KR20170110955A - 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
건물의 천장 및 공터에 설치되어 태양광을 흡수하고, 태양광을 일정공간 내에 집광하도록 구성되며 복수 개의 프레넬 렌즈로 이루어진 집광렌즈와, 상기 집광렌즈에서 집광되는 태양광원을 흡수하여 전기에너지를 생성하며 복수 개의 PV cell로 구성된 광전지로 이루어진 태양광 모듈과, 상기 태양광 모듈에서 형성된 직류전원을 교류전원으로 변압하는 인버터와, 상기 인버터에서 변압된 전원을 저장 및 보관이 이루어지는 배터리와, 상기 배터리에서 충진된 전원을 공급 받아 전자기기를 작동이 이루어지도록 구성된 구동부 및 상기 인버터에서 번압된 일부 전원을 공급 받아 관리자가 태양광 발전 시스템을 제어 및 관리하도록 구성되며, 태양광 발전 시스템을 제어하는 제어부와, 상기 제어부에서 제어상황을 관리자에게 표시하는 표시부로 이루어진 컨트롤러를 포함하고, 상기 제어부에는, 상기 제어부에 구성된 모든 구성요소들의 동작을 지시, 연산 및 명령을 수행하는 중앙처리부와, 상기 태양광 모듈의 상태 및 위치등을 분석하는 분석부 및 상기 태양광 모듈에 발생하는 태양광 및 온도를 감지하는 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
건물의 천장 및 공터에 설치되어 태양광을 흡수하고, 태양광을 일정공간 내에 집광하도록 구성되며 복수 개의 프레넬 렌즈로 이루어진 집광렌즈와, 상기 집광렌즈에서 집광되는 태양광원을 흡수하여 전기에너지를 생성하며 복수 개의 PV cell로 구성된 광전지로 이루어진 태양광 모듈과, 상기 태양광 모듈에서 형성된 직류전원을 교류전원으로 변압하는 인버터와, 상기 인버터에서 변압된 전원을 저장 및 보관이 이루어지는 배터리와, 상기 배터리에서 충진된 전원을 공급 받아 전자기기를 작동이 이루어지도록 구성된 구동부 및 상기 인버터에서 번압된 일부 전원을 공급 받아 관리자가 태양광 발전 시스템을 제어 및 관리하도록 구성되며, 태양광 발전 시스템을 제어하는 제어부와, 상기 제어부에서 제어상황을 관리자에게 표시하는 표시부로 이루어진 컨트롤러를 포함하고, 상기 제어부에는, 상기 제어부에 구성된 모든 구성요소들의 동작을 지시, 연산 및 명령을 수행하는 중앙처리부와, 상기 태양광 모듈의 상태 및 위치등을 분석하는 분석부 및 상기 태양광 모듈에 발생하는 태양광 및 온도를 감지하는 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 복수의 프레넬 렌즈를 구비하고, 이 프레넬 렌즈로부터 일정한 거리에 PV셀을 구비한 태양광 모듈이 태양열을 집광하며, 이 태양광 모듈이 태양을 따라 움직여 PV셀의 효율을 극대화하는 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 집광을 위한 광학렌즈는 초정밀 가공장비와 가공기술이 필요하며 대량생산을 위한 금형코어제작 및 설계 기술과 사출기술을 필요로 한다.
그러나, 현재 소구경의 광학렌즈의 경우 초정밀 가공장비가 다수 존재하나 다량의 태양광을 집광을 하여야 하는 대구경 광학렌즈를 제작하기 위한 초정밀 가공장비가 고가이며 가공기술 또한 초기 단계에 있는 것이 현실이며, 대구경 렌즈의 대량생산을 위한 사출장비 및 사출기술 또한 초보단계에 있다.
아울러, 반구형상의 집광기에 렌즈를 삽입하고, 렌즈의 모양에 따라 반사용미러를 설치, 입사된 빛을 반사미러를 따라 빛을 렌즈의 꼭지점에 집광시키는 형태의 태양발전 시스템으로 구성되어 있다.
