KR20170113939A

KR20170113939A - 세척 기능을 갖는 태양광 발전 시스템 및 장치

Info

Publication number: KR20170113939A
Application number: KR1020160037939A
Authority: KR
Inventors: 김성국
Original assignee: 현대디지텍이엔씨(주)
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-10-13

Abstract

세척 기능을 갖는 태양광 발전 시스템 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일측면에 따른 태양광 발전 시스템은 태양광을 이용하여 전기를 생산하기 위한 태양광 모듈; 태양광 모듈의 외부를 촬영하는 카메라; 물을 저장하기 위한 물 탱크; 태양광 모듈에 물 탱크의 물을 분사하기 위한 세척기; 및 카메라에 의해 촬영된 영상의 분석에 의해 태양광 모듈의 이물질이 확인되어 세척 진행이 결정되면, 세척기의 구동을 제어하는 제어 장치를 포함한다.

Description

세척 기능을 갖는 태양광 발전 시스템 및 장치{Solar photovoltaic power generation system and device having cleaning function}

본 발명은 태양광 모듈의 이물질을 세척하는 기능을 갖는 태양광 발전 시스템 및 그를 위한 장치에 관한 것이다.

태양광을 이용하는 방법 중 하나로서 태양광 발전은 태양의 빛을 이용하여 전기를 발생시키고 이 전기를 충전하거나 직접 공급하여 여러 종류의 기계 및 기구를 작동시킬 수 있도록 하는 것이다.

일반적으로 태양광 발전은 실리콘 결정 위에 n형 도핑을 하여 p-n접합을 한 전자판인 태양광 패널(panel)에 태양광을 조사하면 광에너지에 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 어 레이(Solar Array) 등이 요구된다.

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 발전 효율을 유지하기 위해서는 지속적인 유지 보수가 필요하다.

그런데, 태양광을 집광하기 위한 태양전지, 태양광 모듈 및 태양광 어레이(이하, 태양광 모듈이라 통칭함) 등이 실외에 설치되므로 외부 환경에 그대로 노출되어 비산먼지, 조류 분비물, 황사 및 기타 오염물질이 표면에 부착되고 그에 의해 집광량이 저하되어 발전 효율이 낮아지는 문제점이 있다. 특히, 겨울철에는 태양광 모듈 상에 눈이 쌓여 집광량이 감소되어 발전 효율이 저하된다.

대한민국 공개특허 제10-2009-0071895 (공개일자 2009년07월02일) 태양광 발전기 세척 및 냉각 시스템

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 물을 분사하여 태양광 모듈의 이물질을 세척하는 기능을 가진 태양광 발전 시스템 및 그를 위한 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 세척을 위한 물의 효율적인 사용을 위한 제어를 수행하는 태양광 발전 시스템 및 그를 위한 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 바람직한 실시예를 통하여 보다 명확해질 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 태양광을 이용하여 전기를 생산하기 위한 태양광 모듈; 상기 태양광 모듈의 외부를 촬영하는 카메라; 물을 저장하기 위한 물 탱크; 상기 태양광 모듈에 상기 물 탱크의 물을 분사하기 위한 세척기; 및 상기 카메라에 의해 촬영된 영상의 분석에 의해 상기 태양광 모듈의 이물질이 확인되어 세척 진행이 결정되면, 상기 세척기의 구동을 제어하는 제어 장치를 포함하는 태양광 발전 시스템이 제공된다.

여기서, 상기 물 탱크 내의 물의 온도를 미리 설정된 수치로 유지시키기 위한 히트펌프를 더 포함할 수 있다.

또한, 대기온도를 측정하는 대기온도센서 및 상기 태양광 모듈의 온도를 측정하는 모듈온도센서를 더 포함하되, 상기 제어 장치는 상기 대기온도센서 및 모듈온도센서의 측정값이 미리 설정된 수치 이상인 경우에만 상기 세척기를 구동시킬 수 있다.

