KR20200023939A - Double Axis Tracking Type Solar Photovoltaic System - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유압으로 구동되는 이축 추적식 태양광 발전시스템에 관한 것으로, 자세하게는 태양광 발전 효율을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 태풍이나 폭설 등의 자연재해에 효과적으로 대응할 수 있는 이축 추적식 태양광 발전시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hydraulically-driven biaxially tracked photovoltaic power generation system, and in detail, can not only increase the efficiency of photovoltaic power generation, but also effectively cope with natural disasters such as typhoons and heavy snow. It is about the system.
태양광 발전 장치는, 태양의 위치 변화에 따라 어레이의 각도 및 방향을 변화시킬 수 있는지 여부에 따라, 고정식, 단축식, 이축식 등으로 나누어진다.The photovoltaic device is divided into a fixed type, a single axis type, a biaxial type, and the like depending on whether the angle and direction of the array can be changed in accordance with the change in the position of the sun.
고정식은 태양의 위치 변화에 관계없이 어레이의 각도 및 방향을 고정하여 설치하는 것을 말하고, 단축식은 하나의 축을 이용하여 태양의 위치 변화에 따라 어레이를 수직방향 또는 수평방향으로 조절할 수 있는 것을 말하며, 이축식은 2개의 축을 이용하여 태양의 위치 변화에 따라 어레이를 수직방향 및 수평방향으로 조절할 수 있는 것을 말한다.Fixed type refers to the installation of fixed angle and direction of the array irrespective of the change of the position of the sun, single-axis means that the array can be adjusted vertically or horizontally according to the change of position of the sun by using one axis, biaxial Equation indicates that the array can be adjusted vertically and horizontally according to the change of position of the sun using two axes.
일반적으로, 발전 효율의 측면에서는 고정식에서, 단축식, 이축식으로 갈수록 유리하지만, 설치비용이나 유지관리의 측면에서는 그 만큼 부담이 커지는 문제가 있다. 따라서, 태양광 발전 장치는 각각의 방식에서 단점을 극복하고, 장점을 극대화시키기 위한 연구 및 개발이 이루어지고 있다.In general, in terms of power generation efficiency, it is more advantageous from a fixed type, a short type, and a biaxial type, but there is a problem in that the burden is increased as much in terms of installation cost and maintenance. Therefore, the solar cell apparatus has been researched and developed to overcome the disadvantages and maximize the advantages in each method.
특히, 이축식의 경우, 태양광의 이동방향을 추적하여 어레이를 수직방향 및 수평방향으로 조절할 수 있기 때문에, 종래의 고정식이나 단축식보다 많은 양의 발전이 가능하다는 점에서 많은 연구 개발이 이루어지고 있는데, 예를 들면, 한국등록특허 제10-1044911호(이하, "특허문헌 1"이라 함.)는, 태양의 고도 변화에 따라 태양광 발전 모듈판의 경사각도를 자동으로 조정할 수 있는 "태양광 발전기의 유압식 각도조절장치"를 개시하고 있다.In particular, in the case of the biaxial type, since the array can be adjusted in the vertical direction and the horizontal direction by tracking the movement direction of sunlight, much research and development has been made in that a larger amount of power generation is possible than the conventional fixed or short axis type. For example, Korean Patent No. 10-1044911 (hereinafter referred to as "Patent Document 1"), "solar light that can automatically adjust the inclination angle of the photovoltaic module board according to the change in the altitude of the sun. Hydraulic angle adjusting device of a generator "is disclosed.
즉, 상기 특허문헌 1은, 하부 설치대의 유압공급관을 통해 반원작동요부 내부로 유입된 유압으로 몸체가 회전되는 구조를 가지며, 전후방각도조절구의 몸체중심에서 좌우측으로 수평연장되는 좌우측수평대의 유압공급관 및 피스톤로드에 따라 태양광 발전 모듈판의 전후방측의 각도가 조절된다. That is, the patent document 1 has a structure in which the body is rotated by the hydraulic pressure introduced into the semi-circular operation recess through the hydraulic supply pipe of the lower mounting table, the horizontal horizontal hydraulic supply pipe of the left and right horizontal extending from the center of the body of the front and rear angle control According to the piston rod, the angle of the front and rear sides of the photovoltaic module plate is adjusted.
그러나 특허문헌 1의 경우, 유압으로 피스톤 돌기에 의해 반회전만 가능하기 때문에, 밤보다 낮이 긴 여름의 경우 태양의 일주 변화에 따른 태양광의 모든 위치를 효율적으로 추적하기 어렵다는 문제가 있다. However, in the case of Patent Literature 1, since only half rotation is possible by the piston projection by hydraulic pressure, there is a problem that it is difficult to efficiently track all the positions of sunlight according to the change of the circumference of the sun in summer when the day is longer than night.
또한, 특허문헌 1의 경우, 태양광 발전 모듈판의 경사각도를 자동으로 조정할 수 있다고 기재하고 있으나, 태양광 발전 모듈판의 경사각도를 자동으로 조정하기 위한 태양광의 추적 방식에 대한 내용이 개시되어 있지 않아 실질적으로 태양광 발전 시스템의 효율적 작동을 기대하기 어렵다는 문제가 있다. In addition, in the case of Patent Document 1, it is described that the angle of inclination of the photovoltaic module plate can be automatically adjusted, but the contents of the tracking method of solar light for automatically adjusting the inclination angle of the photovoltaic module plate are disclosed. There is a problem that it is difficult to expect the efficient operation of the photovoltaic system substantially.
또한, 특허문헌 1의 경우, 집광판 모듈의 경사각도를 조절하기 위한 구동수단으로 유압 방식을 사용하고 있다. 집광판 모듈과 집광판 모듈를 지지하는 프레임 등의 하중을 고려했을 때, 유압 방식은 매우 적절한 구동수단일 수 있다.In addition, in the case of Patent Document 1, a hydraulic method is used as a driving means for adjusting the inclination angle of the light collecting plate module. In consideration of the load of the light collecting plate module and the frame supporting the light collecting plate module, the hydraulic method may be a very suitable driving means.
그럼에도, 현실적으로는 유압 방식 대신 대용량의 전기모터가 사용되고 있다. 이는 태양광 발전장치가 사계절 내내 실외에 설치되는데, 온도에 따라 점도가 민감하게 변하는 유압 작동유의 작동성이 계절에 따라 크게 변하기 때문에 유압 방식에 의한 구동 제어가 곤란하기 때문이다.Nevertheless, in reality, a large-capacity electric motor is used instead of the hydraulic method. This is because the photovoltaic device is installed outdoors throughout the four seasons, because the operation of the hydraulic oil, the viscosity of which varies sensitively with temperature, varies greatly with the seasons, so it is difficult to control the hydraulic drive.
즉, 유압 장치에 있어서 작동유의 점도는 대단히 중요한 의미를 갖고 있는데, 적정한 점도가 아닌 상태에서 작동하는 경우 여러가지 문제를 야기하게 된다.That is, the viscosity of the hydraulic fluid in the hydraulic system has a very important meaning, when operating in a state that is not the proper viscosity causes various problems.
특히, 동절기에 작동유는 온도가 떨어지면 점도가 상승하게 된다. 또한, 점도가 높아지면 작동유의 흐름이 원활하지 나쁘게 되고, 시스템 내의 압력이 커지며, 유압 방식의 구동에 많은 에너지를 소비하게 될 뿐만 아니라, 기기의 수명을 단축시키거나 큰 사고를 유발할 수 있게 된다.In particular, during the winter, the working oil increases in viscosity when the temperature drops. In addition, the higher the viscosity, the poorer the flow of the hydraulic fluid, the higher the pressure in the system, the more energy is consumed to drive the hydraulic system, the shorter the life of the device or can cause a big accident.
그럼에도, 특허문헌 1은 구동 수단에 대해 단지 추상적으로 유압 방식을 개시하고 있을 뿐, 이러한 문제에 대한 어떤 해결점도 가지고 있지 않다.Nevertheless, Patent Document 1 merely discloses a hydraulic method with respect to the drive means, and does not have any solution to this problem.
또한, 최근 태양광 발전장치에 있어서, 태양 전지 모듈의 표면온도의 상승에 따른 발전효율의 저하가 중요한 문제로 대두되고 있다. In recent years, in the photovoltaic device, a decrease in power generation efficiency due to an increase in the surface temperature of the solar cell module has emerged as an important problem.
