KR20200102087A - Control and Monitoring Device of Solar tracking Power generation complex - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 토지 이용률 및 발전 효율을 높인 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solar tracking generator control and monitoring device with improved land use rate and power generation efficiency.
태양광 발전은 햇빛을 이용한 발전방법으로 태양 에너지를 전기에너지로 변환한다. 광전효과를 기반으로 하며, 광전효과는 빛은 에너지를 가지고 있고, 광자가 특정 물질에 닿으면 전기에너지로 변환될 수 있다. 따라서 태양광발전에서는 태양광에 반응하는 전지모듈, 즉 햇빛전지를 사용한다. 따라서 태양열로 저장된 물을 덥혀 이것으로 터빈을 돌리거나 열에너지를 그대로 사용하는 태양열 발전과는 다르다.Solar power generation is a power generation method that uses sunlight and converts solar energy into electric energy. It is based on the photoelectric effect, and in the photoelectric effect, light has energy and can be converted into electrical energy when photons hit a specific substance. Therefore, solar power generation uses a battery module that responds to sunlight, that is, a sunlight cell. Therefore, it is different from solar power generation, which uses heat energy as it is or heats water stored in solar heat to run a turbine with it.
2015년 말을 기준으로 가장 고효율이 약 50~52%에 달한다. 다른 발전방식에 비견할 만하나 고효율 방식은 제조비가 비싸다. 상용 셀이나 모듈은 15~22% 정도이며, 저가양산품은 그보다 떨어진다. 바로 사용하는 가정용, 주택용은 무시해도 되지만 만약 도심에서 멀리 떨어진 곳에서 생산해서 송전하게 된다면 저장이나 송전 등에서 5~10% 정도의 추가 효율 감소가 있을 수 있다. 다만, 태양광 에너지 자체는 완전 무상이기 때문에 땅 값이나 면적 문제만 해결된다면 좋은 발전방식에 속한다.As of the end of 2015, the highest efficiency is about 50-52%. Compared to other power generation methods, the high-efficiency method is expensive to manufacture. Commercial cells or modules are about 15-22%, and low-cost mass-produced products are lower than that. Directly used home and residential use can be neglected, but if it is produced and transmitted far from the city center, there may be an additional 5-10% reduction in efficiency in storage or transmission. However, since solar energy itself is completely free, it is a good power generation method if only the land price or area problem is solved.
또한 탠덤 구조처럼 여러 셀을 적층하면 고효율은 달성할 수 있다. 그러나 비싼 제작비 탓에 고효율 패널은 가격보다는 효율이 중요한 특수목적용이 많다. 실리콘같이 흔한 재료가 아닌 특수 재료로 만들어진다.In addition, high efficiency can be achieved by stacking several cells like a tandem structure. However, due to the high manufacturing cost, high-efficiency panels have many special purposes where efficiency is more important than price. It is made of special materials that are not common materials like silicon.
한편, 일반적으로 태양광 발전 시스템(PV; Power Generation System)은 태양 에너지의 무공해성, 무한정성에 힘입어 지구 환경 문제와 미래 에너지원의 다각화 대책으로서 선진 각국에서 활발히 연구 개발이 진행되고 있다. 전 세계적으로 미래 산업으로 각광 받고 있으며, 특히 기후변화협약을 통해 화석연료를 줄이기로 한 만큼 시장수요는 커질 수밖에 없으며 지금까지도 초기 산업 성장곡선대로 기하급수적으로 불어나고 있다.On the other hand, in general, solar power generation systems (PV) are actively researched and developed in advanced countries as a measure against global environmental problems and diversification of future energy sources thanks to the non-pollution and infinity of solar energy. It is in the spotlight as a future industry around the world. In particular, as fossil fuels have been reduced through the Convention on Climate Change, the market demand has inevitably increased and continues to grow exponentially in line with the initial industrial growth curve.