또한, 상기 세척기의 배관 내부 물을 배수시키고, 사용된 물이나 빗물을 재활용 하기 위해 외부 배관의 물을 취수하는 자흡식 펌프를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 자흡식 펌프에 의해 취수되는 물을 저장하기 위한 서브 물 탱크를 더 포함하되, 상기 제어 장치는 상기 세척기가 상기 서브 물 탱크의 물을 우선 사용한 이후 최종적으로 상기 물 탱크의 물을 사용하도록 상기 세척기를 제어할 수 있다.

또한, 상기 태양광 모듈에 의한 발전 출력량을 모니터링 하는 모니터링 장치를 더 포함하되, 상기 제어 장치는 상기 세척기를 구동한 이후, 상기 발전 출력량을 확인하여 미리 설정된 임계값에 미치지 못하는 경우 상기 세척기를 재가동시킬 수 있다.

또한, 바람의 방향 및 세기를 측정하는 바람 측정기; 및 습도를 측정하는 습도 측정기를 더 포함하되, 상기 제어 장치는 상기 바람 측정기 및 습도 측정기에 의한 측정값을 기반으로 상기 세척기를 구동시킬 구동 시점을 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어 장치는 상기 바람 측정기 및 습도 측정기에 의한 하루 전 측정값을 기반으로 최적 기간을 결정하고, 상기 최적 기간 중 상기 바람 측정기 및 습도 측정기의 현재 측정값에 따라 상기 구동 시점을 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어 장치는 상기 카메라에 의한 영상에서 상기 이물질의 형태 및 물량을 분석하고, 분석된 내용을 기반으로 상기 세척기가 분사할 물의 분사 주기, 분사량, 분사압 또는 온도를 결정할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 태양광을 이용하여 전기를 생산하기 위한 태양광 모듈의 외부를 촬영하는 카메라; 물을 저장하기 위한 물 탱크; 상기 태양광 모듈에 상기 물 탱크의 물을 분사하기 위한 세척기; 및 상기 카메라에 의해 촬영된 영상의 분석에 의해 상기 태양광 모듈의 이물질이 확인되어 세척 진행이 결정되면, 상기 세척기의 구동을 제어하는 제어 장치를 포함하는 태양광 모듈 세척 장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 물을 분사하여 태양광 모듈의 이물질을 세척할 수 있어 발전량을 증가하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 히트펌프를 이용하여 냉온수를 공급하거나 세척 후의 물을 재사용하며, 물을 효율적으로 사용할 수 있는 제어방식으로 인해 이물질의 효율적인 제거를 수행할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 세척 기능을 갖는 태양광 발전 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 기능블록도 및 설치도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 효율적인 물의 사용을 위한 태양광 모듈 세척 장치의 구성을 도시한 기능 블록도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 각 실시예에 따른 제어 장치에서 수행되는 세척기의 구동을 제어하는 과정을 도시한 흐름도들.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 후술될 제1 임계값, 제2 임계값 등의 용어는 실질적으로는 각각 상이하거나 일부는 동일한 값인 임계값들로 미리 지정될 수 있으나, 임계값이라는 동일한 단어로 표현될 때 혼동의 여지가 있으므로 구분의 편의상 제1, 제2 등의 용어를 병기하기로 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 세척 기능을 갖는 태양광 발전 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 기능블록도 및 설치도이다.