즉, 일사량이 높아지면 모듈(셀)의 표면온도의 증가하는데, 모듈의 표면온도가 1℃ 상승하면 발전효율이 0.45~0.55% 감소하는 것으로 알려져 있으며, 모듈의 표면온도가 40℃를 넘으면, 1℃ 상승할 때마다 발전효율이 1% 이상씩 감소하는 것으로 알려져 있다.In other words, when the amount of insolation increases, the surface temperature of the module (cell) increases, but when the surface temperature of the module rises by 1 ° C, power generation efficiency is known to decrease by 0.45 to 0.55%. When the surface temperature of the module exceeds 40 ° C, 1 It is known that power generation efficiency decreases by more than 1% every time the temperature rises.
이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로, 한국등록특허 제10-1148020호(이하, "특허문헌 2"라 함)는 태양광 모듈에 냉각수를 분사하여 효율을 유지 또는 향상시키는 냉각시스템을 개시하고 있다.In order to solve this problem, Korean Patent No. 10-1148020 (hereinafter referred to as "Patent Document 2") discloses a cooling system that maintains or improves efficiency by spraying cooling water onto a solar module.
그러나, 특허문헌 2의 경우, 태양광 모듈를 냉각하기 위한 냉각수의 공급이 필요한데, 태양광 발전시설의 입지조건이 충분한 냉각수를 공급하기 어려운 경우가 많고, 실제 이런 경우 태양광 발전시설로 부터 얻을 수 있는 이익보다 냉각수의 공급에 들어가는 비용이 커지는 문제가 있다.However, in the case of Patent Literature 2, it is necessary to supply cooling water for cooling the solar module, and in many cases, it is difficult to supply sufficient cooling water due to the location conditions of the photovoltaic power generation facility. There is a problem in that the cost of cooling water is greater than the profit.
또한, 태풍이나 적설 등 자연재해에 의한 태양광 발전 시설의 파손 등이 중요한 문제로 대두되고 있는데, 상기한 바와 같이, 특허문헌 1, 2에는 이러한 문제에 대해 전혀 대응할 수 없다는 문제가 있다.In addition, damage to a photovoltaic power generation facility due to natural disasters such as typhoons and snowfall has emerged as an important problem. As described above, Patent Documents 1 and 2 have a problem in that they cannot cope with such problems at all.
본 발명은, 상기한 종래의 문제점을 감안한 것으로, 태양의 위치변화를 자동으로 추적하여 유압 방식으로 집광판의 각도를 상하 및 수평 방향으로 변화시키는 것이 가능하고, 태풍이나 폭설 등의 자연재해에도 대응이 가능하며, 공랭식 냉각시스템을 통해 집광판을 구성하는 태양광 모듈의 온도를 낮춤으로써 발전효율을 높일 수 있는 이축 추적식 태양광 발전시스템를 제공하기 위한 것이다.The present invention is made in view of the above-described conventional problems, and it is possible to automatically change the position of the sun and change the angle of the light collecting plate vertically and horizontally by a hydraulic method, and cope with natural disasters such as typhoons and heavy snow. It is possible to provide a biaxially tracked photovoltaic power generation system that can increase power generation efficiency by lowering the temperature of the photovoltaic module constituting the light collecting plate through an air-cooled cooling system.
본 발명의 이축 추적식 태양광 발전시스템은, 복수의 태양광 모듈로 이루어진 태양광 집광판과, 상기 태양광 집광판을 지지하는 상부 프레임과, 상기 상부 프레임의 하면 중심에 연결되어 상기 상부 프레임을 지지하는 하부 기둥과, 상기 하부 기둥의 하측에 마련되어 상기 하부 기둥에 연결된 상기 상부 프레임을 수평방향으로 회전시키는 회전 구동부를 포함하되, 상기 상부 프레임은 상기 하부 기둥에 대해 상하방향으로 회동 가능하게 연결되어 있고, 상기 하부 기둥은, 상기 하부 기둥의 전면과 상기 상부 프레임의 전측 하면에 연결되어 상기 상부 프레임의 경사각을 조절하는 작동유 탱크와 연결된 유압실린더를 포함하고, 상기 회전 구동부는, 유압에 의해 상기 하부 기둥에 연결된 상기 상부 프레임을 수평방향으로 360°무한회전시키는 것을 특징으로 한다.The biaxially tracked photovoltaic power generation system of the present invention includes a photovoltaic panel including a plurality of photovoltaic modules, an upper frame supporting the photovoltaic panel, and connected to a center of a lower surface of the upper frame to support the upper frame. A lower pillar and a rotation driving unit provided below the lower pillar to rotate the upper frame connected to the lower pillar in a horizontal direction, wherein the upper frame is rotatably connected to the lower pillar in a vertical direction. The lower pillar includes a hydraulic cylinder connected to a front surface of the lower pillar and a front lower surface of the upper frame and connected to a hydraulic oil tank for adjusting an inclination angle of the upper frame, and the rotation driving unit is connected to the lower pillar by hydraulic pressure. Rotate the connected upper frame 360 ° infinitely in the horizontal direction It shall be.
본 발명의 이축 추적식 태양광 발전시스템의 상기 회전 구동부는 상기 하부 기둥과 연결된 턴테이블을 포함하되, 상기 하부 기둥과 연결된 턴테이블은 로터리 조인트에 의해 연결된 것을 특징으로 한다.The rotation drive unit of the biaxially tracked photovoltaic power generation system of the present invention includes a turntable connected to the lower pillar, and the turntable connected to the lower pillar is characterized in that connected by a rotary joint.
본 발명의 이축 추적식 태양광 발전시스템은, 상기 유압실린더의 구동을 제어하는 제어부와, 상기 태양광 집광판의 표면에 마련된 광추적 센서부를 더 포함하고, 상기 광추적 센서부는, 상하방향으로 서로 대향하는 제1 광량센서부 및 제2 광량센서부와, 좌우 방향으로 서로 대향하는 제3 광량센서부 및 제4 광량센서부를 포함하여 이루어지고, 상기 제1 광량센서부는, 태양광으로부터 입사된 광량을 센싱하는 제1광량센서와, 상기 제1 광량센서에 대해 수직으로 입사하는 태양광보다 상측에서 경사져 입사하는 태양광의 일부 또는 전부를 차단하는 제1 캡을 포함하여 이루어지고, 상기 제2 광량센서부는, 태양광으로부터 입사된 광량을 센싱하는 제2광량센서와 상기 제2 광량센서에 대해 수직으로 입사하는 태양광보다 하측에서 경사져 입사하는 태양광의 일부 또는 전부를 차단하는 제2 캡을 포함하여 이루어지고, 상기 제3 광량센서부는, 태양광으로부터 입사된 광량을 센싱하는 제3 광량센서와, 상기 제3 광량센서에 대해 수평으로 입사하는 태양광보다 좌측에서 경사져 입사하는 태양광의 일부 또는 전부를 차단하는 제3 캡을 포함하여 이루어지고, 상기 제4 광량센서부는, 태양광으로부터 입사된 광량을 센싱하는 제4광량센서와 상기 제4 광량센서에 대해 수평으로 입사하는 태양광보다 우측에서 경사져 입사하는 태양광의 일부 또는 전부를 차단하는 제4 캡을 포함하여 이루어지되, 상기 제어부는, 상기 제1 광량센서와 제2 광량센서에서 측정된 광량에 차이가 있는 경우, 상기 제1 광량센서와 제2 광량센서에서 측정된 광량의 차이가 최소화될 수 있도록 상기 유압실린더의 구동을 제어하고, 상기 제3 광량센서와 제4 광량센서에서 측정된 광량에 차이가 있는 경우, 상기 제3 광량센서와 제4 광량센서에서 측정된 광량의 차이가 최소화될 수 있도록 상기 턴테이블 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.The biaxially tracked photovoltaic power generation system of the present invention further includes a control unit for controlling the driving of the hydraulic cylinder and a light tracking sensor unit provided on a surface of the solar light collecting plate, and the light tracking sensor units face each other in the vertical direction. And a first light quantity sensor unit and a second light quantity sensor unit, and a third light quantity sensor unit and a fourth light quantity sensor unit facing each other in the left and right directions, wherein the first light quantity sensor unit is configured to measure the amount of light incident from sunlight. And a first cap for blocking a part or all of the incident light inclined from an upper side than the sunlight incident perpendicularly to the first light quantity sensor, and the second light quantity sensor unit sensing the first light quantity sensor. And a second light sensor that senses the amount of light incident from sunlight and a sun light that is inclined downward from the sun light that is incident perpendicularly to the second light sensor. It comprises a second cap for blocking part or all, wherein the third light amount sensor unit, the third light amount sensor for sensing the amount of light incident from the sunlight and the solar light incident horizontally to the third light amount sensor And a third cap which blocks a part or all of the sunlight incident on the left side, wherein the fourth light quantity sensor unit includes a fourth light quantity sensor and a fourth light quantity sensor configured to sense the amount of light incident from the sunlight. It includes a fourth cap for blocking a part or all of the incident light inclined from the right side than the sunlight incident horizontally, the control unit, the control unit, the difference in the amount of light measured by the first light sensor and the second light sensor If there is, to control the driving of the hydraulic cylinder so that the difference between the amount of light measured by the first light amount sensor and the second light amount sensor, and the third light amount When there is a difference in the amount of light measured by the sensor and the fourth light amount sensor, the turntable driving is controlled to minimize the difference between the amount of light measured by the third and fourth light amount sensors.