특히, 우리나라는 자원이 부족하기 때문에 대체에너지의 개발이 절대적으로 필요하며, 특히 환경오염을 방지하기 위한 친환경적 에너지 개발이 필요하며 토지 이용률 및 발전 효율이 높은 태양광 발전이 필요한 실정이다.In particular, Korea needs to develop alternative energy because of lack of resources. In particular, it is necessary to develop eco-friendly energy to prevent environmental pollution, and solar power generation with high land use rate and power generation efficiency is required.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 토지 이용률을 높이고 발전 효율이 높은 태양광 발전을 위한 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above-described problem, and to provide a solar tracking generator control and monitoring device for solar power generation with high land use rate and high power generation efficiency.
상기의 목적을 이루기위한 본 발명에 따른 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치는 태양광으로 발전하도록 다수개의 솔라셀(1)이 배치된 솔라패널(10)을 이용한 발전기에 설치되어 제어하고 모니터링하는 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치로, 상기 발전기의 태양광 패널에 설치되어 빛을 감지하는 조도센서; 상기 솔라패널(10)의 하단에 설치되어 승강할 수 있도록 결합된 수직구동부; 상기 솔라패널(10)의 하단에 설치되어 회동할 수 있도록 결합된 수평구동부; 상기 수직구동부 및 상기 수평구동부가 회동, 승강할 수 있도록 동력을 제공하는 서보모터 및 상기 조도센서와 연결되어 신호를 감지하고, 상기 서보모터와 연결되어 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A solar tracking generator control and monitoring device according to the present invention for achieving the above object is installed in a generator using a
본 발명은 계절별 시간별 태양 고도에 따른 태양광의 입사각 변화에 반응하여 효율적인 태양광 발전을 위해 태양광 패널의 각도를 자동으로 조정 할 수 있는 효과를 보유하고 있다.The present invention has the effect of automatically adjusting the angle of the solar panel for efficient solar power generation in response to changes in the incident angle of sunlight according to the solar altitude by season and time.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치의 조도센서가 계절 및 시간에 따른 각도를 조절하는 원리를 보여준다.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치의 제어부(하드웨어)가 제어하는 구성요소를 보여준다.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치의 소프트웨어적인 제어방식을 보여준다.
도 4는 본 발명에 따른 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치의 실시 예로 제어부를 제어하는 제어버튼과 발전량차트를 보여준다.
도 5는 본 발명에 따른 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치의 실시 예로 태양광의 각도에 따른 동작방식을 보여준다.
도 6은 본 발명에 따른 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치의 구성도이다.1 shows the principle of adjusting the angle according to the season and time by the illuminance sensor of the solar tracking generator control and monitoring device according to the present invention.
2 shows components controlled by the controller (hardware) of the solar tracking generator control and monitoring apparatus according to the present invention.
3 shows a software control method of the solar tracking generator control and monitoring device according to the present invention.
4 is an embodiment of a solar tracking generator control and monitoring device according to the present invention, showing a control button and a power generation chart for controlling the control unit.
5 shows an operation method according to the angle of sunlight as an embodiment of the solar tracking generator control and monitoring apparatus according to the present invention.
6 is a configuration diagram of a solar tracking generator control and monitoring device according to the present invention.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, it will be described with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, but this is for an easier understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "... 부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.When a part of the specification "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary. In addition, terms such as "... unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software. .
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element interposed therebetween. .
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.In the present specification, when one component'transmits' data or a signal to another component, the component can directly transmit the data or signal to another component, and through at least one other component It means that data or signals can be transmitted to other components.
그리고 본 명세서에서 모듈이라 함은, 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적, 구조적 결합을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 모듈은 소정의 코드와 상기 소정의 코드가 수행되기 위한 하드웨어 리소스의 논리적인 단위를 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나, 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것은 아님은 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가에게는 용이하게 추론될 수 있다.In addition, in the present specification, a module may mean a functional and structural combination of hardware for performing the technical idea of the present invention and software for driving the hardware. For example, the module may mean a predetermined code and a logical unit of hardware resources for executing the predetermined code, and does not necessarily mean a physically connected code or a single type of hardware. It can be easily inferred from the average expert in the technical field of
설명에 앞서 본 명세서에는 다수의 양태 및 실시양태가 기술되며, 이들은 단순히 예시적인 것으로서 한정하는 것이 아니다.Prior to the description, a number of aspects and embodiments are described herein, and these are merely illustrative and not limiting.