먼저 도 1을 참조하면, 세척 기능을 갖는 태양광 발전 시스템은 태양광 모듈(10), 카메라(20), 세척기(30), 물 탱크(40) 및 제어 장치(50)를 포함한다. 물론, 도면에 도시된 구성도 외에도 태양광 모듈(10)에서 발생된 전기에너지를 DC에서 AC로 변환시키는 컨버터 등의 다른 구성부도 더 포함될 수 있음은 당업자에게는 더욱 자명할 것이므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에 따른 태양광 발전 시스템은 태양광으로부터 전기를 생산하기 위한 태양광 모듈(10)에 달라붙은 이물질이 존재하는지 여부를 파악하기 위해, 태양광 모듈(10)을 촬영하는 카메라(20)를 이용한다. 다시 말해, 카메라(20)로 태양광 모듈(10)을 촬영하고, 촬영된 영상을 분석함으로써 태양광 모듈(10)에 이물질이 존재하는지 여부를 확인할 뿐 아니라, 이물질의 형태 및 이물질의 양도 함께 분석한다. 일례에 따르면, 이물질이 존재하지 않는 태양광 모듈(10)의 원본 이미지와의 이미지 비교 및 분석 기술에 의해, 제어 장치(50)가 직접 이물질의 존재 여부 및 그 형태와 양을 분석할 수 있다. 예를 들어, 태양광 모듈(10)에 눈이 쌓인 경우, 제어 장치(50)는 태양광 모듈(10)의 원본 이미지와 촬영된 영상을 서로 비교 및 분석하여 그 휘도 또는 색상이 서로 다름을 인식하여 이물질이 존재함을 인식하고, 이물질의 색상, 질감 등을 분석하여 이물질의 형태와 양을 식별할 수 있다. 예를 들어, 계절이 겨울이고, 이물질의 색깔이 흰색에 가깝다면 이물질을 눈이라 판단하고, 눈이 쌓인 두께 등을 식별하여 그 양을 산출할 수 있을 것이다. 다른 예를 들어 계절이 봄이고 이물질의 색깔이 황색에 가깝다면, 이물질의 형태를 황사라 판단하고, 또한 색깔의 진하기에 따른 양을 산출할 수 있다. 이미지 분석 기술은 다양한 분야에서 사용되고 있으므로 당업자에게는 자명할 것이므로 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략하기로 한다. 여기서, 이물질로서 위에서는 눈을 예시하였으나, 이외에도 미세먼지, 황사, 꽃가루, 조류 분비물, 벌과 같은 곤충의 분비물 등도 포함될 수 있음은 당연하다.

그리고, 다른 예에 따르면, 제어 장치(50)는 인터넷망과 같은 네트워크를 통해 연결된 관제 서버로 카메라(20)의 촬영 영상을 전송하여 관리자가 이를 확인할 수 있도록 한다. 물론, 이 때 상술한 바와 같은 영상 분석 결과 자료를 함께 전송할 수도 있을 것이다.

제어 장치(50)는 카메라(20)에 의해 촬영된 영상으로 인해, 태양광 모듈(10)에 쌓인 이물질이 확인되어 세척 진행이 결정되면, 세척기(30)를 구동시켜 세척기(30)가 물 탱크(40)에 저장된 물을 태양광 모듈(10)로 분사하여 이물질을 세척하도록 한다. 세척 진행의 결정은 상술한 바와 같이 제어 장치(50) 자체에서 수행할 수도 있으며, 또는 네트워크를 통해 연결된 관제 서버에서 수신되는 명령을 제어 장치(50)가 수신하는 방식으로 수행될 수도 있다.

도 2를 함께 참조하면, 세척기(30)는 스프링클러(sprinkler)와 같이 구현되는 물 분사 수단을 구비하여 태양광 모듈(10)로 물 탱크(40)의 물을 분사한다. 그리고 일례에 따르면 도면에 도시된 바와 같이 물 탱크(40)의 물이 일정 수치의 온도(예를 들어 상온)를 유지하도록 하기 위한 히트펌프(heat pump)가 더 구비될 수 있다. 히트펌프는 냉매가 증발기내에서 증발하고, 주위에서 열을 빼앗아 기체가 되며, 다시 응축기에 의해 주위에 열을 방출하여 액화하는 냉동 사이클로서, 방출된 열을 난방이나 가열에 이용하는 경우의 냉동기를 말한다. 열을 저온부에서 고온부로 빨아올린다는 의미에서 열펌프라고 한다. 열원은 공기, 우물물, 태양열, 지열 등이 이용된다.

예를 들어 제어 장치(50)는 히트펌프의 가동을 제어하여 겨울철인 경우 물이 얼지 않도록 약 15~18도의 온도를 유지하도록 하고, 여름철인 경우 태양광 모듈(10)의 온도를 낮추기 위해 최대 18도를 넘지 않도록 할 수 있다.

그리고, 일례에 따르면 세척장치는 주로 상수도의 물을 저장하는 물 탱크(40)의 물만을 사용하지 않고, 빗물 또는 세척에 사용되었던 물을 재활용하여 세척에 이용할 수도 있다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이 집수정에 유입되는 중수도/빗물이 세척수로서 세척장치에 공급(히트펌프를 통과하여 공급)될 수도 있는 것이다. 다시 말해, 세척에 사용된 물 또는 빗물 등의 물을 취수하여 저장하고, 이를 차후 세척에 이용할 수도 있다.

