KR20210047611A - 염전 저수지용 태양광 발전 시스템 및 그 시스템의 태양광 패널 냉각방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 염전 저수지용 태양광 발전 시스템 및 그 시스템의 태양광 패널 냉각방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 염전 저수지에서 수조형 태양광 모듈들을 설치하고 염수를 순환시켜 냉각함으로써 태양광 발전효율을 높일 수 있는 염전 저수지용 태양광 발전 시스템 및 그 시스템의 태양광 패널 냉각방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 염전 저수지용 태양광 발전 시스템 및 그 시스템의 태양광 패널 냉각방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 염전 저수지에서 수조형 태양광 모듈들을 설치하고 염수를 순환시켜 냉각함으로써 태양광 발전효율을 높일 수 있는 염전 저수지용 태양광 발전 시스템 및 그 시스템의 태양광 패널 냉각방법에 관한 것이다.
태양광 발전 시스템은 다수의 태양광 모듈의 광전효과를 이용하여 광 기전력을 발생시킴으로써 전력을 생산하는 시스템이다.
태양광 발전 시스템은 그늘지지 않도록 주변에 장애물이 없는 장소에 설치되는 것이 일반적이며 호수 등에 설치되는 수면 부상형 태양광 발전과 넓은 평야 등 육상에 설치되는 지면 설치형 태양광 발전으로 구분될 수 있다.
수면 부상형 태양광 발전은 수면의 냉기에 의해 태양광 모듈의 냉각이 용이하다는 장점이 있으나 호수 등에 설치되므로 설치 및 유지 보수가 어려운 단점이 있고, 반면, 지면 설치형 태양광 발전은 육지에 설치되기 때문에 설치 및 유지 보수가 쉽다는 장점이 있으나 태양광 모듈의 냉각을 위해 부가적인 냉각 장치가 구비되어야 한다는 단점이 있다.
한편, 최근 태양광 발전 시스템을 염전에 설치하여 전력과 천일염을 동시에 생산할 수 있는 에너지 농업 컨버전스 기술이 시도중이다.
이 염전에 설치하는 태양광 발전 시스템은 바람이나 먼지 등을 막아주어 염전 위생관리와 품질관리에 도움이 되고 태양광 모듈의 입장에서는 염전에서 증발되는 수분에 의한 냉각효과로 발전효율이 향상되는 장점이 있다.
그러나 여전히 염전에서 증발되는 수분만으로 태양광 패널을 냉각하는데 한계가 있다.
또한, 염전 저수지에는 콘크리트 등을 사용할 수 없으므로 태양광 패널을 고정하는 기초를 튼튼하게 설치하는 데 한계가 있고, 태풍 등으로 태양광 패널이 유실되거나 파손되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 염전 저수지의 염수를 순환시켜 태양광 패널을 냉각할 수 있는 염전 저수지용 태양광 발전 시스템 및 그 시스템의 태양광 패널 냉각방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 별도의 기초 없이도 간편하게 설치가 가능하고, 태풍이나 바람에 의해 유실되지 않도록 염전 저수지에 강하게 고정될 수 있는 염전 저수지용 태양광 발전 시스템 및 그 시스템의 태양광 패널 냉각방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 냉각수를 채울 수 있고 전면에 태양광 패널이 설치되며, 채워진 냉각수가 상기 태양광 패널을 냉각할 수 있는 복수 개의 수조형 태양광 모듈; 상기 수조형 태양광 모듈들의 내부를 연통하여 연결되며, 상기 수조형 태양광 모듈들로 냉각수를 투입하거나 상기 수조형 태양광 모듈 내의 냉각수를 배출하는 냉각수 순환파이프; 상기 냉각수 순환파이프를 개폐할 수 있는 밸브; 상기 냉각수 순환파이프로 냉각수를 공급하는 펌프; 및 상기 태양광 패널의 온도를 검출하여 상기 펌프를 제어하는 제어기;를 포함하며, 상기 수조형 태양광 모듈들은 염전 저수지에 설치되는 것을 특징으로 하는 염전 저수지용 태양광 발전 시스템을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 수조형 태양광 모듈:은, 내측에 냉각수를 담을 수 있는 공간이 구비되고 전면에 상방을 바라보는 경사면이 형성되며, 상기 경사면에는 개구가 형성된 하우징; 상기 개구를 덮으며 설치되고, 태양광을 수광하여 전력을 생산하며, 상기 하우징 내부의 냉각수가 후면에 접촉하여 냉각되는 태양광 패널; 및 상기 태양광 패널의 후면에 부착되어 상기 태양광 패널의 온도를 측정하고 측정된 정보를 상기 제어기로 전송하는 온도 센서;를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 경사면에는 상기 개구의 가장자리를 따라 전방으로 돌출된 돌출부가 구비되고, 상기 태양광 패널의 하면 자장자리의 프레임이 상기 돌출부를 감싸며 체결된다.