대한민국 등록특허 제10-1029086호에는 지면에 고정되는 메인프레임 상기 메인프레임의 상단부에 고정 결합되는 서브프레임 및 상기 서브프레임의 상단부에 구비되고 태양전지판과 상기 태양전지판의 상부에 태양광을 집광하는 집광렌즈로 구성되는 집광부를 포함하고, 상기 집광부 측에 형성되어 태양의 위치를 추적하는 2 차 추적센서, 상기 메인프레임의 상측에 고정되고 태양의 궤도와 고도에 따른 상기 2 차 추적센서의 신호를 분석한 제어부의 제어에 의해 상기 서브프레임 및 집광부를 좌회전과 우회전시키는 회전수단, 상기 서브프레임에 일측 단부를 고정하는 지지수단을 구비하여 상기 회전수단과 연결하고 내부에 피스톤 로드를 구비하는 실린더는 상기 지지수단의 타측 단부에 고정하여 상기 집광부를 상방향과 하방향으로 회동하는 각도조절수단 및 상기 각 기능부의 기능을 감시하고 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지는 태양광 추적 장치가 개시된 바가 있다.
그러나, 전술한 선행기술문헌에 따르면, 집광렌즈는 내부 온도가 100도를 넘게 되어 집광렌즈의 휨 현상과 태양전지의 표면온도 상승으로 전기 발전효율이 급격히 저하하는 현상이 발생하며, 유지보수 비용이 과다하게 발생하게 되는 문제점이 있었다.
종래의 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 복수의 프레넬 렌즈를 구비하고, 이 프레넬 렌즈로부터 일정한 거리에 PV셀을 구비한 태양광 모듈이 태양열을 집광하며, 이 태양광 모듈이 태양광을 따라 움직여 PV셀의 효율을 극대화하는 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은, 배터리에 충진된 전력이 20프로 미만으로 내려가지 않도록 전력측정부에서 상시로 전력을 측정하여 배터리의 효율을 극대화하는 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은, 다수 개로 이루어진 집광렌즈의 곡면을 각각 다르게 구성하여 빛의 각도 및 빛의 세기에 따라 집광률을 극대화하는 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은, 배터리에 충진된 전력이 20%미만으로 내려가지 않도록 제어부에서 절전모드로 변경하여 배터리에 충진된 전력절약이 극대화되는 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템을 제공함에 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템에 있어서, 건물의 천장 및 공터에 설치되어 태양광을 흡수하고, 태양광을 일정공간 내에 집광하도록 구성되며 복수 개의 프레넬 렌즈로 이루어진 집광렌즈와, 상기 집광렌즈에서 집광되는 태양광원을 흡수하여 전기에너지를 생성하며 복수 개의 PV cell로 구성된 광전지로 이루어진 태양광 모듈과, 상기 태양광 모듈에서 형성된 직류전원을 교류전원으로 변압하는 인버터와, 상기 인버터에서 변압된 전원을 저장 및 보관이 이루어지는 배터리와, 상기 배터리에서 충진된 전원을 공급 받아 전자기기를 작동이 이루어지도록 구성된 구동부 및 상기 인버터에서 번압된 일부 전원을 공급 받아 관리자가 태양광 발전 시스템을 제어 및 관리하도록 구성되며, 태양광 발전 시스템을 제어하는 제어부와, 상기 제어부에서 제어상황을 관리자에게 표시하는 표시부로 이루어진 컨트롤러를 포함하고, 상기 제어부에는, 상기 제어부에 구성된 모든 구성요소들의 동작을 지시, 연산 및 명령을 수행하는 중앙처리부와, 상기 태양광 모듈의 상태 및 위치등을 분석하는 분석부 및 상기 태양광 모듈에 발생하는 태양광 및 온도를 감지하는 센서부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부에는, 데이터를 송신하는 송신부와, 데이터를 수신하는 수신부로 이루어진 통신부와, 상기 배터리에 충진된 전원을 측정하는 전력측정부와, 상기 태양광 모듈의 전원을 측정하여 과전압 또는 과전류가 발생하는지의 여부를 감지 및 측정하는 전력감지부와, 상기 배터리에 충진된 전력을 상기 구동부에 공급이 이루어지도록 제어하는 전원관리부가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전력측정부에는, 상기 배터리에 충진된 전원이 80% 이상 방전되면 상기 중앙처리부에서 절전모드로 변환되는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분석부는, 상기 태양광 모듈이 관리자가 설정한 데이터의 범위에 벗어날 경우, 위치, 각도 등을 분석하여 상기 모듈구동부를 통해 조정이 이루어지도록 구성되는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서부에는, 상기 태양광 모듈의 휘도를 감지하는 휘도센서와, 상기 태양광 모듈의 조도를 감지하는 조도센서 및 상기 태양광 모듈의 온도를 감지하는 온도센서가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 프레넬 렌즈를 구비하고, 이 프레넬 렌즈로부터 일정한 거리에 PV셀을 구비한 태양광 모듈이 태양열을 집광하며, 이 태양광 모듈이 태양광을 따라 움직여 PV셀의 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 배터리에 충진된 전력이 20프로 미만으로 내려가지 않도록 전력측정부에서 