본 발명의 이축 추적식 태양광 발전시스템은, 상기 태양광 집광판의 모듈에 작용하는 하중을 측정하기 위한 하중센서와, 주변지역의 바람의 세기를 측정할 수 있는 풍속센서와, 상기 태양광 집광판에 내리는 빗물의 양과 세기를 측정하는 레인센서를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 하중센서에 의하여 측정된 하중이 설정된 범위를 초과하는 경우, 상기 태양광 집광판이 수평면에 대해 수직하게 되도록 상기 유압실린더의 구동을 제어하고, 상기 풍속센서에 의하여 측정된 바람의 세기가 설정된 범위를 초과하는 경우, 상기 태양광 집광판이 수평면에 대해 나란히 펼쳐지도록 상기 유압실린더의 구동을 제어하고, 상기 레인센서에 의하여 측정된 비의 양이 설정된 범위를 초과하면, 상기 태양광 집광판이 수평면에 대해 수직으로 되었다가 나란히 펼쳐지는 과정을 반복하도록 상기 유압실린더의 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.The biaxially tracked photovoltaic power generation system of the present invention includes a load sensor for measuring a load acting on the module of the solar light collecting plate, a wind speed sensor capable of measuring the intensity of wind in the surrounding area, and the solar light collecting plate. Further comprising a rain sensor for measuring the amount and intensity of the rain falling, wherein the control unit, if the load measured by the load sensor exceeds the set range, the solar light collecting plate of the hydraulic cylinder to be perpendicular to the horizontal plane When the driving is controlled and the wind intensity measured by the wind speed sensor exceeds a set range, the driving of the hydraulic cylinder is controlled so that the solar light collecting plate extends side by side with respect to a horizontal plane, and measured by the rain sensor. If the amount of rain exceeds the set range, the solar light collector becomes perpendicular to the horizontal plane and then spread out side by side. It characterized in that for controlling the drive of the hydraulic cylinder to repeat the losing process.
본 발명의 이축 추적식 태양광 발전시스템은, 상기 태양광 집광판의 태양광 모듈의 표면온도를 측정하기 위한 온도센서와, 상기 제어부에 의해 제어되는 냉각시스템을 더 포함하고, 상기 냉각시스템은, 외부의 냉각된 공기를 끌어들여 공급하는 공기공급부와, 상기 공기공급부로부터 공급된 공기가 이동하는 주 유로와, 상기 주 유로로부터 상기 태양광 모듈로 공기를 공급하기 위한 복수의 분기 유로와, 상기 태양광 집광판의 태양광 모듈 각각의 하측에 위치하여 상기 분기 유로로부터 공급받은 공기를 상기 태양광 모듈의 하면으로 공급하여 상기 태양광 모듈를 냉각시키는 복수의 냉각모듈과, 상기 분기 유로에 형성되어 상기 태양광 모듈의 표면으로 공기를 분사하는 복수의 분사노즐을 포함하여 이루어지되, 상기 온도센서에서 측정된 상기 태양광 모듈의 표면온도가 설정된 온도를 초과하는 경우, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 공기공급부가 냉각된 외부 공기를 공급하는 것을 특징으로 한다.The biaxially tracked photovoltaic power generation system of the present invention further includes a temperature sensor for measuring the surface temperature of the photovoltaic module of the solar light collecting plate, and a cooling system controlled by the control unit. An air supply unit for drawing and supplying cooled air, a main flow path through which air supplied from the air supply unit moves, a plurality of branch flow paths for supplying air from the main flow path to the solar module, and the solar light A plurality of cooling modules positioned below each of the solar modules of the light collecting plate and supplying air supplied from the branch flow paths to the lower surface of the solar module to cool the photovoltaic module; It comprises a plurality of injection nozzles for injecting air to the surface of the, the solar light measured by the temperature sensor When the surface temperature of the module exceeds the set temperature, it is characterized in that for supplying the external air cooled by the air supply unit under the control of the controller.
본 발명에 의하면, 태양의 위치변화를 자동으로 추적하여 유압 방식으로 집광판의 각도를 상하 및 수평 방향으로 변화시키는 것이 가능하기 때문에, 태양광 발전시스템의 발전량 및 발전효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, since the position of the sun can be automatically tracked and the angle of the light collecting plate can be changed vertically and horizontally by a hydraulic method, the amount of power generation and power generation efficiency of the photovoltaic power generation system can be improved.
또한, 본 발명에 의하면, 수평 방향으로 회전시 360°무한회전이 가능하여 여름과 같이 낮이 길고 밤이 짧은 경우에도 태양의 모든 위치에 대해 추적 및 발전이 가능하게 되고, 아침에 원위치로 돌아가는데 짧은 거리를 이동할 수 있기 때문에 시스템의 구동에 사용되는 소모전력을 저감할 수 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to rotate 360 ° infinitely when rotating in the horizontal direction, even if the day is long and the night is short, such as summer, it is possible to track and develop for all positions of the sun, short to return to the original position in the morning Because the distance can be moved, the power consumption used to drive the system can be reduced.
또한, 본 발명에 의하면, 하중센서, 풍속센서 등을 이용하여 태풍이나 폭설 등의 자연재해를 사전에 감지하여 대응함으로써 자연재해에 의한 태양광 발전 시설의 파손 등을 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, by using a load sensor, a wind speed sensor, and the like to detect and respond to natural disasters such as typhoons and heavy snow in advance, it is possible to prevent damage to the solar power plant due to natural disasters.
또한, 본 발명에 의하면, 공랭식 냉각시스템을 통해 집광판을 구성하는 태양광 모듈의 온도를 낮춤으로써 발전효율을 높일 수 있다.In addition, according to the present invention, the power generation efficiency can be increased by lowering the temperature of the solar module constituting the light collecting plate through the air-cooled cooling system.
도 1은 본 발명의 태양광 발전시스템의 사시도
도 2는 본 발명의 태양광 발전시스템의 배면 사시도
도 3은 태양광 집광판을 지지하는 지지 프레임의 사시도
도 4는 유압실린더의 구성 및 작동을 설명하기 위한 도면
도 5는 회전 구동부의 구성 및 작동을 설명하기 위한 도면
도 6은 광추적 센서부의 구성을 설명하기 위한 도면
도 7은 태양광 집광판의 경사 조절범위를 설명하기 위한 도면
도 8은 태양광 집광판의 모듈의 냉각장치를 설명하기 위한 도면
도 9는 본 발명의 냉각시스템을 설명하기 위한 도면
1 is a perspective view of a photovoltaic power generation system of the present invention
Figure 2 is a rear perspective view of the photovoltaic power generation system of the present invention
3 is a perspective view of a support frame for supporting a solar light collecting plate;
4 is a view for explaining the configuration and operation of the hydraulic cylinder
5 is a view for explaining the configuration and operation of the rotation drive unit;
6 is a view for explaining the configuration of the light tracking sensor unit;
7 is a view for explaining the inclination adjustment range of the solar light collecting plate
8 is a view for explaining the cooling device of the module of the solar light collecting plate
9 is a view for explaining a cooling system of the present invention.
본 발명의 이축 추적식 태양광 발전시스템(이하, "태양광 발전시스템"이라 함)의 구체적인 실시예에 대해, 이하에서 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Specific embodiments of the biaxially tracked photovoltaic power generation system (hereinafter, referred to as "photovoltaic power generation system") of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 태양광 발전시스템의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 태양광 발전시스템의 배면 사시도이고, 도 3은 태양광 집광판을 지지하는 지지 프레임의 사시도이고, 도 4는 유압실린더의 구성 및 작동을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 회전 구동부의 구성 및 작동을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 광추적 센서부의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 태양광 집광판의 경사 조절범위를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 태양광 집광판의 모듈의 냉각장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명의 냉각시스템을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a perspective view of a photovoltaic power generation system of the present invention, FIG. 2 is a rear perspective view of the photovoltaic power generation system of the present invention, FIG. 3 is a perspective view of a support frame for supporting a solar light collecting plate, and FIG. 5 is a view for explaining the configuration and operation, Figure 5 is a view for explaining the configuration and operation of the rotary drive, Figure 6 is a view for explaining the configuration of the light tracking sensor unit, Figure 7 is a tilt control of the solar light collecting plate It is a figure for demonstrating the range, FIG. 8 is a figure for demonstrating the cooling apparatus of the module of a solar light collecting plate, and FIG. 9 is a figure for demonstrating the cooling system of this invention.