이하에서는 보다 효율적으로 물을 사용하여 태양광 모듈(10)을 세척하는 세척 장치 및 그 방식에 대해 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 효율적인 물의 사용을 위한 태양광 모듈(10) 세척 장치의 구성을 도시한 기능 블록도이다.

도 3을 참조하면, 태양광 모듈(10) 세척 장치는 서브 물 탱크(45), 바람 측정기(310), 습도 측정기(320), 복수개의 온도센서(330, 332, 334) 및 모니터링 장치(340)를 더 포함한다.

세척에 사용되거나 빗물이 배관을 타고 흐르게 되면 이를 다시 취수하여 재사용할 수 있도록 할 수 있는데, 이를 위한 자흡식 펌프(도 2 참조)가 더 구비될 수 있다. 그리고, 자흡식 펌프는 상술한 배관뿐 아니라, 세척기(30)의 배관 내에 존재하는 물이 얼지 않도록 하기 위해 세척기(30) 배관 내의 물을 드레인(drain)할 수 있도록 설치될 수도 있다.

일례에 따르면, 재사용될 물은 별도의 저장 탱크인 서브 물 탱크(45)에 저장될 수 있다. 서브 물 탱크(45)에 저장되는 물은 저장 이전에 여과기 및 각종 필터(BAG Filter, MF Filter 등)를 통과하는 정화단계를 거칠 수 있다.

그리고, 일례에 따르면, 제어 장치(50)는 태양광 모듈(10)의 세척 수행 시, 우선적으로 서브 물 탱크(45)의 물을 사용하고, 최종적으로 도 1에 따른 메인 탱크인 물 탱크(40)를 사용할 수 있다. 즉, 비용이 소요되며 다소 깨끗한 물이 저장된 메인 물 탱크(40)의 물은 최대한 후에 사용하고, 서브 물 탱크(45)의 물을 우선적으로 사용함으로써, 비용을 절약할 수 있다. 예를 들자면, 세척 진행이 물을 20초씩 3회를 분사하는 방식으로 결정되었다면, 서브 물 탱크(45)의 물을 우선 이용하여 2회 세척을 수행하고, 나머지 1회는 메인 물 탱크(40)의 물을 사용하여 세척을 진행한다. 또는, 서브 물 탱크(45)의 물이 얼마나 차 있는지 여부에 따라 결정될 수도 있는데, 예를 들어 물이 80% 이상 차 있는 경우 2회, 그 이하인 경우엔 1회만 서브 물 탱크(45)의 물을 사용하는 방식이 이용될 수 있다.

그리고, 제어 장치(50)는 외부 바람의 세기(풍속, 풍력 등), 방향을 측정하는 바람 측정기(310), 외부 습도를 측정하는 습도 측정기(320), 대기온도, 태양광 모듈(10)의 온도, 물 탱크(40, 45) 내의 물의 온도를 측정하는 각종 온도센서(330,332,334)에 의한 측정값을 기반으로 세척기(30)의 구동을 제어한다.

또한, 태양광 모듈(10)의 구동에 의해 발생되는 전류값 등을 이용하여 세척기(30)의 구동을 제어할 수도 있다. 도면에 도시된 바와 같이 세척 장치는 모니터링 장치(340)를 포함하는데, 모니터링 장치(340)는 태양광 모듈(10)에 의해 발생하는 전류, 전압 및 발전량을 측정하는 장치이다. 따라서, 제어 장치(50)는 태양광 모듈(10)에 의해 발생된 전류값 등을 이용하여 태양광 모듈(10)이 얼마나 효율적으로 구동되고 있는지 여부를 이용하여 이물질이 얼마나 존재하는지 등을 유추하고, 그에 따라 세척기(30)의 구동을 제어할 수 있다.

이하 도면을 참조하여 그 제어 방식에 대해 설명하기로 한다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 각 실시예에 따른 제어 장치(50)에서 수행되는 세척기(30)의 구동을 제어하는 과정을 도시한 흐름도들이다.