본 명세서를 읽은 후에, 숙련자는 다른 양태 및 실시예가 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 가능함을 이해할 것이다.After reading this specification, those skilled in the art will understand that other aspects and embodiments are possible without departing from the scope of the invention.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치의 조도센서가 계절 및 시간에 따른 각도를 조절하는 원리를 보여주고, 도 2는 본 발명에 따른 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치의 제어부(하드웨어)가 제어하는 구성요소를 보여주고, 도 3은 본 발명에 따른 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치의 소프트웨어적인 제어방식을 보여주고, 도 4는 본 발명에 따른 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치의 실시 예로 제어부를 제어하는 제어버튼과 발전량차트를 보여주고, 도 5는 본 발명에 따른 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치의 실시 예로 태양광의 각도에 따른 동작방식을 보여주고, 도 6은 본 발명에 따른 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치의 구성도이다.1 shows the principle of the illuminance sensor of the solar tracking generator control and monitoring device according to the present invention to adjust the angle according to the season and time, and FIG. 2 is a controller of the solar tracking generator control and monitoring device according to the present invention It shows the components controlled by (hardware), Figure 3 shows a software control method of the solar tracking generator control and monitoring device according to the present invention, Figure 4 is a solar tracking generator control and monitoring according to the present invention As an embodiment of the device, a control button for controlling a control unit and a power generation chart are shown, and FIG. 5 shows an operation method according to the angle of sunlight as an embodiment of the solar tracking generator control and monitoring device according to the present invention, and FIG. A configuration diagram of a solar tracking generator control and monitoring device according to the invention.
다음은 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치에 대해 상세히 설명하도록 한다.Next, a solar tracking generator control and monitoring apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6.
본 발명에 따른 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치는 태양광으로 발전하도록 다수개의 솔라셀(1)이 배치된 솔라패널(10)을 이용한 발전기에 설치되어 제어하고 모니터링하는 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치로, 상기 발전기의 태양광 패널에 설치되어 빛을 감지하는 조도센서; 상기 솔라패널(10)의 하단에 설치되어 승강할 수 있도록 결합된 수직구동부; 상기 솔라패널(10)의 하단에 설치되어 회동할 수 있도록 결합된 수평구동부; 상기 수직구동부 및 상기 수평구동부가 회동, 승강할 수 있도록 동력을 제공하는 서보모터 및 상기 조도센서와 연결되어 신호를 감지하고, 상기 서보모터와 연결되어 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The solar tracking generator control and monitoring device according to the present invention is installed in a generator using a
또한, 상기 제어부와 연결되어 감지한 신호를 관리자의 통신 가능한 단말장치으로 전송하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it characterized in that it further comprises a communication unit for transmitting the detected signal connected to the control unit to the communication terminal device of the manager.
또한, 상기 통신 가능한 단말장치은 상기 발전기의 발전효율, 상기 발전기의 축전지에 충전된 전력량 및 태양광 발전을 통해 절약한 전력량 대비 전기요금을 확인할 수 있고, 상기 제어부를 제어하도록 상기 통신부와 통신하는 것을 특징으로 한다.In addition, the communication capable terminal device is characterized in that the power generation efficiency of the generator, the amount of power charged in the storage battery of the generator, and the electric charge compared to the amount of power saved through solar power generation can be checked, and communicate with the communication unit to control the control unit To do.