또한, 본 발명에서, 상/하, 좌/우, 전/후 방향은 도면을 기준으로 통상적인 방법에 따른다. 또한, 본 발명에서 "지면"은 특별한 설명이 없는 한, "수평면'으로 가정한다.In addition, in the present invention, the up / down, left / right, front / rear directions follow a conventional method with reference to the drawings. In addition, in the present invention, "plane" is assumed to be "horizontal plane", unless otherwise specified.
먼저, 본 발명의 태양광 발전시스템은, 도 1 내지 3에 도시한 바와 같이, 복수의 태양광 모듈(110)로 이루어진 태양광 집광판(100)과, 상기 태양광 집광판(100)를 지지하는 상부 프레임(200)과, 상기 상부 프레임(200)의 하면 중심에 연결되어 상기 상부 프레임(200)를 지지하는 하부 기둥(300)과, 상기 하부 기둥(300)의 하측에 마련되어 유압에 의해 상기 하부 기둥(300) 및 상기 하부 기둥(300)에 연결된 상기 상부 프레임(200)을 360°무한회전시키는 회전 구동부(400)를 포함한다.First, the solar power generation system of the present invention, as shown in Figures 1 to 3, the solar
먼저, 상기 태양광 집광판(100)은, 복수의 셀로 이루어진 태양광 모듈(110)이 모여서 이루어진 어레이(array)로서, 복수의 태양광 모듈(110)를 지지하는 지지 프레임(111)를 통해 고정시켜 이루어진다.First, the solar
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 태양광 집광판(100)의 표면에는 적어도 하나 이상의 광추적 센서부(120) 및 레인센서(150)가 마련되며, 상기 태양광 집광판(100)의 이면에는 적어도 하나 이상의 하중센서(130) 및 온도센서(140)가 마련된다.As shown in FIG. 1, at least one light
상기 광추적 센서부(120)는 태양광의 광량을 측정하여 태양광의 위치를 추적하기 위한 센서부이고, 상기 레인센서(150)는 상기 태양광 집광판(100)에 내리는 빗물의 양과 세기를 측정하는 센서이고, 상기 하중센서(130)는 상기 태양광 집광판(100)의 모듈에 작용하는 하중을 측정하기 위한 센서이고. 상기 온도센서(140)는 상기 태양광 집광판(100)의 모듈의 표면온도를 측정하기 위한 센서이다.The light
또한, 상기 태양광 집광판(100)은 상기 상부 프레임(200)에 의해 지지되며, 상기 상부 프레임(200)은 힌지(210)에 의하여 상기 하부 기둥(300)과 연결됨으로써, 상기 하부 기둥(300)에 대해 상하방향으로 회동 가능하게 된다.In addition, the solar
즉, 상기 상부 프레임(200)의 전후 방향의 중심에 상기 하부 기둥(300)이 연결되고, 상기 상부 프레임(200)이 상기 하부 기둥(300)에 대해 상하방향으로 회동하기 때문에, 상기 상부 프레임(200)의 전단 및 후단은 각각 상기 상부 프레임(200)의 원주를 따라 상하방향으로 이동하게 된다. 또한, 이에 의하여 상기 상부 프레임(200)의 지면에 대한 경사각이 변하게 되고, 나아가 상기 상부 프레임(200)에 의하여 지지되는 상기 태양광 집광판(100)의 지면에 대한 경사각도 변하게 된다.That is, since the
다음으로, 상기 하부 기둥(300)은, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 상부 프레임(200)의 하면 중심에 연결되어 상기 상부 프레임(200)를 지지하는 것으로, 상기 하부 기둥(300)의 전면(313)에는 상기 상부 프레임(200)의 전측 하면(312)에 연결되어 상기 태양광 집광판(100)의 지면에 대한 경사각을 조절하기 위한 유압실린더(310)가 마련되어 있다.Next, as shown in FIGS. 2 and 4, the
즉, 상기 유압실린더(310)는, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 유압실린더(310)의 하단은 상기 하부 기둥(300)의 전면(313)에 고정되고, 유압에 의해 상기 유압실린더(310)에 대해 수직으로 왕복하는 피스톤의 상단은 상기 상부 프레임(200)의 전측(상기 상부 프레임(200)의 전단과 상기 하부 기둥(300)이 연결된 상기 상부 프레임(200)의 위치 사이의 중간 정도) 하면(312)에 고정되어 있다.That is, the
또한, 본 발명에 있어서는, 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 하부 기둥(300)의 후면에 제어부(500), 구동모터(320) 및 작동유 탱크(330)가 마련되는 것으로 도시하고 있지만, 상기 제어부(500), 구동모터(320) 및 작동유 탱크(330)의 위치가 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, in the present invention, as illustrated in FIG. 2, the
또한, 상기 유압실린더(310)는, 후술하는 바와 같이, 상기 제어부(500)에 의해 제어되는 상기 구동모터(320)에 의해 상기 작동유 탱크(330)로부터 상기 유압실린더(310)로 공급되는 작동유의 유압으로 피스톤이 왕복 직선운동을 하게 되는데, 이때 상기 유압실린더(310)의 작동은 일반적으로 알려진 공지기술이므로 이에 대한 설명은 생략한다. In addition, the
즉, 상기 유압실린더(310)에 의해, 상기 태양광 집광판(100)의 지면에 대한 경사각도를 변화시키게 되는데, 도 7에서와 같이, 이때 지면에 대한 상기 태양광 집광판(100)의 지면에 대한 경사각의 변화범위는 0°내지 90°의 범위로 변화가 가능하다.That is, the angle of inclination of the solar
문제는, 상술한 바와 같이, 사계절 내내 실외(산지나 들판 등)에 설치될 수 밖에 없는 태양광 발전장치의 특성상, 겨울철에 온도가 낮아지면서 상기 유압실린더(310)의 작동유의 점도가 커지게 되고, 점도가 커짐에 따라 작동유의 작동성이 나빠지게 되어, 상기 유압실린더(310)의 기계적 손상은 물론 태양광 발전장치의 발전효율을 저하시킨다는 점이다.The problem is that, as described above, due to the characteristics of the photovoltaic device that can only be installed outdoors (mountain, field, etc.) throughout the four seasons, the viscosity of the hydraulic oil of the
따라서, 본 발명에 있어서는, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 작동유 탱크(330)에, 상기 작동유 탱크(330)내의 작동유의 온도를 측정할 수 있는 작동유 온도센서(331)와, 작동유의 점도를 측정할 수 있는 작동유 점도센서(332)와, 작동유를 가열하기 위한 히터(333)를 더 포함하고 있다.Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 4B, the hydraulic
즉, 상기 작동유 온도센서(331) 및 작동유 점도센서(332)에서 측정된 온도 및 점도가 정상적인 경우 상기 히터(333)는 가동되지 않는다. 반면, 상기 작동유 온도센서(331)에 의해 측정된 온도가 정상범위로 설정된 온도보다 낮고, 또한 상기 작동유 점도센서(332)에서 측정된 점도가 정상범위로 설정된 점도보다 높은 경우, 상기 제어부(500)는 상기 히터(333)를 가동시켜 작동유의 온도를 상승시킴으로써 작동유의 점도를 설정된 정상범위로 낮추도록 제어하게 된다.That is, when the temperature and viscosity measured by the hydraulic
한편, 상기 작동유 온도센서(331)에 의해 측정된 온도가 설정된 정상범위 범위 내이나, 상기 작동유 점도센서(332)에서 측정된 점도가 설정된 정상범위를 벗어난 경우, 이 경우에는 작동유 자체의 품질에 문제가 있을 우려가 높다. On the other hand, when the temperature measured by the hydraulic
따라서, 이 경우 상기 제어부(500)는 상기 유압실린더(310)가 작동하지 않도록 상기 구동모터(320)를 제어함으로써, 작동유에 의한 상기 유압실린더(310)의 기계적 손상을 방지하는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우 상기 제어부(500)는 작동유의 품질 이상에 대해 경보장치(미도시)나 표시장치(미도시)를 통해 관리자에게 통지할 수 있다.Therefore, in this case, the
