태양전지 모듈(110)의 배면에 부착되어 상기 태양전지 모듈(110)에 부착된 이물질을 제거하기 위해 진동을 발생하는 진동 발생부(120)와, 상기 다수의 태양전지 모듈(110) 중 적어도 어느 하나에 설치되어 태양전지 모듈(110)의 이물질을 감지하는 이물질 감지센서(170)와, 상기 이물질 감지센서(170)로부터 감지된 이물질 정보 데이터를 외부로 송수신하는 송수신부(140)와, 상기 송수신부(140)로부터 전달된 이물질 정보 데이터를 분석하여 상기 진동 발생부(120)의 구동 여부를 판단하여 제어하는 제어부(150)를 포함하여 이루어진다.
상기 이물질 감지센서(170)는 상기 태양전지 모듈(110)에 부착되어 이물질의 종류를 포함하여 두께 정보를 상기 송수신부(140)를 통해 상기 제어부(150)로 전달하여 상기 진동 발생부(120)에 진동 발생 여부를 결정하게 된다.
한편, 도 1 및 도 2의 설명에서 구체적으로 본 발명에 의한 진동발생장치를 구비한 태양광 발전 장치를 설명하고 있기 때문에, 여기서는 동일한 구성에 대해서 구체적인 설명은 생략한다.
여기서, 상기 이물질 감지센서(170)는 상기 태양전지 모듈(110)에 설치되거나 태양전지 모듈(110)과 따로 설치되어 태양전지 모듈(110) 자체의 오염이나 태양전지 모듈(110)에 접촉되는 대기의 오염을 감지하는 것으로서, 이러한 목적을 달성할 수 있다면 어떠한 센서를 사용하여도 무방하다.
상기 이물질 감지센서(170)는 상기 제어부(150)에 연결되며, 상기 태양전지 모듈(110)이나 태양전지 모듈(110)에 접촉되는 대기의 오염을 감지하여 그 정보를 제어부(150)로 제공한다. 이와 같이, 상기 이물질 감지센서(170)는 태양전지 모듈(110)에 직접 이물질이 부착되는 경우와 태양전지 모듈(110)에 이물질이 부착될 것으로 예상되는 경우 모두를 감지할 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 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 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
110 : 태양전지 모듈 120 : 진동 발생부
130 : 영상 촬영부 140 : 송수신부
150 : 제어부 160 : 원격지 단말기
170 : 이물질 감지센서

Claims (6)

  1. 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 다수의 태양전지 모듈과,
    상기 각 태양전지 모듈의 배면에 부착되어 상기 태양전지 모듈에 부착된 이물질을 제거하기 위해 진동을 발생하는 진동 발생부와,
    상기 각 태양전지 모듈이 설치된 주변에 설치되어 상기 각 태양전지 모듈에 대한 영상을 촬영하여 영상 데이터를 생성하는 영상 촬영부와,
    상기 영상 촬영부로부터 촬영된 영상 데이터를 외부로 송수신하는 송수신부와,
    상기 송수신부로부터 전달된 영상 데이터를 분석하여 상기 진동 발생부의 구동 여부를 판단하여 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 영상 데이터는 상기 태양전지 모듈에 부착된 이물질의 종류, 두께를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 진동 발생부의 진동은 고유 진동수에 의한 공명 현상을 발생시키지 않도록 불규칙적인 시간 간격을 발생하는 것을 특징으로 하는 진동발생장치를 구비한 태양광 발전 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 진동 발생부는 100Hz~100MHz의 주기와 10~800㎛의 진폭을 갖도록 진동을 발생하는 것을 특징으로 하는 진동발생장치를 구비한 태양광 발전 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 영상 촬영부는 상기 제어부의 제어에 따라 그 촬영 각도 변경 및 특정 부분의 확대가 가능한 것을 특징으로 하는 진동발생장치를 구비한 태양광 발전 장치.
  6. 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하는 다수의 태양전지 모듈과,
    상기 각 태양전지 모듈의 배면에 부착되어 상기 태양전지 모듈에 부착된 이물질을 제거하기 위해 진동을 발생하는 진동 발생부와,
    상기 다수의 태양전지 모듈 중 적어도 어느 하나에 설치되어 태양전지 모듈의 이물질을 감지하는 이물질 감지센서와,
    상기 이물질 감지센서로부터 감지된 이물질 정보 데이터를 외부로 송수신하는 송수신부와,
    상기 송수신부로부터 전달된 이물질 정보 데이터를 분석하여 상기 진동 발생부의 구동 여부를 판단하여 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치.
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