또한, 본 발명은 상기 태양광 발전 시스템의 태양광 패널 냉각방법으로서, 상기 제어기가 상기 온도 센서로부터 상기 태양광 패널의 온도를 수신하는 제1 단계; 수신된 패널 온도가 냉각이 필요한 임계 온도 이상인지 판단하는 제2 단계; 상기 패널 온도가 임계 온도 미만일 경우 상기 제1 단계로 리턴하고, 상기 패널 온도가 상기 임계 온도 이상일 경우, 상기 제어기가 상기 밸브 및 상기 펌프의 동작상태를 확인하는 제3 단계; 상기 밸브 및 상기 펌프에 이상이 발생하였을 경우, 고장 점검 알람을 출력한 후, 상기 제3 단계로 리턴하고, 상기 밸브 및 상기 펌프에 이상이 없을 경우, 상기 냉각수 순환 파이프의 배출구 밸브를 개방하여 상기 수조형 태양광 모듈들 내부의 냉각수를 배출하는 제4 단계; 및 상기 냉각수 순환 파이프의 유입구 밸브를 개방하고 상기 패널 온도가 상기 임게 온도 미만이 될 때까지 냉각수를 상기 수조형 태양광 모듈들로 공급하여 순환시키는 제5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 냉각방법을 더 제공한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
본 발명의 염전 저수지용 태양광 발전 시스템 및 그 시스템의 태양광 패널 냉각방법에 의하면 수조형 태양광 모듈들 내부로 염수를 순환시켜 태양광 패널을 냉각시킬 수 있으므로 냉각효율을 매우 높아 전력 생산량을 증대시킬 수 있고 수조형 태양광 모듈 내부의 염수가 오염되는 것을 방지할 수 있는 장점 있다.
또한, 본 발명의 염전 저수지용 태양광 발전 시스템 및 그 시스템의 태양광 패널 냉각방법에 의하면, 별도의 기초를 설치하지 않고 하우징 내부에 저장되는 염수의 하중으로 태양광 패널을 지지할 수 있으므로 설치가 매우 간편하고 풍압에 매우 강인한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 염전 저수지용 태양광 발전 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 염전 저수지용 태양광 발전 시스템의 수조형 태양광 모듈의 수직 단면을 보여주는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 염전 저수지용 태양광 발전 시스템의 수조형 태양광 모듈의 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 냉각방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 염전 저수지용 태양광 발전 시스템의 수조형 태양광 모듈의 수직 단면을 보여주는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 염전 저수지용 태양광 발전 시스템의 수조형 태양광 모듈의 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 냉각방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 염전 저수지용 태양광 발전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 염전 저수지용 태양광 발전 시스템(100)은 염전 저수지 내부에 설치되어 전력을 생산하는 시스템으로, 복수 개의 수조형 태양광 모듈(110), 냉각수 순환파이프(120), 밸브(130), 펌프(140) 및 제어기(150)을 포함하여 이루어진다.
다만, 상기 제어기(150)는 함께 제공되지 않을 수 있고, 일반적인 퍼스널 컴퓨터에 설치되어 상기 밸브(130)와 상기 펌프(140)를 제어하기 위한 제어프로그램으로 대체될 수 있다.
상기 수조형 태양광 모듈(110)은 내부에 냉각수를 채울 수 있고, 전면에 태양광 패널이 설치되며, 채워진 냉각수가 상기 태양광 패널과 직접 접촉하여 수냉식으로 상기 태양광 패널을 냉각할 수 있다.