상시로 전력을 측정하여 배터리의 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명은, 다수 개로 이루어진 집광렌즈의 곡면을 각각 다르게 구성하여 빛의 각도 및 빛의 세기에 따라 집광률을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명은, 배터리에 충진된 전력이 20%미만으로 내려가지 않도록 제어부에서 절전모드로 변경하여 배터리에 충진된 전력절약을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템의 태양광 모듈의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템의 태양광 모듈의 회전도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템의 전체 블럭도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템의 제어부의 전체 블럭도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템의 발전 순서도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템의 태양광 모듈이 태양광을 따라 작동하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템의 태양광 모듈의 회전도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템의 전체 블럭도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템의 제어부의 전체 블럭도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템의 발전 순서도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템의 태양광 모듈이 태양광을 따라 작동하는 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의하여 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템의 태양광 모듈의 구성도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템의 태양광 모듈의 회전도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템의 전체 블럭도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템의 제어부의 전체 블럭도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템의 발전 순서도, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템의 태양광 모듈이 태양광을 따라 작동하는 순서도이다.
프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템은 건물의 천장 및 공터에 설치되어 태양광을 흡수하는 태양광 모듈(100)과, 태양광 모듈(100)에서 형성된 전기에너지를 변압하는 인버터(200)와, 인버터(200)에서 변압된 전압을 저장하는 배터리(300)와, 배터리(300)에 충진된 전원을 공급 받아 전자기기를 작동하는 구동부(400) 및 인버터(200)에서 승압된 일부 전압을 공급 받아 사용자가 태양광 발전 시스템을 제어 및 관리하는 컨트롤러(500)로 이루어진다.
태양광 모듈(100)은 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 태양으로부터 발생하는 태양광을 흡수하여 전기에너지를 생성하기 위해 구성된 것으로, 조도 및 휘도가 밝은 건물 옥상 또는 주변 공터에 설치하여 일정이상의 태양광을 흡수하도록 구성한다.
이러한 태양광 모듈(100)은 태양광을 일정공간 내에 집광하는 집광렌즈(110)와, 집광렌즈(110)에서 집광되는 태양광원을 흡수하여 전기에너지를 발생하는 광전지(130)로 이루어진다.
집광렌즈(110)는 태양광 모듈(110)의 복수 개로 이루어지고, 볼록한 렌즈를 다수의 홈으로 이루어져 평판에 미세조직을 형성하며, 일정공간 이내로 집광이 이루어지도록 구성되어 태양광량을 높이는 역할을 수행한다.
또한, 집광렌즈(110)는 통상적인 집광렌즈(110)의 두께를 줄이기 위하여 몇 개의 일정한 두께를 가진 고리 모양의 렌즈로 구성된 프레넬 렌즈(Fresnel Lens)로 구성되는 것이 바람직하다.
이러한, 집광렌즈(110)는 태양광 모듈(100)내에 다수 개로 구성되고 각각의 집광렌즈(110)마다 곡면을 서로 다르게 구성함으로써 빛의 각도 및 빛의 세기에 따라 최적화된 집광렌즈에 흡수하여 전기에너지를 생성할 수 있도록 구성된다.
즉, 다수 개로 이루어진 집광렌즈(110)는 각각 다른 곡면으로 이루어져 계절, 시간, 날씨에 따라 집광률을 극대화 할 수 있도록 구성됨으로써 적은 빛에도 태양광 발전이 이루어지도록 구성된다.
광전지(130)는 집광렌즈(110)에서 집광된 태양광원을 흡수하여 태양광원에 형성된 열에너지를 전기에너지로 치환이 이루어지도록 구성된 것으로, 집광렌즈(110)로부터 일정거리에 구성되고, 집광렌즈(110)와 동일하게 구성되는 것이 바람직하며, 본 발명에서의 광전지(130)는 열에너지의 온도가 높을 수록 효율이 극대화되는 PV cell로 구성되는 것이 바람직하다.