도 1을 참조하여 계절 및 시간에 따른 각도를 조절하는 원리를 설명하도록 한다. 태양광 발전은 솔라패널(10)과 태양광의 입사각이 90도로 유지할 때 최대 효율을 낼 수 있다. 따라서 계절별, 시간별로 태양의 고도가 달라지게 되며 그에 따라 태양광의 입사각이 달라지게 된다. 따라서 조도센서(100)를 이용하여 솔라패널(10)과 태양광의 입사각이 90도로 유지하도록, 수직구동부(200) 및 수평구동부(300)를 제어하여, 입사량이 최대인 지점을 유지하도록 입사량 최대 평준화 알고리즘을 적용한다.The principle of adjusting the angle according to the season and time will be described with reference to FIG. 1. Solar power generation can achieve maximum efficiency when the
도 2를 참조하여, 상기와 같이 입사량이 최대인 지점을 유지하기 위해 수직제어, 수평제어, 음영제어를 한다. 솔라패널(10)에 설치된 조도센서(100)를 이용하여 태양광을 인식한 값으로 서보모터(400)를 통해 수직구동부(200), 수평구동부(300)를 구동한다.Referring to FIG. 2, vertical control, horizontal control, and shadow control are performed to maintain the point at which the incident amount is maximum as described above. The
다음은 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치의 소프트웨어 제어적인 부분에 대해 상세히 설명하도록 한다.Next, a software controlled part of the solar tracking generator control and monitoring device according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3.
실시간으로 작동 오류를 감지할 수 있도록 고장진단부를 구비할 수 있으며, 이를 위해서는 전류측정기, 전압측정기를 회로에 추가구성하여, 전류, 전압값을 실시간으로 제어부(500)에서 감지하여 발전상의 문제나 고장을 감지한다. 문제가 발생할 경우 통신부(600)를 통해 관리자의 통신 가능한 단말장치으로 연락이 가도록하며, 관리자는 통신 가능한 단말장치을 이용하여 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치를 제어할 수 있다. 또한 하루의 발전량을 차트로 기록하고 에너지 발전량의 데이터를 기록하는 데이터저장소를 가질 수 있다. 이를 통해 관리자가 usb와 같은 저장장치로 상기 차트 및 상기 데이터를 다운로드 받아볼 수 있으며, 통신 가능한 단말장치을 통해 바로 확인할 수도 있다.A fault diagnosis unit may be provided to detect an operation error in real time.To this end, a current meter and a voltage meter are additionally configured in the circuit, and the current and voltage values are sensed by the
도 3은 제어부(500)가 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치를 제어할때 제어부(500)에 구성된 버튼과 디스플레이를 보여주는 실시 예로, 디스플레이를 통해 현재 하루 발전량 차트를 확인할 수 있고, 현재 장비와 태양광의 입사각을 확인할 수 있다. 또한 제어버튼을 통해 수직구동부(200), 수평구동부(300)를 제어하여 태양광과의 입사각을 수동제어가 가능하다. 이는 사용자의 통신 가능한 단말장치에도 이와 같이 구성하여 제어할 수 있고, 좀 더 정밀하게 수직구동부(200), 수평구동부(300)를 제어하여 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치 높이와 각도를 제어할 수 있도록 구성할 수 있다.3 is an exemplary embodiment showing a button and a display configured in the
도 4를 참조하면 서보모터(400)를 통해 본 발명에 따른 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치가 동작하는 과정을 확인할 수 있으며, 태양광의 각도에 따라 그림자가 발생할 때, 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치를 통해 수직구동부(200)가 장치의 높이를 제어하여 상기 음영을 제거하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, it is possible to check the operation of the solar tracking generator control and monitoring device according to the present invention through the
다음은 태양광을 집중시킬 수 있도록하는 반사판에 대해 상세히 설명하도록 한다. 반사판을 솔라패널(10)의 측면에 설치하여 상하방향으로 회동가능하게 결합하여 상호 인접방향으로 회동하며 상기 솔라패널(10)로 조사되는 태양광을 집중시키도록 하고, 상기 반사판을 회동할 수 있도록 동력을 서보모터(400)에서 공급하며, 이를 제어부(500)에서 제어할 수 있도록 한다. 당연하게도 관리자가 스마트 폰 및 통신부(600)를 통해 반사판을 제어할 수 있다.The following will describe in detail a reflector that allows sunlight to be concentrated. A reflector is installed on the side of the
따라서 본 발명은 태양광 발전장치에 설치하여 발전장치의 실시간 모니터링이 가능하고, 간단하게 제어, 진단, 관리하여 장기적인 사용을 가능하게 할 수 있다. 종래의 고정식 태양광 발전장치에 비해 높은 발전량이 기대되며 따라서 토지활용률 및 태양광 추적장치의 이용률이 증가될 것으로 기대된다. 또한, 발전 보급률 확대로 탄소 배출을 저감하며, 태양광 발전 성장에 기여할 것으로 보인다.Accordingly, the present invention can be installed in a photovoltaic power generation device to enable real-time monitoring of the power generation device, and can be easily controlled, diagnosed, and managed to enable long-term use. Compared to the conventional fixed solar power generation device, a higher amount of power generation is expected, and thus the land utilization rate and the utilization rate of the solar tracking device are expected to increase. In addition, it is expected to reduce carbon emissions by expanding the power generation penetration rate and contribute to the growth of solar power generation.
이상 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although the above description has been made with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, a person of ordinary skill in the field to which the present invention belongs will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.
1 : 솔라셀
10 : 솔라패널
100 : 조도센서
200 : 수직구동부
300 : 수평구동부
400 : 서보모터
500 : 제어부
600 : 통신부1: solar cell
10: solar panel
100: illuminance sensor
200: vertical drive unit
300: horizontal drive unit
400: servo motor
500: control unit
600: communication department
Claims (3)
상기 발전기의 태양광 패널에 설치되어 빛을 감지하는 조도센서;
상기 솔라패널(10)의 하단에 설치되어 승강할 수 있도록 결합된 수직구동부;
상기 솔라패널(10)의 하단에 설치되어 회동할 수 있도록 결합된 수평구동부;
상기 수직구동부 및 상기 수평구동부가 회동, 승강할 수 있도록 동력을 제공하는 서보모터 및
상기 조도센서와 연결되어 신호를 감지하고, 상기 서보모터와 연결되어 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치.
In the solar tracking generator control and monitoring device that is installed on the generator using the solar panel 10 in which a plurality of solar cells 1 are arranged to generate solar power to control and monitor,
An illuminance sensor installed on the solar panel of the generator to detect light;
A vertical driving unit installed at the lower end of the solar panel 10 and coupled to move up and down;
A horizontal driving unit installed at the lower end of the solar panel 10 and coupled to rotate;
A servo motor that provides power so that the vertical drive unit and the horizontal drive unit can rotate and move up and down, and
A solar tracking generator control and monitoring device comprising a controller connected to the illuminance sensor to detect a signal, and connected to the servo motor to control.
상기 제어부와 연결되어 감지한 신호를 관리자의 통신 가능한 단말장치으로 전송하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치.
The method according to claim 1,
A solar tracking generator control and monitoring device, characterized in that it further comprises a communication unit connected to the control unit and transmits the detected signal to the communication terminal device of the manager.
상기 통신 가능한 단말장치은 상기 발전기의 발전효율, 상기 발전기의 축전지에 충전된 전력량 및 태양광 발전을 통해 절약한 전력량 대비 전기요금을 확인할 수 있고, 상기 제어부를 제어하도록 상기 통신부와 통신하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 발전기 제어 및 모니터링 장치.
The method according to claim 2,
The communication capable terminal device is characterized in that it communicates with the communication unit to control the control unit so that the power generation efficiency of the generator, the amount of power charged in the storage battery of the generator, and the electric charge compared to the amount of power saved through solar power generation can be checked. Solar tracking generator control and monitoring device.
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Cited By (2)
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KR20230043526A (en) * | 2021-09-24 | 2023-03-31 | 주식회사 한진지티씨 | mountain survivor rescue system |
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