일례에 따른 도 4를 참조하면, 카메라(20)에 의해 촬영된 영상을 분석한다(S10). 영상 분석 결과에 따라 제어 장치(50) 자체에서 세척 진행 여부를 결정하거나, 또는 네트워크를 통해 연결된 관제 서버로부터 세척 진행이 요청되는지 여부를 판단한다(S20).

만일 세척 진행이 아닌 것으로 판단되는 경우 대기 모드로 진행하여, 추후 카메라(20)에 의한 영상 재분석을 수행한다(S35).

이와 달리 세척 진행으로 판단되면, 제어 장치(50)는 온도, 바람, 습도 등을 이용한 세척 시점을 결정한다(S30).

일례에 따르면, 대기온도센서(330)에 의한 대기온도와 모듈온도센서(332)에 의한 태양광 모듈(10)의 온도를 서로 비교하고, 그 차이가 임계값(예를 들어, 10도)을 초과하는지 여부를 판단한다. 만일 두 온도의 차이가 임계값 이하인 경우 세척 시점을 두 온도차가 임계값을 초과하는 시기로 미룰 수 있다. 예를 들어, 비나 눈이 내리고 있거나 내릴 확률이 높은 경우에는 구름이 많아 태양이 가려져 태양빛이 태양광 모듈(10)로 입사되는 양이 적어 태양광 모듈(10)이 정상적으로 구동되지 않는다. 이로 인해, 태양광 모듈(10)의 온도가 올라가지 않게 되며, 이때엔 태양광 모듈(10)과 대기의 온도차가 높지 않게 된다. 따라서 태양광 모듈(10)과 대기의 온도차가 높지 않게 되는 경우에는 비나 눈이 올 확률이 높으므로, 이러한 경우에는 세척을 수행할 필요가 없기 때문이다.

그리고, 세척을 수행한 이후에는 태양광 모듈(10)에 남게 되는 물기가 잘 건조되어야 하므로, 물이 잘 건조될 수 있는 환경일 때 세척을 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서 제어 장치(50)는 외부의 바람의 방향이 태양광 모듈(10)에 정면으로 불 때, 그리고 그 세기가 클 때 세척을 수행하도록 하고, 또한 습도가 최대한 낮을 때 세척을 수행하도록 한다. 이를 위해, 제어 장치(50)는 외부의 바람의 방향과 세기를 측정하고 또한 습도를 측정하여 세척 시점을 결정한다. 일례에 따르면, 하루 전날 동안 측정된 바람과 습도의 이력 정보를 기반으로 가장 바람이 많이 불고 습도가 낮은 시점을 예측하여 세척 기간을 설정하고, 그 세척 기간이 되면 일정 수치 이상의 풍속과 습도가 측정되는 시점에 세척을 수행할 수 있다. 하나의 예를 들자면, 어제의 이력을 확인한 결과 오전 6시에 바람의 세기가 가장 크고 습도가 가장 낮았다면, 세척 기간을 오전 5시 40분부터 6시 20분으로 설정하고 그 기간 내에 어제의 이력에 따라 설정되는 임계값에 따른 바람과 습도가 측정되는 시점에 세척을 수행하는 것이다.

또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 세척 수행 시 카메라(20)에 의한 영상 분석 결과에 따른 이물질의 형태와 양에 따라 물의 분사 주기, 분사량, 분사할 때의 수압 또는 물의 온도를 달리 할 수 있다. 즉, 제어 장치(50)는 카메라(20)에 의한 영상에서 이물질의 형태 및 물량을 분석하고, 분석된 내용을 기반으로 세척기(30)가 분사할 물의 분사 주기, 분사량, 분사압 또는 온도를 결정하는 것이다.

이해의 편의를 위해 하나의 예를 들자면, 이물질이 눈이고 쌓인 양이 많은 것으로 판단되면, 18도씨 이상의 온도로 3분씩 총 4회에 걸쳐 최고 수압으로 물을 분사하는 것이며, 간단한 먼지라 판단되는 경우 15도에서 18도 사이의 온도로 30초씩 총 2회의 최저 수압으로 물을 분사하는 것이다.