또한, 상기 상부 프레임(200)의 일측에, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 외부로 노출되어 태양광 발전시스템이 설치된 지역의 바람의 세기를 측정할 수 있는 풍속센서(160)가 마련하고 있다. 다만, 상기 풍속센서(160)는 주변지역의 바람의 세기를 측정하면 되는 것이므로, 상기 풍속센서(160)가 마련되는 위치가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, on one side of the
다음으로, 상기 회전 구동부(400)은, 도 5 의 (a) 에 도시된 바와 같이, 상기 하부 기둥(300)의 하측에 연결되어 상기 하부 기둥(300)을 수평방향으로 회전시키는 턴테이블(440)과, 상기 하부 기둥(300)이 360°무한회전이 가능하도록 상기 하부 기둥(300)과 턴테이블(440)을 연결하는 로터리 조인트(410)를 포함하되, 상기 로터리 조인트(410)는 회전방지 스토퍼(420)에 의해 회전이 제한된다.Next, as shown in (a) of FIG. 5, the
즉, 고정구(450)에 의하여 구조물(460)에 마련된 상기 턴테이블(440)은, 상기 작동유 탱크(310)에서 공급되는 작동유에 의해 유압방식으로 구동되되, 상기 로터리 조인트(410)에 의해 상기 하부 기둥(300)과 턴테이블(440)을 연결함으로써, 상기 하부 기둥(300)을 360°로 회전시킬 수 있게 된다.That is, the
이와 같이, 상기 턴테이블(440)에 의해 상기 하부 기둥(300)이 360°회전이 가능하게 됨으로써, 상기 하부 기둥(300)에 의해 지지되는 상기 상부 프레임(200) 및 태양광 집광판(100)을 수평방향으로 360°회전이 가능하게 된다.As such, the
즉, 상기 태양광 집광판(100)이 수평방향으로 360°회전이 가능하게 됨으로써, 상기 태양광 집광판(100)은 태양의 일주운동에 따라 일출 시부터 일몰 시까지 태양의 위치를 추적하여 발전할 수 있게 된다.That is, since the solar
특히, 여름과 같이 낮이 길고 밤이 짧은 경우에도, 일출 시부터 일몰 시까지 태양의 위치를 추적하여 발전할 수 있을 뿐만 아니라, 일몰 후 다음 날 일출 시에 상기 태양광 집광판(100)이 원위치(즉, 일출시 태양광에 대면하는 위치)로 돌아갈때 짧은 거리로 이동할 수 있기 때문에 상기 태양광 집광판(100)의 회전에 소모되는 전력을 저감할 수 있다. In particular, even when the day is long and the night is short, such as summer, the solar
또한, 본 발명의 회전 구동부(400)은, 회전 감속기(430)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 회전 감속기(430)의 기어(431)가 상기 턴테이블(440)의 기어(441)에 맞물려, 작은 모터의 사용으로도 큰 토크(힘)를 전달할 수 있게 한다. In addition, the
다음은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 광추적 센서부(120)에 의해 측정된 광량을 바탕으로, 상기 제어부(500)에 의한 태양광 추적 및 상기 태양광 집광판(100)이 태양광에 수직으로 대향하도록 상기 태양광 집광판(100)의 지면에 대한 경사각 조절 및 수평방향으로 회전에 대해 설명한다.Next, as shown in Figure 6, based on the amount of light measured by the light
먼저, 상기 광추적 센서부(120)는, 상기한 바와 같이, 상기 태양광 집광판(100)의 표면에 설치되어, 상기 태양광 집광판(100)과 동일한 경사각을 갖는다.First, as described above, the light
또한, 상기 광추적 센서부(120)는, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 상하방향으로 서로 대향하는 제1 광량센서부(121) 및 제2 광량센서부(122)와, 좌우 방향으로 서로 대향하는 제3 광량센서부(123) 및 제4 광량센서부(124)를 포함한다.In addition, the light
상기 제1 광량센서(121)부는, 태양광으로부터 입사된 광량을 센싱하는 제1광량센서(121b)와 상기 제1 광량센서(121b)에 대해 수직으로 입사하는 태양광(S1)보다 상측에서 경사져 입사하는 태양광(S2)의 일부 또는 전부를 차단하는 제1 캡(121a)을 포함하여 이루어지고, 상기 제2 광량센서부(122)는, 태양광으로부터 입사된 광량을 센싱하는 제2광량센서(122b)와 상기 제2 광량센서(122b)에 대해 수직으로 입사하는 태양광(S1)보다 하측에서 경사져 입사하는 태양광(S3)의 일부 또는 전부를 차단하는 제2 캡(122a)을 포함하여 이루어지고, 상기 제3 광량센서부(123)는, 태양광으로부터 입사된 광량을 센싱하는 제3 광량센서(123b)와 상기 제3 광량센서(123b)에 대해 수직으로 입사하는 태양광(S5)보다 좌측에서 경사져 입사하는 태양광(S2)의 일부 또는 전부를 차단하는 제3 캡(123a)을 포함하여 이루어지고, 상기 제4 광량센서부(124)는, 태양광으로부터 입사된 광량을 센싱하는 제4광량센서(124b)와 상기 제4 광량센서(124b)에 대해 수직으로 입사하는 태양광(S5)보다 우측에서 경사져 입사하는 태양광(S4)의 일부 또는 전부를 차단하는 제4 캡(124a)을 포함하여 이루어진다. The first
먼저, 상하방향으로 서로 대향하는 제1 광량센서부(121) 및 제2 광량센서부(122)의 관계를 도 6 (b)를 참조하여 살펴보면, 태양광(S1)이 상기 제1 광량센서(121b) 및 제2 광량센서(122b), 즉 상기 광추적 센서부(120)에 대해 수직으로 입사하는 경우, 상기 제1 광량센서(121b) 및 제2 광량센서(122b)는 모두 동일하게 태양광(S1)을 대면하게 되고, 따라서 동일한 광량을 수신하게 된다.First, referring to FIG. 6 (b), the relationship between the first light
한편, 태양광(S2)이 상기 광추적 센서부(120)에 대해 수직으로 입사하는 태양광(S1)보다 상측에서 경사져 입사하는 경우, 상기 제1 광량센서부(121)의 제1 캡(121a)에 의하여 상기 제1 광량센서(121b)로 입사되는 태양광(S2)의 일부 또는 전부가 차단되지만, 상기 제2 광량센서(122b)에는 태양광(S2)의 광량이 그대로 수신되기 때문에, 상기 제1 광량센서(121b)에서 측정되는 광량이 상기 제2 광량센서(122b)에서 측정되는 광량보다 적게 된다.On the other hand, when the sunlight (S2) is inclined from the upper side than the sunlight (S1) that is incident perpendicularly to the light
반면, 태양광(S3)이 상기 광추적 센서부(120)에 대해 수직으로 입사하는 태양광(S1)보다 하측에서 경사져 입사하는 경우, 상기 제2 광량센서부의 제2 캡(122b)에 의하여 상기 제2 광량센서(122b)로 입사되는 태양광(S3)의 일부 또는 전부가 차단되지만, 상기 제1 광량센서(121b)에는 태양광(S3)의 광량이 그대로 수신되기 때문에, 상기 제1 광량센서(121b)에서 측정되는 광량이 상기 제2 광량센서(122b)에서 측정되는 광량보다 많게 된다.On the other hand, when the sunlight (S3) is inclined from the lower side than the sunlight (S1) that is incident perpendicularly to the light
또한, 좌우방향으로 서로 대향하는 제3 광량센서부(123) 및 제4 광량센서부(124)의 관계를 도 6 (c)를 참조하여 살펴보면, 태양광(S5)이 상기 제3 광량센서(123b) 및 제4 광량센서(124b), 즉 상기 광추적 센서부(120)에 대해 수직으로 입사하는 경우, 상기 제3 광량센서(123b) 및 제4 광량센서(124b)는 모두 동일하게 태양광(S5)을 대면하게 되고, 따라서 동일한 광량을 수신하게 된다.In addition, referring to FIG. 6 (c), the relationship between the third light
한편, 태양광(S2)이 상기 광추적 센서부(120)에 대해 수직으로 입사하는 태양광(S5)보다 좌측에서 경사져 입사하는 경우, 상기 제3 광량센서부(123)의 제3 캡(123a)에 의하여 상기 제3 광량센서(123b)로 입사되는 태양광(S2)의 일부 또는 전부가 차단되지만, 상기 제4 광량센서(124b)에는 태양광(S2)의 광량이 그대로 수신되기 때문에, 상기 제3 광량센서(123b)에서 측정되는 광량이 상기 제4 광량센서(124b)에서 측정되는 광량보다 적게 된다.On the other hand, when the sunlight (S2) is inclined from the left side than the sunlight (S5) that is incident perpendicularly to the light