인버터(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 태양광 모듈(100)에서 태양광원을 집광하여 형성된 전기에너지를 변압하기 위해 구성된 것으로, 통상적으로 태양광 모듈(100)에서 생성되는 전기에너지는 직류전원이 형성되며, 건물 내에서 사용되는 교류전원으로 변압이 이루어지도록 구성된다.
또한, 인버터(200)에는 태양광 모듈(100)에서 생성된 전기에너지가 승압되는 승압기(미도시)가 별도로 구성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
배터리(300)는 인버터(200)에서 교류전원으로 변압이 이루어진 전원을 저장하고, 이 배터리(300)의 내부에 충진된 전원이 장시간동안 보관하기 용이하도록 리튬 폴리머 배터리로 이루어 질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
구동부(400)는 배터리(300)에서 충진된 전원을 각각의 전자기기로 공급이 이루어질 수 있도록 구성된 것으로, 태양광 모듈(100)을 제어하는 모듈구동부(410), 환기시설을 제어하는 환기구동부(430), 출입구, 내벽, 창문 등을 제어하는 창호구동부(450)으로 이루어진다.
본 발명에서의 구동부(400)는 모듈구동부(410), 환기구동부(430), 창호구동부(450)로 이루어진 것으로 설명되었으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 이 밖에도 전자기기를 제어하는 구동부가 추가로 구성될 수 있고 또는, 하나의 제어구동부(미도시)로 통합하여 제어할 수 있도록 구성될 수 있음은 물론이다.
컨트롤러(500)는 관리자가 태양광 발전 시스템을 제어 및 관리를 할 수 있도록 구성된 것으로, 관리자가 조작을 통해 태양광 발전 시스템을 제어하는 제어부(600)와, 관리자가 제어부(600)를 통해 조작상황 및 조작결과를 표시하는 표시부(700)로 이루어진다.
제어부(600)는 관리자가 태양광 발전 시스템을 전체적으로 제어 및 관리가 이루어지도록 구성된 것으로, 이 제어부(600)를 총괄적으로 제어명령을 생성 및 실행하는 중앙처리부(601)가 구성된다.
중앙처리부(601)는 명령어 생성 및 제어하고 제어부(600)에 구성된 모든 구성요소들의 동작을 지시하는 제어부(603)와, 제어부(603)에서 형성된 명령어를 받아 연산을 수행하는 연산부(605)와, 각 구성요소에서 전달 받은 데이터 및 연산부(605)에서 연산이 완료된 데이터를 임시 저장하는 레지스터부(607)로 이루어진다.
이러한 중앙처리부(601)가 구성된 제어부(600)는 통신부(610), 메모리(620), 분석부(630), 센서부(640), 전력측정부(650), 전력감지부(660), 전원관리부(670)로 이루어진다.
통신부(610)는 제어부(600)에서 데이터를 송,수신이 이루어지도록 구성된 것으로, 데이터를 송신하는 송신부(611)와, 데이터를 수신하는 수신부(613)으로 이루어진다.
메모리(620)는 중앙처리부(601)가 명령어 및 데이터를 임시로 기억 및 대기하는 기능을 수행하고, 통신부(610)에서 수신 받은 데이터를 임시로 저장하거나, 또는 제어부(600)에서 발생한 명령어를 송신기(611)로 전달하기 전에 임시로 저장하는 기능을 수행한다.
분석부(630)는 태양광 모듈(100)의 상태 및 위치등을 분석하여 관련된 데이터를 측정하는 장치이며, 생성된 데이터는 중앙처리부(601)에 전송하여 중앙처리부(601)에서 태양광 모듈(100)을 제어할 수 있도록 구성된다.
센서부(640)는 태양광 모듈(100)에서 집광될 때의 조도, 휘도, 온도 등을 감지하는 기능을 수행하며, 광전지(130)에서 집광되는 휘도를 감지하는 휘도센서(641)와, 광전지(130)에서 집광되는 조도를 감지하는 조도센서(643)와, 태양광 모듈(100)에서 집광될 때의 온도를 감지하는 온도센서(645)로 이루어진다.
전력측정부(650)는 배터리(300)에 전기에너지의 충진량을 측정하는 기능을 수행하며, 일정이상의 방전량에 도달하였을 경우 절전모드로 변환이 이루어질 수 있도록 구성된다.