그리고, 세척을 수행한 이후 세척이 잘 수행되었는지 여부를 확인하는 과정을 더 수행할 수도 있다. 일례에 따르면 카메라(20)에 의한 태양광 모듈(10)의 영상을 분석하여 이물질 제거 여부를 확인할 수 있을 것이다. 하지만 물을 뿌린 후라 태양광 모듈(10)의 표면에는 아직 물기가 남아 있어 카메라(20)에 의한 영상만으로는 이물질이 잘 제거되었는지 여부를 정확히 판단하기는 어려울 수도 있다.

이를 보완하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따르면 상술한 바와 같은 모니터링 장치(340)의 출력량을 이용할 수 있다. 예를 들면, 태양광 모듈(10)에 눈이 쌓인 경우, 태양광 발전출력이 많이 떨어질 것이며, 이러한 점을 이용하여 세척을 진행한 이후, 태양광 발전출력이 얼마나 높아졌는지 여부를 이용하여 이물질의 제거 정도를 유추할 수 있다. 만일 태양광 발전출력이 정상적인 수치까지 도달하였다면 이물질이 대부분 제거된 것으로 판단될 수 있을 것이다.

이에 따른 실시예를 도시한 도 5를 참조하면, 세척 수행 후, 태양광 모듈(10)에 의한 발전 출력량을 모니터링 한다(S610). 즉, 세척을 수행 한 이후, 얼마나 많은 전기가 발전되는지를 확인하는 것이다.

발전 출력량이 미리 설정된 임계값 이상인지 여부를 확인하고(S520), 임계값에 미치지 않는 경우, 아직 완벽히 세척되지 않은 것으로 판단하여 세척기(30)를 재가동시킨다(S530). 여기서, 일례에 따르면, 상술한 임계값은 계절, 시간, 날씨 상황 등에 따라 동적으로 변할 수 있다.

이와 달리, 발전 출력량이 임계값 이상인 경우 눈과 같은 이물질이 완벽히 제거된 것으로 판단하여 세척을 완료 처리한다(S535).

그리고, 다른 실시예에 따르면, 세척에 이용된 물의 온도 변화를 이용할 수 있다. 예를 들어, 태양광 모듈(10)에 눈이 쌓인 경우, 세척에 이용된 물은 눈으로 인해 온도가 많이 떨어질 것이며, 이러한 점을 이용하여 세척에 이용된 물의 온도가 큰 변화가 없다면 태양광 모듈(10)에 눈이 거의 존재하지 않는다 판단하는 것이다.

이에 따른 실시예를 도면을 참조하여 설명하자면, 세척 수행 후, 세척에 사용하기 전의 물의 온도와 세척 후 수취되는 물의 온도를 비교한다(S610). 즉, 메인 물 탱크(40)의 물과 세척 후 서브 물 탱크(45)로 유입되는 물의 온도를 서로 비교하는 것이다.

온도차가 미리 설정된 임계값을 초과하는지 여부를 확인하고(S620), 온도차가 임계값을 초과하는 경우, 아직 완벽히 세척되지 않은 것으로 판단하여 세척기(30)를 재가동시킨다(S630).

이와 달리, 온도차가 임계값 이하인 경우 눈과 같은 이물질이 완벽히 제거된 것으로 판단하여 세척을 완료 처리한다(S635).

본 실시예의 경우 겨울철에 눈을 제거하는 경우에는 효과적으로 이용될 수 있을 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 태양광 모듈
20 : 카메라
30 : 세척기
40 : 물 탱크
50 : 제어 장치