반면, 태양광(S4)이 상기 광추적 센서부(120)에 대해 수직으로 입사하는 태양광(S5)보다 우측에서 경사져 입사하는 경우, 상기 제4 광량센서부의 제4 캡(124b)에 의하여 상기 제4 광량센서(124b)로 입사되는 태양광(S4)의 일부 또는 전부가 차단되지만, 상기 제3 광량센서(123b)에는 태양광(S4)의 광량이 그대로 수신되기 때문에, 상기 제3 광량센서(123b)에서 측정되는 광량이 상기 제4 광량센서(124b)에서 측정되는 광량보다 많게 된다.On the other hand, when the sunlight (S4) is inclined from the right side than the sunlight (S5) that is incident perpendicularly to the light
즉, 이와 같이, 상기 제1 광량센서(121b) 및 제2 광량센서(122b)에서 수신되는 광량의 차이가 크면 클수록, 또한 상기 제3 광량센서(123b) 및 제4 광량센서(124b)에서 수신되는 광량의 차이가 크면 클수록, 상기 태양광 집광판(100)은 태양광에 대해 그만큼 경사져 있다는 것을 의미한다.That is, as the difference in the amount of light received by the first
또한, 상기 태양광 집광판(100)에 대한 태양광의 입사각이 수직이 되었을 때, 최대 발전효율을 기대할 수 있다는 점에서, 상기 제1 광량센서(121b), 제2 광량센서(122b), 제3 광량센서(123b) 및 제4 광량센서(124b)에서 수신되는 광량의 차이가 크면 클수록, 발전효율이 떨어진다는 것을 의미한다.In addition, when the incident angle of sunlight to the solar
이때, 상기 제어부(500)는 상하방향으로 서로 대향하는 제1 광량센서부(121) 및 제2 광량센서부(122)에서 센싱되는 광량의 차이가 최소화 되도록 유압실린더(310)의 구동을 제어하는 한편, 좌우 방향으로 서로 대향하는 제3 광량센서부(123) 및 제4 광량센서부(124)에서 센싱되는 광량의 차이가 최소화 되도록 상기턴테이블(440)의 구동을 제어한다. In this case, the
즉, 상기 제어부(500)는 상기 제1 광량센서(121b), 제2 광량센서(122b), 제3 광량센서(123b) 및 제4 광량센서(124b)에서 수신되는 광량의 차이가 최소화될 수 있도록, 상기 유압실린더(310) 및 턴테이블(440)의 구동를 제어하여, 상기 태양광 집광판(100)이 태양광에 수직으로 대면하도록 조절함으로써 발전효율을 최대화시키게 된다. That is, the
다음은, 태풍이나 폭설 등 자연의 변화에 대응하기 위하여 상기 제어부(500)의 제어에 의한 상기 태양광 집광판(100)의 경사각 조절에 대해, 도 7을 참조하여, 설명한다.Next, the inclination angle adjustment of the solar
도 7의 (a)는 상기 태양광 집광판(100)이 태양광에 대면하기 위하여 경사진 상태를 나타낸 것이고, (b)는 상기 태양광 집광판(100)을 지면(수평면)에 나란하도록 펼쳐진 상태를 나타낸 것이고, (c)는 상기 태양광 집광판(100)을 지면(수평면)에 수직하도록 접은 상태를 나타낸 것이다.FIG. 7A illustrates a state in which the solar
또한, 상기한 바와 같이, 본 발명의 태양광 발전시스템은, 하중센서(130), 레인센서(150), 및 풍속센서(160)를 포함한다. In addition, as described above, the photovoltaic power generation system of the present invention includes a
먼저, 상기 하중센서(130)는 주로 동절기의 폭설에 대비한 센서로서, 상기 태양광 집광판(100)의 각 모듈(110)마다 마련되는 것이 바람직하다.First, the
즉, 상기 태양광 집광판(100)이 도 7의 (a)와 같이 경사진 상태이거나, (b)외 같이 펼쳐진 상태에서, 예기치 못한 폭설이 내려 상기 태양광 집광판(100)에 쌓인 경우, 상기 하중센서(130)에서 측정된 눈에 의한 하중을 센싱한다.That is, when the solar
이때, 상기 하중센서(130)에서 측정된 하중이 설정된 범위(예를 들면, 상기 태양광 집광판(100)를 지지하는 상기 상부 프레임(200)이 견딜 수 있는 범위)를 초과하는 경우, 상기 제어부(500)는, 도 7의 (c)와 같이, 상기 태양광 집광판(100)이 지면(수평면)에 대해 수직(또는 수직에 가깝게)하도록 제어한다.In this case, when the load measured by the
이와 같이, 상기 태양광 집광판(100)이 지면(수평면)에 대해 수직(또는 수직에 가깝게)하도록 접음으로써, 상기 태양광 집광판(100)에 쌓인 눈을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 설령 상기 태양광 집광판(100)에 쌓인 눈이 얼어 붙어 제거되지 않는 경우에도, 상기 상부 프레임(200)이 상기 태양광 집광판(100)에 쌓인 눈에 의한 하중을 받지 않기 때문에 상기 상부 프레임(200)이 파손되거나 변형되는 것을 방지할 수 있게 된다.As such, by folding the solar
또한, 상기 풍속센서(160)는 태풍 등의 강한 바람에 대비한 센서이다.In addition, the
즉, 태풍과 같이 강한 바람이 부는 경우, 상기 태양광 집광판(100)이 도 7의 (a)와 같이 경사진 상태이거나, (c)와 같이 지면(수평면)에 수직하도록 접힌 상태에서는, 상기 태양광 집광판(100)의 면이 강한 바람에 대면하기 때문에, 상기 상부 프레임(200)이 강한 압력을 받아 파손되거나 변형될 우려가 크다.That is, when a strong wind blows, such as a typhoon, the solar
따라서, 상기 풍속센서(160)에 의하여 측정된 바람의 세기가 설정된 범위(예를 들면, 상기 태양광 집광판(100)를 지지하는 상기 상부 프레임(200)이 견딜 수 있는 범위)를 초과하는 경우, 상기 제어부(500)는, 도 7의 (b)와 같이, 상기 태양광 집광판(100)이 지면(수평면)에 대해 나란하게 펼쳐진 상태가 되도록 제어한다.Therefore, when the wind intensity measured by the
이와 같이, 상기 태양광 집광판(100)을 지면(수평면)에 대해 나란하게 펼쳐진 상태로 하여, 바람에 대향하는 상기 상부 프레임(200)의 면을 최소화함으로써, 강한 바람에 의해 상기 상부 프레임(200)이 파손되거나 변형되는 것을 방지할 수 있게 된다.As described above, the solar
다음으로, 상기 레인센서(150)는 상기 태양광 집광판(100)에 내리는 빗물의 양과 세기를 측정하는 센서로서, 비가 오는 날씨에 대응하기 위한 센서이다.Next, the
통상, 비에 의하여 상기 상부 프레임(200)이 파손되거나 변형되는 경우는 거의 없다. 오히려 어느 정도 이상의 비가 내리면, 비에 의해 상기 태양광 집광판(100)에 쌓인 먼지나 오물이 제거되어, 비가 그친 후에는 발전효율을 상승시킬 수 있는 긍정적인 효과도 갖는다.In general, the
따라서, 상기 레인센서(150)에서 측정되는 비의 양이나 세기가 설정된 범위(예를 들면, 상기 태양광 집광판(100)에 내린 비가 흘러 내릴 정도로, 시간당 강수량이 10mm 이상)를 초과하면, 상기 제어부(500)는, 상기 태양광 집광판(100)이 접었다가 펴는 과정을 반복하도록 제어한다. Therefore, when the amount or intensity of the rain measured by the
이와 같이, 비가 내리는 동안, 상기 태양광 집광판(100)이 접었다가 펴는 과정을 반복하면서, 상기 태양광 집광판(100)에 쌓인 먼지나 오물을 효율적으로 제거할 수 있게 된다.As such, while raining, the solar
다음은, 상기 태양광 집광판(100)을 구성하는 각 태양광 모듈(110)을 냉각하기 위한 냉각시스템(600)에 대해 설명한다.Next, a
상기한 바와 같이, 일사량이 높아지면 태양광 모듈(110)의 표면온도의 상승하면서 발전효율이 감소하는데, 특히 태양광 모듈(110)의 표면온도가 40℃를 넘으면 발전효율의 감소 폭이 매우 큰 것으로 알려져 있다.As described above, when the amount of insolation increases, the power generation efficiency decreases while the surface temperature of the
따라서, 상기 온도센서(140)에서 측정된 상기 태양광 집광판(100)의 모듈의 표면온도가 일정온도(예를 들면, 40℃)를 넘으면 상기 태양광 집광판(100)의 모듈을 냉각시켜 주는 것이 필요하다.Therefore, when the surface temperature of the module of the solar