전력감지부(660)는 태양광 발전 시스템에서의 전력을 측정하여 과전압 또는 과전류가 발생하는지의 여부를 감지 및 측정하는 것으로, 태양광 모듈(100), 인버터(200), 배터리(300), 컨트롤러(500)에서 과전압 또는 과전류가 발생하는지의 여부를 감지하는 발전전력감지부(661)과, 태양광 모듈(100)에서 생성된 전기에너지가 외부로 유출되는지의 여부를 감지하는 유출전력감지부(663)으로 이루어진다.
전원관리부(670)는 배터리(300)에서 충진된 전력을 각각의 모듈구동부(410), 환기구동부(430), 창호구동부(450)등으로 공급하기 위해 구성된 것으로, 배터리(300)를 제어하여 구동부(400)에 원활한 전원 공급이 이루어지도록 구성되고, 인버터(200)에서 변압된 전원이 저장될 수 있도록 제어하는 기능을 수행한다.
태양광 모듈(100)에서 집광하여 생성된 전기에너지를 제어 및 관리하는 방법은 도 5에 도시된 바와 같이, 태양광 모듈(100)의 복수 개의 집광렌즈(110)는 광전지(130)에 집광하여 전기에너지를 형성하고(S100), 태양광 모듈(100)에서 공급 받은 전기에너지는 인버터(200)에서 변압을 수행하도록 구성된다(S110).
통상적으로 가정 및 건물에서 사용되는 전기는 교류전원이고, 태양광 모듈(100)에서 형성된 전기에너지는 직류전원임에 따라, 인버터(200)에서 직류전원을 교류전원으로 변압하는 기능을 수행하는 것이다.
여기서, 태양광 모듈(100)에서 생성된 전압은 가정 및 건물에서 사용되는 전압보다 낮을 경우에는 전원을 승압하는 승압기(미도시)가 별도로 구성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
인버터(200)에서 변압이 완료된 전원의 일부분은 컨트롤러(500)에 전원을 공급하여(S120) 제어부(600) 및 표시부(700)가 원활하게 작동이 이루어지도록 구성되고(130), 제어부(600)의 전원관리부(670)를 제어명령이 이루어져 배터리(300)가 구동부(400)에 전원을 공급여부를 결정하도록 구성된다(S140).
컨트롤러(500)에 전원 공급하고 남은 전원은 배터리(300)에 충진되며(S150), 배터리(300)에 충진된 전원이 모듈구동부(410), 환기구동부(430), 창호구동부(450)에 전원이 공급되도록 구성된다(S160).
태양광 모듈이 태양광을 따라 작동하는 방법은 도 6에 도시된 바와 같이, 태양광 모듈(100)에서 태양광원을 집광하여 전원이 생성되도록 구성한다(S100).
여기서, 태양광원이 집광렌즈(110)를 투과하여 광전지(130)에 흡수되는 각도를 휘도센서(641) 및 조도센서(643)를 통해 측정이 이루어지며, 휘도센서(641) 및 조도센서(643)에서 측정된 데이터는 중앙처리부(601)에 전송이 이루어지도록 구성되고 중앙처리부(601)에서 실시간으로 태양광 모듈(100)을 감시하여 지속적인 태양광 발전이 이루어지도록 구성된다(S200).
여기서, 태양광 모듈(100)은 관리자가 컨트롤러(500)을 통해 입력된 시간에 따라 태양광 모듈(100)과 태양사이의 각도를 측정하도록 구성되며, 본 발명에서는 1시간으로 설명되었으나 이에 한정하는 것은 아니며 실시간으로 설정할 수 있고, 또는 1분단위로 설정이 이루어질 수 있음은 물론이다(S210).
또한, 태양광 모듈(100)은 일정한 시간마다 태양광 모듈(100)과 태양사이의 각도를 측정하여 컨트롤러(500)에 입력된 각도에서 이탈되면, 제어부(600)에서 태양광 모듈(100)이 조정될 수 있도록 구성되며, 본 발명에서의 적절한 각도는 80° 내지 100°로 설정될 수 있음은 물론이다(S220).
태양광 모듈(100)은 관리자가 입력한 각도 내에 위치하게 되면, 전력측정부(650)에서 배터리(300)에 충진된 전원 충진량을 측정하며(S230), 배터리(300)의 방전량이 80% 이상이면(S240), 태양광 발전 시스템을 절전모드로 변경하여 시스템을 운용할 수 있도록 구성된다(S250).
이러한, 태양광 모듈(100)은 관리자가 입력한 각도 내에 위치하지 않으면, 센서부(640)에서 태양광 모듈(100)의 위치 및 태양과의 각도를 측정하고, 해당 데이터를 분석부(630)를 통해 연산하여 태양광 모듈(100)의 위치를 측정이 이루어지도록 구성된다(S260).
태양광 모듈(100)은 분석부(630)에서 연산이 완료된 이후, 모듈구동부(410)를 통해 태양광 모듈(100)을 해당하는 위치로 이동 및 조정이 이루어지도록 구성된다(S270).
즉, 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템은 복수개의 프레넬 렌즈와 PV cell을 이용하여 집광을 수행하고, 태양광을 따라 실시간 또는 관리자가 설정한 시간마다 태양광 모듈(100)을 조정하여 태양광 발전이 극대화가 이루어지며, 배터리(300)의 방전량이 일정이상이 되면 시스템이 절전모드로 변경되어 지속적으로 전자기기를 운용이 가능하도록 구성되는 시스템이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 태양광모듈
110 : 집광 렌즈
130 : 광전지 200 : 인버터
300 : 배터리 400 : 구동부
410 : 모듈구동부 430 : 환기구동부
450 : 창호구동부 500 : 컨트롤러
600 : 제어부 601 : 중앙처리부
620 : 메모리 630 : 분석부
640 : 센서부 650 : 전력측정부
660 : 전력감지부 670 : 전원관리부
700 : 표시부
130 : 광전지 200 : 인버터
300 : 배터리 400 : 구동부
410 : 모듈구동부 430 : 환기구동부
450 : 창호구동부 500 : 컨트롤러
600 : 제어부 601 : 중앙처리부
620 : 메모리 630 : 분석부
640 : 센서부 650 : 전력측정부
660 : 전력감지부 670 : 전원관리부
700 : 표시부
Claims (5)
- 건물의 천장 및 공터에 설치되어 태양광을 흡수하고, 태양광을 일정공간 내에 집광하도록 구성되며 복수 개의 프레넬 렌즈로 이루어진 집광렌즈와, 상기 집광렌즈에서 집광되는 태양광원을 흡수하여 전기에너지를 생성하며 복수 개의 PV cell로 구성된 광전지로 이루어진 태양광 모듈;
상기 태양광 모듈에서 형성된 직류전원을 교류전원으로 변압하는 인버터;
상기 인버터에서 변압된 전원을 저장 및 보관이 이루어지는 배터리;
상기 배터리에서 충진된 전원을 공급 받아 전자기기를 작동이 이루어지도록 구성된 구동부; 및
상기 인버터에서 번압된 일부 전원을 공급 받아 관리자가 태양광 발전 시스템을 제어 및 관리하도록 구성되며, 태양광 발전 시스템을 제어하는 제어부와, 상기 제어부에서 제어상황을 관리자에게 표시하는 표시부로 이루어진 컨트롤러;
를 포함하고,
상기 제어부에는,
상기 제어부에 구성된 모든 구성요소들의 동작을 지시, 연산 및 명령을 수행하는 중앙처리부;
상기 태양광 모듈의 상태 및 위치등을 분석하는 분석부; 및
상기 태양광 모듈에 발생하는 태양광 및 온도를 감지하는 센서부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 제어부에는,
데이터를 송신하는 송신부와, 데이터를 수신하는 수신부로 이루어진 통신부;
상기 배터리에 충진된 전원을 측정하는 전력측정부;
상기 태양광 모듈의 전원을 측정하여 과전압 또는 과전류가 발생하는지의 여부를 감지 및 측정하는 전력감지부;
상기 배터리에 충진된 전력을 상기 구동부에 공급이 이루어지도록 제어하는 전원관리부;
가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템.
- 제 2항에 있어서,
상기 전력측정부에는,
상기 배터리에 충진된 전원이 80% 이상 방전되면 상기 중앙처리부에서 절전모드로 변환되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 분석부는,
상기 태양광 모듈이 관리자가 설정한 데이터의 범위에 벗어날 경우, 위치, 각도 등을 분석하여 상기 모듈구동부를 통해 조정이 이루어지도록 구성되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 센서부에는,
상기 태양광 모듈의 휘도를 감지하는 휘도센서와, 상기 태양광 모듈의 조도를 감지하는 조도센서 및 상기 태양광 모듈의 온도를 감지하는 온도센서가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 프레넬 렌즈가 구비된 태양광 발전 시스템.
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| KR20190143021A (ko) * | 2018-06-19 | 2019-12-30 | 곽정환 | 발전장치 |
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2016
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