또한, 상기 수조형 태양광 모듈(110)에 채워지는 냉각수는 염전 저수지(10)의 염수(11)이며, 300W 태양광 패널을 설치할 경우 내부의 염수는 약 3ton(1×1.9×1.5m=2.85m3)이 채워진다.
즉, 상기 수조형 태양광 모듈(110)은 내부에 채워지는 염수의 하중이 의해 염전 저수지 바닥에 지지되므로 태풍이나 바람에 의해 날아가 유실될 염려가 없다.
또한, 별도의 기초작업을 하지 않고도 간편하게 설치할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 수조형 태양광 모듈(110)은 염전 저수지(10)에 복수 개로 설치된다.
도 1에서는 4개의 수조형 태양광 모듈이 설치된 것을 도시하였으나, 100kW 기준으로 약 333개의 수조형 태양광 모듈(110)이 설치된다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 상기 수조형 태양광 모듈(110)의 구조를 자세히 설명한다.
도 2는 상기 수조형 태양광 모듈(110)의 수직 단면을 보여주는 도면이고, 도 3은 상기 수조형 태양광 모듈(110)의 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 수조형 태양광 모듈(110)은 하우징(111), 태양광 패널(112) 및 온도 센서(113)를 포함하여 이루어진다.
상기 하우징(111)은 내측에 냉각수(20)를 담을 수 있는 공간이 구비되며 전면(111a)는 태양을 향해 상방을 바라보도록 경사져 있다.
또한, 상기 냉각수(20)로써 염전 저수지(10)의 염수(11)가 이용된다.
또한, 상기 하우징(111)의 상면(111d)은 개방되어 있을 수 있고, 이 경우 우전 시 빗물이 유입되어 냉각수로 채워질 수 있다.
또한, 상기 하우징(111)의 전면(111a)에는 개구(111b)가 형성되고 상기 개구(111b)의 가장자리에는 전방으로 돌출된 돌출부(111c)가 형성되어 있다.
또한, 상기 하우징(111)은 염전 저수지(10)의 바닥에 화강석과 같은 지지석(30)을 이용하여 이격시켜 놓는 것이 바람직하다.
상기 태양광 패널(112)은 태양광을 수광하여 전력을 생산하는 패널이며, 상기 하우징(111)의 전면(111a) 개구(111b)를 덮으며 설치된다.
또한, 상기 태양광 패널(112)의 후면 가장자리에는 프레임(112a)이 둘러져 있는데, 상기 돌출부(111c)가 상기 프레임(112a) 내측으로 삽입되도록 체결된다.
즉, 상기 하우징(111) 내부에 채워진 냉각수(20)가 상기 태양광 패널(112)의 후면에 직접 접촉하여 수냉식으로 상기 태양광 패널(112)을 냉각시킨다.
상기 온도 센서(113)는 상기 태양광 패널(112)의 후면에 부착되어 상기 태양광 패널(112)의 온도를 측정하고, 측정된 정보를 아래에서 설명할 제어기(150)로 전송한다.
그러나 상기 온도 센서(113)는 상기 하우징(111) 내부의 냉각수 온도를 측정하여 상기 제어기(150)로 전송해 줄 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 냉각수 순환파이프(120)는 상기 수조형 태양광 모듈들(110)의 내부를 서로 연통하며 연결되는 파이프로써, 상기 수조형 태양광 모듈들(110)로 냉각수를 공급하고, 상기 수조형 태양광 모듈들(110)의 냉각수를 배출함으로써 순환하게 한다.
또한, 도 1에서는 상기 냉각수 순환파이프(120)가 상기 수조형 태양광 모듈들(110)을 서로 직렬로 연결하는 것을 도시하였으나, 병렬로 연결할 수도 있고, 직렬과 병렬방식을 혼합하여 연결할 수도 있다.
상기 밸브(130)는 상기 냉각수 순환파이프(120)를 개폐할 수 있는 밸브이며, 상기 냉각수 순환파이프(120)의 배출구를 개폐하는 배출구 밸브(131) 및 상기 냉각수 순환파이프(120)의 유입구를 개폐하는 유입구 밸브(132)를 포함한다.