본 발명에 의한 상기 냉각시스템(600)은, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 외부의 냉각된 공기를 끌어들여 공급하는 공기공급부(610)와, 상기 공기공급부(610)로부터 공급된 공기가 이동하는 주 유로(620)와, 상기 주 유로(620)로 부터 태양광 모듈(110)로 공기를 공급하기 위한 복수의 분기 유로(630)와, 상기 태양광 모듈(110) 각각의 하측에 위치하여 상기 분기 유로(630)로부터 공급받은 공기를 상기 태양광 모듈(110)의 하면으로 공급하여 상기 태양광 모듈(110)를 냉각시키는 복수의 냉각모듈(640)과, 상기 분기 유로(630)에 형성되어 상기 태양광 모듈(110)의 표면으로 공기를 분사하는 복수의 분사노즐(631)을 포함한다.As shown in FIGS. 8 and 9, the
즉, 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 각각의 상기 태양광 모듈(110)의 하측에 상기 냉각모듈(640)이 마련되고, 각각의 상기 태양광 모듈(110)의 표면 상단에는 상기 분기 유로(630)에 형성된 복수의 분사노즐(631)이 상기 태양광 모듈(110)의 표면과 수평한 방향으로 노출되어 있다.That is, as shown in (a) of FIG. 8, the
구체적으로, 도 8의 (b)를 참조하여 살펴보면, 상기 태양광 모듈(110)은 그 테두리가 지지 프레임(111)에 의해 지지되며, 상기 지지 프레임(111)의 하측으로 상기 냉각모듈(640)이 위치하게 된다.Specifically, referring to (b) of FIG. 8, the
상기 냉각모듈(640)은, 상기 태양광 모듈(110)과 같은 크기 및 형상으로 이루어진 상자 형상으로, 상기 태양광 모듈(110)의 하면에 대향하는 상기 냉각모듈(640)의 상면에는 복수의 공기구멍(641)이 관통되어 있고, 상기 냉각모듈(640)의 측면 중 상기 분기 유로(630)에 대향하는 면에는 상기 분기 유로(630)와 연결하기 위한 연결구(642)가 형성되어 있다.The
또한, 상기 분기 유로(630)에도 상기 냉각모듈(640)의 연결구(642)가 연결되는 위치에 연결구(632)가 형성됨으로써, 상기 냉각모듈(640)의 연결구(642)와 상기 분기 유로(630)의 연결구(632)를 서로 체결하여 결합된다.In addition, the
또한, 상기 분기 유로(630)의 분사노즐(631)은, 상기 태양광 모듈(110)의 하측에 마련된 상기 냉각모듈(640)이 상기 분기 유로(630)에 결합되었을 때, 상기 태양광 모듈(110)의 표면에 거의 밀착하도록 상기 분기 유로(630)에 형성된다.In addition, the
이와 같은 구조에 의하여, 상기 온도센서(140)에서 측정된 상기 태양광 모듈(110)의 표면온도가 설정된 온도를 초과하면, 상기 제어부(500)의 제어에 의해 공기공급부(610)가 외부의 냉각된 공기를 공급하게 되고, 상기 공기공급부(610)에 의해 공급된 공기는 상기 주 유로(620)와 분기 유로(630)를 거쳐 일부는 상기 분사노즐(631)에 의해 상기 태양광 모듈(110)의 표면으로 분사되어 상기 태양광 모듈(110)의 표면을 냉각시키는 한편, 일부는 상기 냉각모듈(640)를 이동하여 상기 공기구멍(641)를 통해 상기 태양광 모듈(110)의 하면으로 공급된다.By such a structure, when the surface temperature of the
이와 같이, 상기 냉각모듈(640)를 거쳐 상기 태양광 모듈(110)의 하면으로 공급된 공기는 상기 지지 프레임(111)에 의해 상기 태양광 모듈(110)과 상기 냉각모듈(640)의 공간에 머물면서 상기 태양광 모듈(110)를 냉각시키게 된다.As such, the air supplied to the lower surface of the
이때, 상기 지지 프레임(111)이 상기 태양광 모듈(110)과 상기 냉각모듈(640)의 공간을 완전히 밀폐시키는 것이 아니기 때문에, 상기 태양광 모듈(110)를 냉각시키는 과정에서 가열된 공기는 외부로 빠져 나가고, 새로운 냉각된 공기가 들어오면서 상기 태양광 모듈(110)의 냉각과정을 지속하게 된다.At this time, since the
이와 같은 본 발명의 공기에 의한 냉각시스템(600)은, 종래의 수냉식보다 다음과 같은 장점이 있는데, 종래의 수냉식의 경우, 입지조건에 따라 냉각용수의 공급이 어려운 경우, 냉각시스템을 가동할 수 없거나 냉각시스템의 가동에 많은 비용이 들지만, 본 발명의 경우 무한정으로 공급되는 외부공기(필요한 경우, 지하 공간시설을 만들어 지하공간으로부터 냉각된 공기를 공급하거나, 주변 산지 등으로부터 냉각된 공기를 끌어 쓸수 있다.)를 이용할 수 있기 때문에 입지조건에 따른 제약이 거의 없다.The
또한, 본 발명의 냉각시스템(600)에 있어서는, 상기 하부 기둥(300) 및 상부 프레임(200)을 중공부를 가지는 관형상으로 하여, 이를 주 유로(620), 분기 유로(630)로 이용하는 경우, 상기 태양광 발전시스템의 제조비용을 절감할 수 있다.In the
또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 주 유로(620)와 각각의 상기 분기 유로(630) 사이에 상기 제어부(500)에 의해 제어되는 개폐배브(633)를 마련하여, 상기 태양광 집광판(100) 중 일부 태양광 모듈(110) 라인에만 냉각된 공기를 공급하도록 할 수 있다.In addition, as illustrated in FIG. 9, an opening /
즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 태양광 모듈(110) 각각에 온도센서(140)를 마련하여, 각각의 태양광 모듈(110)에 대해 표면온도를 측정하고, 상기 온도센서(140)에 의해 측정된 온도를 바탕으로 우선 순위에 따라 단계적 또는 선택적으로 일부 태양광 모듈(110) 라인에만 냉각용 공기를 공급하도록 할 수 있다.That is, as shown in Figure 1, by providing a
100 태양광 집광판 110 태양광 모듈
120 광추적 센서부 130 하중센서
140 온도센서 150 레인센서
200 상부 프레임 210 힌지
300 하부 기둥 310 유압실린더
320 구동모터 330 작동유 탱크
400 회전 구동부 410 로터리 조인트
420 회전방지 스토퍼 430 회전 감속기
431 회전 감속기의 기어 440 턴테이블
441 턴테이블의 기어 500 제어부
600 냉각시스템 610 공기공급부
620 주 유로 630 분기 유로
640 냉각모듈100
120
140
200
300
320
400
420
431 gear of
Gear control on the
600
620
640 cooling module
Claims (5)
상기 태양광 집광판을 지지하는 상부 프레임과,
상기 상부 프레임의 하면 중심에 연결되어 상기 상부 프레임을 지지하는 하부 기둥과,
상기 하부 기둥의 하측에 마련되어 상기 하부 기둥에 연결된 상기 상부 프레임을 수평방향으로 회전시키는 회전 구동부를 포함하되,
상기 상부 프레임은 상기 하부 기둥에 대해 상하방향으로 회동 가능하게 연결되어 있고,
상기 하부 기둥은, 상기 하부 기둥의 전면과 상기 상부 프레임의 전측 하면에 연결되어 상기 상부 프레임의 경사각을 조절하는 작동유 탱크와 연결된 유압실린더를 포함하고,
상기 회전 구동부는, 유압에 의해 상기 하부 기둥에 연결된 상기 상부 프레임을 수평방향으로 360°무한회전시키는 것을 특징으로 하는 이축 추적식 태양광 발전시스템.Solar condensing plate consisting of a plurality of solar modules,
An upper frame for supporting the solar light collecting plate,
A lower column connected to a lower center of the upper frame and supporting the upper frame;
Is provided on the lower side of the lower column includes a rotation drive for rotating the upper frame connected to the lower column in a horizontal direction,
The upper frame is rotatably connected in the vertical direction with respect to the lower pillar,
The lower pillar includes a hydraulic cylinder connected to the front surface of the lower pillar and the front lower surface of the upper frame and connected to a hydraulic oil tank for adjusting the inclination angle of the upper frame.