Claims

태양광을 이용하여 전기를 생산하기 위한 태양광 모듈;
상기 태양광 모듈의 외부를 촬영하는 카메라;
물을 저장하기 위한 물 탱크;
상기 태양광 모듈에 상기 물 탱크의 물을 분사하기 위한 세척기; 및
상기 카메라에 의해 촬영된 영상의 분석에 의해 상기 태양광 모듈의 이물질이 확인되어 세척 진행이 결정되면, 상기 세척기의 구동을 제어하는 제어 장치를 포함하는 태양광 발전 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 물 탱크 내의 물의 온도를 미리 설정된 수치로 유지시키기 위한 히트펌프를 더 포함하는 태양광 발전 시스템.
청구항 1에 있어서,
대기온도를 측정하는 대기온도센서 및 상기 태양광 모듈의 온도를 측정하는 모듈온도센서를 더 포함하되,
상기 제어 장치는 상기 대기온도센서 및 모듈온도센서의 측정값이 미리 설정된 수치 이상인 경우에만 상기 세척기를 구동시키는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 세척기의 배관 내부 물을 배수시키고, 사용된 물이나 빗물을 재활용 하기 위해 외부 배관의 물을 취수하는 자흡식 펌프를 더 포함하는 태양광 발전 시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 자흡식 펌프에 의해 수추되는 물을 저장하기 위한 서브 물 탱크를 더 포함하되,
상기 제어 장치는 상기 세척기가 상기 서브 물 탱크의 물을 우선 사용한 이후 최종적으로 상기 물 탱크의 물을 사용하도록 상기 세척기를 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 태양광 모듈에 의한 발전 출력량을 모니터링 하는 모니터링 장치를 더 포함하되,
상기 제어 장치는 상기 세척기를 구동한 이후, 상기 발전 출력량을 확인하여 미리 설정된 임계값에 미치지 못하는 경우 상기 세척기를 재가동시키는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
청구항 1에 있어서,
바람의 방향 및 세기를 측정하는 바람 측정기; 및
습도를 측정하는 습도 측정기를 더 포함하되,
상기 제어 장치는 상기 바람 측정기 및 습도 측정기에 의한 측정값을 기반으로 상기 세척기를 구동시킬 구동 시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 제어 장치는 상기 바람 측정기 및 습도 측정기에 의한 하루 전 측정값을 기반으로 최적 기간을 결정하고, 상기 최적 기간 중 상기 바람 측정기 및 습도 측정기의 현재 측정값에 따라 상기 구동 시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어 장치는 상기 카메라에 의한 영상에서 상기 이물질의 형태 및 물량을 분석하고, 분석된 내용을 기반으로 상기 세척기가 분사할 물의 분사 주기, 분사량, 분사압 또는 온도를 결정하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
태양광을 이용하여 전기를 생산하기 위한 태양광 모듈의 외부를 촬영하는 카메라;
물을 저장하기 위한 물 탱크;
상기 태양광 모듈에 상기 물 탱크의 물을 분사하기 위한 세척기; 및
상기 카메라에 의해 촬영된 영상의 분석에 의해 상기 태양광 모듈의 이물질이 확인되어 세척 진행이 결정되면, 상기 세척기의 구동을 제어하는 제어 장치를 포함하는 태양광 모듈 세척 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 물 탱크 내의 물의 온도를 미리 설정된 수치로 유지시키기 위한 히트펌프를 더 포함하는 태양광 모듈 세척 장치.
청구항 10에 있어서,
대기온도를 측정하는 대기온도센서 및 상기 태양광 모듈의 온도를 측정하는 모듈온도센서를 더 포함하되,
상기 제어 장치는 상기 대기온도센서 및 모듈온도센서의 측정값이 미리 설정된 수치 이상인 경우에만 상기 세척기를 구동시키는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 세척 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 세척기의 배관 내부 물을 배수시키고, 사용된 물이나 빗물을 재활용 하기 위해 외부 배관의 물을 취수하는 자흡식 펌프를 더 포함하는 태양광 모듈 세척 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 태양광 모듈에 의한 발전 출력량을 모니터링 하는 모니터링 장치를 더 포함하되,
상기 제어 장치는 상기 세척기를 구동한 이후, 상기 발전 출력량을 확인하여 미리 설정된 임계값에 미치지 못하는 경우 상기 세척기를 재가동시키는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 세척 장치.
청구항 10에 있어서,
바람의 방향 및 세기를 측정하는 바람 측정기; 및
습도를 측정하는 습도 측정기를 더 포함하되,
상기 제어 장치는 상기 바람 측정기 및 습도 측정기에 의한 측정값을 기반으로 상기 세척기를 구동시킬 구동 시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 세척 장치.