상기 펌프(140)는 상기 냉각수 순환파이프(120)로 냉각수를 공급한다.
또한, 도면에서는 상기 펌프(140)가 유입구 측에 구비되는 것을 도시하였으나 유출구 측에 구비될 수 있으며, 유입구와 유출구 측에 각각 구비될 수도 있다.
상기 제어기(150)는 상기 온도센서(113)로 부터 온도 정보를 수신하고, 상기 밸브(130)와 상기 펌프(140)를 제어하여 냉각수가 순환되게 한다.
도 4는 상기 제어기(150)가 냉각수를 순환시켜 상기 태양광 패널(112)을 냉각하는 태양광 패널 냉각방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 상기 태양광 패널 냉각방법은 먼저, 상기 제어기(150)가 상기 온도 센서(113)로부터 상기 태양광 패널(112)의 온도를 수신하여 온도 체크를 한다(S1000).
또한, 상기 온도 체크는 설정된 주기로 지속적으로 수행된다.
다음, 수신된 온도가 임계 온도인지 판단한다(S2000).
여기서 임계 온도란 냉각이 필요한 온도로써, 상기 태양광 패널(112)의 발전효율이 급격히 저하되는 온도이다.
다음, 상기 태양광 패널(112)의 온도가 임계온도 미만일 경우 상기 S1000단계로 리턴하고, 임계온도 이상일 경우에는 상기 밸브(130) 및 상기 펌프(140)의 동작상태를 확인한다(S3000).
다음, 상기 밸브(130) 및 상기 펌프(140)의 동작에 이상이 발생하였는지 판단하고(S4000), 이상이 발생하였을 경우 고장점검 알람을 출력하고(S4100), 상기 S3000단계로 리턴한다.
여기서 이상의 발생여부는 상기 밸브(130) 및 상기 펌프(140)로부터 동작신호의 수신여부에 따라 판단할 수 있다.
다음, 상기 밸브(130) 및 상기 펌프(140)에 이상이 없을 경우, 상기 밸브들(130) 중, 배출구 밸브(131)를 개방하여 상기 수조형 태양광 모듈(110)의 냉각수(20)를 배출한다(S5000).
다음, 상기 유입구 밸브(132)를 개방하고 펌프(140)를 동작시켜 상기 수조형 태양광 모듈(110)로 냉각수를 공급한다.
그러나 상기 펌프(140)는 상기 냉각수 순환 파이프(120)의 배출구 측에 설치될 수 있으며, 냉각수의 배출을 위해 동작할 수 있다.
이 냉각수 순환 과정은 상기 태양광 패널(112)의 온도가 임계온도 미만이 될 때까지 반복된다(S7000).
다음, 상기 태양광 패널(112)의 온도가 임계온도 미만이 되면, 상기 밸브들(131,132)을 폐쇄하고 상기 펌프(140)의 가동을 중단한다(S8000).
따라서, 상기 태양광 패널(112)은 최적의 온도로 조절되어 발전효율을 증대시킬 수 있고, 상기 수조형 태양광 모듈(110) 내부의 염수가 오염되지 않도록 유지할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100:염전 저수지용 태양광 발전 시스템
110:수조형 태양광 모듈 111:하우징
112:태양광 패널 113:온도 센서
110:수조형 태양광 모듈 111:하우징
112:태양광 패널 113:온도 센서
Claims (4)
- 내부에 냉각수를 채울 수 있고 전면에 태양광 패널이 설치되며, 채워진 냉각수가 상기 태양광 패널을 냉각할 수 있는 복수 개의 수조형 태양광 모듈;
상기 수조형 태양광 모듈들의 내부를 연통하여 연결되며, 상기 수조형 태양광 모듈들로 냉각수를 투입하거나 상기 수조형 태양광 모듈 내의 냉각수를 배출하는 냉각수 순환파이프;
상기 냉각수 순환파이프를 개폐할 수 있는 밸브;
상기 냉각수 순환파이프로 냉각수를 공급하는 펌프; 및
상기 태양광 패널의 온도를 검출하여 상기 펌프를 제어하는 제어기;를 포함하며, 상기 수조형 태양광 모듈들은 염전 저수지에 설치되는 것을 특징으로 하는 염전 저수지용 태양광 발전 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 수조형 태양광 모듈:은,
내측에 냉각수를 담을 수 있는 공간이 구비되고 전면에 상방을 바라보는 경사면이 형성되며, 상기 경사면에는 개구가 형성된 하우징;
상기 개구를 덮으며 설치되고, 태양광을 수광하여 전력을 생산하며, 상기 하우징 내부의 냉각수가 후면에 접촉하여 냉각되는 태양광 패널; 및
상기 태양광 패널의 후면에 부착되어 상기 태양광 패널의 온도를 측정하고 측정된 정보를 상기 제어기로 전송하는 온도 센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 염전 저수지용 태양광 발전 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 경사면에는 상기 개구의 가장자리를 따라 전방으로 돌출된 돌출부가 구비되고, 상기 태양광 패널의 하면 자장자리의 프레임이 상기 돌출부를 감싸며 체결되는 것을 특징으로 하는 염전 저수지용 태양광 발전 시스템.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중, 어느 한 항의 태양광 발전 시스템의 태양광 패널 냉각방법으로서,
상기 제어기가 상기 온도 센서로부터 상기 태양광 패널의 온도를 수신하는 제1 단계;
수신된 패널 온도가 냉각이 필요한 임계 온도 이상인지 판단하는 제2 단계;
상기 패널 온도가 임계 온도 미만일 경우 상기 제1 단계로 리턴하고, 상기 패널 온도가 상기 임계 온도 이상일 경우, 상기 제어기가 상기 밸브 및 상기 펌프의 동작상태를 확인하는 제3 단계;
상기 밸브 및 상기 펌프에 이상이 발생하였을 경우, 고장 점검 알람을 출력한 후, 상기 제3 단계로 리턴하고, 상기 밸브 및 상기 펌프에 이상이 없을 경우, 상기 냉각수 순환 파이프의 배출구 밸브를 개방하여 상기 수조형 태양광 모듈들 내부의 냉각수를 배출하는 제4 단계; 및
상기 냉각수 순환 파이프의 유입구 밸브를 개방하고 상기 패널 온도가 상기 임게 온도 미만이 될 때까지 냉각수를 상기 수조형 태양광 모듈들로 공급하여 순환시키는 제5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 냉각방법.
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| KR1020190131428A KR20210047611A (ko) | 2019-10-22 | 2019-10-22 | 염전 저수지용 태양광 발전 시스템 및 그 시스템의 태양광 패널 냉각방법 |
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| KR1020190131428A KR20210047611A (ko) | 2019-10-22 | 2019-10-22 | 염전 저수지용 태양광 발전 시스템 및 그 시스템의 태양광 패널 냉각방법 |
Publications (1)
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR102428217B1 (ko) | 2021-08-03 | 2022-08-02 | 당두 1호 농업회사법인(주) | 해수 증발 장치 및 그를 포함하는 염전 |
| CN116744667A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-09-12 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 一种光伏板盐水变饱和度强电磁脉冲防护装置及方法 |
| KR20240015246A (ko) | 2022-07-27 | 2024-02-05 | 당두 1호 농업회사법인 (주) | 비식용 소금제조를 위한 해수 증발장치 및 그를 포함하는 염전 |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR101751253B1 (ko) | 2016-10-10 | 2017-06-29 | 주식회사 에코전력 | 태양광 발전장치 |
| KR101838725B1 (ko) | 2016-03-04 | 2018-03-14 | 우종수 | 지면 설치형 태양광 발전장치 |
-
2019
- 2019-10-22 KR KR1020190131428A patent/KR20210047611A/ko not_active Application Discontinuation
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| KR20240015246A (ko) | 2022-07-27 | 2024-02-05 | 당두 1호 농업회사법인 (주) | 비식용 소금제조를 위한 해수 증발장치 및 그를 포함하는 염전 |
| CN116744667A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-09-12 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 一种光伏板盐水变饱和度强电磁脉冲防护装置及方法 |
| CN116744667B (zh) * | 2023-07-04 | 2024-02-13 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 一种光伏板盐水变饱和度强电磁脉冲防护装置及方法 |
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