The rotation drive unit, biaxially tracked photovoltaic power generation system, characterized in that for rotating the upper frame connected to the lower pillar by hydraulic pressure 360 ° in the horizontal direction.
상기 회전 구동부는 상기 하부 기둥과 연결된 턴테이블을 포함하되,
상기 하부 기둥과 연결된 턴테이블은 로터리 조인트에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 이축 추적식 태양광 발전시스템.The method of claim 1,
The rotation drive unit includes a turntable connected to the lower pillar,
The turntable is connected to the lower pillar is a biaxial tracking solar power system, characterized in that connected by a rotary joint.
상기 유압실린더의 구동을 제어하는 제어부와, 상기 태양광 집광판의 표면에 마련된 광추적 센서부를 더 포함하고,
상기 광추적 센서부는, 상하방향으로 서로 대향하는 제1 광량센서부 및 제2 광량센서부와, 좌우 방향으로 서로 대향하는 제3 광량센서부 및 제4 광량센서부를 포함하여 이루어지고,
상기 제1 광량센서부는, 태양광으로부터 입사된 광량을 센싱하는 제1광량센서와, 상기 제1 광량센서에 대해 수직으로 입사하는 태양광보다 상측에서 경사져 입사하는 태양광의 일부 또는 전부를 차단하는 제1 캡을 포함하여 이루어지고,
상기 제2 광량센서부는, 태양광으로부터 입사된 광량을 센싱하는 제2광량센서와 상기 제2 광량센서에 대해 수직으로 입사하는 태양광보다 하측에서 경사져 입사하는 태양광의 일부 또는 전부를 차단하는 제2 캡을 포함하여 이루어지고,
상기 제3 광량센서부는, 태양광으로부터 입사된 광량을 센싱하는 제3 광량센서와, 상기 제3 광량센서에 대해 수평으로 입사하는 태양광보다 좌측에서 경사져 입사하는 태양광의 일부 또는 전부를 차단하는 제3 캡을 포함하여 이루어지고,
상기 제4 광량센서부는, 태양광으로부터 입사된 광량을 센싱하는 제4광량센서와 상기 제4 광량센서에 대해 수평으로 입사하는 태양광보다 우측에서 경사져 입사하는 태양광의 일부 또는 전부를 차단하는 제4 캡을 포함하여 이루어지되,
상기 제어부는, 상기 제1 광량센서와 제2 광량센서에서 측정된 광량에 차이가 있는 경우, 상기 제1 광량센서와 제2 광량센서에서 측정된 광량의 차이가 최소화될 수 있도록 상기 유압실린더의 구동을 제어하고,
상기 제3 광량센서와 제4 광량센서에서 측정된 광량에 차이가 있는 경우, 상기 제3 광량센서와 제4 광량센서에서 측정된 광량의 차이가 최소화될 수 있도록 상기 턴테이블 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 이축 추적식 태양광 발전시스템.The method according to claim 1 or 2,
A control unit for controlling the driving of the hydraulic cylinder and a light tracking sensor unit provided on the surface of the solar light collecting plate,
The light tracking sensor unit includes a first light quantity sensor unit and a second light quantity sensor unit facing each other in the up and down direction, and a third light quantity sensor unit and the fourth light quantity sensor unit facing each other in the left and right directions,
The first light amount sensor unit may be configured to block a part or all of the first light amount sensor that senses the amount of light incident from the sunlight and the sun light that is inclined from an upper side than the sun light that is perpendicularly incident to the first light amount sensor. 1 cap is made,
The second light quantity sensor unit may be configured to block a part or all of the second light quantity sensor which senses the amount of light incident from the sunlight and the sun light which is inclined downward from the sun light incident perpendicularly to the second light quantity sensor. Including a cap,
The third light quantity sensor unit may include a third light quantity sensor for sensing an amount of light incident from sunlight, and a part of blocking all or part of sunlight that is inclined at a left side than sunlight that is horizontally incident with respect to the third light quantity sensor. 3 caps are made,
The fourth light amount sensor unit may block a part or all of the fourth light amount sensor for sensing the amount of light incident from sunlight and the sun light which is inclined from the right side of the fourth light amount sensor at a right angle to the fourth light amount sensor. Including the cap,
The controller, when there is a difference in the amount of light measured by the first light amount sensor and the second light amount sensor, the drive of the hydraulic cylinder so that the difference between the amount of light measured by the first light amount sensor and the second light amount sensor can be minimized To control,
When there is a difference in the amount of light measured by the third light amount sensor and the fourth light amount sensor, the turntable driving is controlled to minimize the difference between the amount of light measured by the third light amount sensor and the fourth light amount sensor Biaxial tracking solar power system.
상기 태양광 집광판의 모듈에 작용하는 하중을 측정하기 위한 하중센서와, 주변지역의 바람의 세기를 측정할 수 있는 풍속센서와, 상기 태양광 집광판에 내리는 빗물의 양과 세기를 측정하는 레인센서를 더 포함하되,
상기 제어부는,
상기 하중센서에 의하여 측정된 하중이 설정된 범위를 초과하는 경우, 상기 태양광 집광판이 수평면에 대해 수직하게 되도록 상기 유압실린더의 구동을 제어하고,
상기 풍속센서에 의하여 측정된 바람의 세기가 설정된 범위를 초과하는 경우, 상기 태양광 집광판이 수평면에 대해 나란히 펼쳐지도록 상기 유압실린더의 구동을 제어하고,
상기 레인센서에 의하여 측정된 비의 양이 설정된 범위를 초과하면, 상기 태양광 집광판이 수평면에 대해 수직으로 되었다가 나란히 펼쳐지는 과정을 반복하도록 상기 유압실린더의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 이축 추적식 태양광 발전시스템. The method of claim 3,
The load sensor for measuring the load acting on the module of the solar light collecting plate, the wind speed sensor for measuring the intensity of the wind in the surrounding area, and the rain sensor for measuring the amount and intensity of rain water falling on the solar light collecting plate Including,
The control unit,
When the load measured by the load sensor exceeds the set range, the driving of the hydraulic cylinder is controlled so that the solar light collecting plate is perpendicular to the horizontal plane,
When the wind intensity measured by the wind speed sensor exceeds a set range, the driving of the hydraulic cylinder is controlled so that the solar light collecting plate is spread side by side with respect to a horizontal plane,
When the amount of the ratio measured by the rain sensor exceeds the set range, the two-axis tracking, characterized in that for controlling the drive of the hydraulic cylinder to repeat the process that the solar light collecting plate is perpendicular to the horizontal plane and spread side by side Solar power system.
상기 태양광 집광판의 태양광 모듈의 표면온도를 측정하기 위한 온도센서와, 상기 제어부에 의해 제어되는 냉각시스템을 더 포함하고,
상기 냉각시스템은,
외부의 냉각된 공기를 끌어들여 공급하는 공기공급부와,
상기 공기공급부로부터 공급된 공기가 이동하는 주 유로와,
상기 주 유로로 부터 상기 태양광 모듈로 공기를 공급하기 위한 복수의 분기 유로와,
상기 태양광 집광판의 태양광 모듈 각각의 하측에 위치하여 상기 분기 유로로부터 공급받은 공기를 상기 태양광 모듈의 하면으로 공급하여 상기 태양광 모듈를 냉각시키는 복수의 냉각모듈과,
상기 분기 유로에 형성되어 상기 태양광 모듈의 표면으로 공기를 분사하는 복수의 분사노즐을 포함하여 이루어지되,
상기 온도센서에서 측정된 상기 태양광 모듈의 표면온도가 설정된 온도를 초과하는 경우, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 공기공급부가 냉각된 외부 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 이축 추적식 태양광 발전시스템.The method of claim 3,
And a temperature sensor for measuring the surface temperature of the solar module of the solar light collecting plate, and a cooling system controlled by the controller.
The cooling system,
An air supply unit which draws in and supplies externally cooled air,
A main flow path through which the air supplied from the air supply unit moves;
A plurality of branch passages for supplying air from the main passage to the photovoltaic module;
A plurality of cooling modules positioned under each of the solar modules of the solar light collecting plate and supplying air supplied from the branch passage to the lower surface of the solar module to cool the solar modules;
Is formed in the branch flow path comprises a plurality of injection nozzles for injecting air to the surface of the solar module,
When the surface temperature of the photovoltaic module measured by the temperature sensor exceeds the set temperature, the biaxial tracking photovoltaic power generation system characterized in that for supplying the outside air cooled by the air supply unit under the control of the controller.
Priority Applications (1)
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KR1020180100469A KR20200023939A (en) | 2018-08-27 | 2018-08-27 | Double Axis Tracking Type Solar Photovoltaic System |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |