KR20210095330A - 태양광모듈 냉각장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광모듈 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광모듈에서 발생되는 온도를 실시간 감지하도록 태양광모듈 이면에 한 개 이상 설치되는 온도검출수단과, 상기 온도검출수단에서 검출된 온도정보에 따라 외기 또는 냉기를 선택적으로 공급하는 송풍수단이 구비되되, 상기 송풍수단은 상기 온도검출부에서 검출된 온도정보를 토대로 파악된 온도가 설정된 기준온도를 초과하는지 여부에 따라 압축된 외기 또는 냉기를 선택적으로 공급하도록 신호를 발생시키는 온도제어부와, 상기 온도제어부로부터 전송된 신호에 따라 외기를 흡입하여 이상온도를 감지한 태양광모듈의 특정영역으로 압축된 공기나 냉기를 선택적으로 공급하는 공기압축기;를 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 태양광모듈 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광모듈의 발전효율을 향상시키기 위해 비교적 간단한 장치로 구성되는 공기냉각장치를 이용하여 태양광모듈의 이면 및 주변으로 압축공기 또는 냉각공기를 분사하여 태양광모듈을 신속하게 냉각시킬 수 있도록 하는 태양광모듈 냉각장치에 관한 것이다.
화석에너지의 고갈에 대한 해결방안의 필요성과 대기환경오염에 대한 심각성이 부각되면서 환경보호에 대한 중요성이 날로 높아지면서 화석에너지를 탈피한 신재생에너지의 개발과 이용에 대한 연구 및 상용화가 본격적으로 이루어지고 있다.
특히, 신재생에너지 분야 중 태양광발전 분야는 가장 활발하게 기술개발 및 상용화가 이루어지고 있으며, 이러한 태양광 발전기술은 태양광으로부터 전기를 무한적으로 생산할 수 있는 청정기술이어서 그 이용 및 설치가 꾸준히 증가하고 있는 추세에 있다.
태양광발전소의 주요 설비로는 태양광을 수광하여 광기전력 효과에 의해 전기를 생산하는 태양광 모듈(solar module)과, 상기 태양광 모듈에서 생성된 직류전기를 상용전력인 교류로 변환시키는 인버터와, 생산된 전기를 저장하는 축전지와, 상기 태양광 모듈의 태양광 수광이 용이하도록 지면으로부터 일정 높이로 고정 설치되는 태양광모듈 지지구조물과, 상기 태양광모듈에서 생산된 전기의 축전, 배전, 공급을 제어하는 제어반과, 원격지에서 태양광 발전설비를 관리, 유지하기 위한 관리서버 등이 기본적으로 구비된다.
이와 같이 다양한 태양광 발전 설비 중 가장 중요한 요소가 바로 전기를 생산하는데 직접적으로 관여하는 태양광모듈이다.
따라서, 태양광발전소를 설치, 운영하는 경우 외부에 노출된 상태로 설치되는 태양광모듈의 성능이 제대로 발휘되도록 태양광발전 사업자는 태양광모듈에 대한 적절한 유지 및 관리를 해야된다.
한편, 태양광발전 효율을 높여 경제성을 향상시키기 위한 방안에 대하여 다양한 연구와 기술개발이 시도되고 있다.
그 일례로, 태양광모듈 자체의 발전효율성을 높일 수 있도록 하는 근본적인 방안과, 외부적인 환경 및 조건을 제어하여 태양광의 수광 효율을 높여 발전 성능을 높이는 방안에 대하여 각종 기술개발이 이루어지고 있다.
본 발명은 태양광모듈의 외적인 환경요소를 제어하여 태양광모듈 자체가 보유하고 있는 성능을 제대로 발휘되도록 하는 태양광모듈의 외부 환경요소 제어에 관한 것이다.
태양광발전소의 태양광모듈 발전성능에 영향을 미치는 외적 환경요소로는 태양광모듈의 표면에 쌓이는 먼지나 이물질이 그 하나이고, 또 다른 하나는 태양광모듈의 이면에서 발생하는 열이다.
따라서, 태양광발전 사업자는 태양광모듈의 표면에 쌓이는 각종 이물질을 제거하기 위해 수시로 태양광모듈의 표면에 대한 세척작업을 수행하여 태양광모듈이 성능을 제대로 발휘할 수 있도록 관리하는 것이 바람직하다.
한편, 태양광모듈은 발전과정 뿐만 아니라 뜨거운 햇빛에 의해 표면의 온도가 상승하게 되고, 이렇게 태양광모듈의 온도가 올라 갈 경우 출력전압의 감소와 발전량의 하락을 가져오기 때문에 태양광모듈의 온도상승을 막으면서 일사량을 높일 수 있도록 하는 것이 가장 바람직하다.
태양광모듈의 표면온도 상승에 따른 발전효율 변화를 살펴보면, STC(Standard Test condition) 기본조건 값[일사량 1,000W/m2, 셀표면온도 25도, AM(air mass, 1.5)]에서 아래 [표 1]과 같이 나타나는 것으로 알려져 있다.
| 태양광패널(모듈) 표면온도 | 출력량(100W 기준) | 효율변화 |
| 5도 | 110W | +10% |
| 15도 | 105W | +5% |
| 25도 | 100W | 0 |
| 35도 | 95W | -5% |
| 45도 | 90W | -10% |
| 55도 | 85W | -15% |
| 65도 | 80W | -20% |
| 75도 | 75W | -25% |
| 85도 | 70W | -30% |
상기 [표 1]에서 알 수 있듯이, 온도가 10도 상승할때마다 출력효율이 5%씩 낮아지는 것을 알 수 있으며, 온도 1도 상승할 때마다 0.5%의 효율저하가 발생된다는 것을 알 수 있다.
따라서, 외부온도가 높은 하절기의 경우, 태양광모듈 표면의 온도가 높아지기 마련이고, 이로 인해 발전효율이 저하되는 것을 방지하기 위한 다양한 형태의 태양광모듈의 온도를 낮추는 기술이 개발되거나 안출되고 있다.
태양광모듈의 냉각을 위한 시스템으로는 냉각수를 직접 태양광모듈 표면으로흘러 보내거나 분사하여 냉각시키는 수냉식과(도1 참조), 열전소자를 이용한 냉각방식, 태양광모듈의 후면에 냉각호스를 설치하여 냉각수를 냉각호스 내부로 순환시켜 냉각시키는 방식 등이 안출된 바 있다.
하지만, 직법 물을 흘러보내거내 분사하는 방식은 냉각시키는 방식은 냉각수 확보, 냉각수 냉각, 냉각수 공급, 패널의 방수처리 등 여러가지 주변 기술구성이 추가로 다수 구비되어야 하는 어려움이 있었다.
또한, 열전소자를 이용하는 방식은 가성비 측면에서 경제적인 불리함이 있고, 냉각호스를 이용한 냉각수 공급/순환방식의 경우에는 냉각수 공급장치의 구성과 가동에 필요한 부대시설의 구성에 많은 경제적 비용이 필요하고, 가성비가 낮아 효율적인 측면에서 경제적 타당성이 낮은 단점을 가지고 있었다.
한편, 최근에는 물 위에 띄워 발전을 수행하는 수상 태양광발전시스템이 점차적으로 증가하고 있다(도 2참조).
수상 태양광발전시스템은 저수지, 호수, 바다 등 수면 위에 태양광모듈을 설치하는 방식으로, 육상에 설치되는 태양광발전시스템과 비교하면 태양광모듈 주변의 온도가 육상보다 낮기 때문에 태양광모듈의 온도에 의한 영향을 줄여 발전량을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
하지만,이러한 수상 태양광발전시스템은 태양광모듈을 수면 위에 띄우기 위해 특수 제작된 부유체를 설치해야 하기 때문에 육상에 설치되는 태양광발전시스템에 비해 2~3배정 더 많은 건설비가 소요된다.
또한, 태양광발전시스템의 수상 설치로 인해 녹조현상이나 조류 배설물이 쌓인 태양광모듈의 세척 등으로 인해 수질오염이 발생되는 문제점이 생기고 있다.
본 발명은 종래의 태양광모듈 냉각장치 및 냉각시스템을 개선하기 위해 안출된 것으로, 비교적 종래보다 장치의 구성이 간단하고 설치가 용이하여 경제적 효율성을 높일 수 있는 태양광모듈 냉각장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 태양광모듈 냉각장치는태양광모듈에서 발생되는 온도를 실시간 감지하도록 태양광모듈 이면에 한 개 이상 설치되는 온도검출수단과, 상기 온도검출수단에서 검출된 온도정보에 따라 외기 또는 냉기를 선택적으로 공급하는 송풍수단이 구비되되, 상기 송풍수단은 상기 온도검출부에서 검출된 온도정보를 토대로 파악된 온도가 설정된 기준온도를 초과하는지 여부에 따라 압축된 외기 또는 냉기를 선택적으로 공급하도록 신호를 발생시키는 온도제어부와, 상기 온도제어부로부터 전송된 신호에 따라 외기를 흡입하여 이상온도를 감지한 태양광모듈의 특정영역으로 압축된 공기나 냉기를 선택적으로 공급하는 공기압축기;를 포함하여 이루어진다.
특히, 상기 공기압축기에는 압축된 공기를 태양광모듈로 각각 공급하는 공기공급수단이 구비되되, 상기 공기공급수단은 상기 공기압축기에서 설정된 기준압력으로 공기압축이 이루어진 경우 자동으로 개폐되어 압축공기가 외부로 배출될 수 있도록 자동제어되는 한 개 이상의 솔레이노이드밸브와, 상기 각각의 솔레노이드밸브에 연결되어 공기압축기에서 발생된 압축공기를 태양광모듈 이면이나 주변으로 공급하는 공기공급호스와, 상기 각각의 공기공급호스 말단에 결합되어 공기공급호스를 통해 공급된 아축공기를 태양광모듈의 이면 또는 주변으로 분사하는 공기분사노즐과, 상기 온도제어부에서 파악된 이상온도 검출 영역으로 상기 공기분사노즐을 방향 전환시키는 분사노즐 방향제어부;를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 온도제어부는, 상기 온도검출수단에서 검출된 태양광모듈의 온도를 실시간 수신하여 기준온도 범위를 만족하는지 여부를 판단하는 이상온도 판별부와, 상기 이상온도 판별부에서 판별된 태양광모듈의 온도가 기준온도 범위를 벗어날 경우 이상온도가 발생된 영역을 특정하는 이상온도 발생영역 특정부와, 상기 이상온도 발생영역 특정부에서 태양광모듈의 이상온도 발생영역이 특정된 경우 공기압축기의 동작과, 분사노즐 방향제어부를 통해 이상온도가 발생된 특정영역으로 분사노즐이 향하도록 하여 압축공기를 태양광모듈의 특정영역으로 공급하도록 제어하는 1차 외기공급제어부와, 상기 1차 외기공급제어부의 동작 후 일정시간 후에 상기 온도검출수단에서 검출된 온도가 설정된 기준온도 범위를 계속 초과할 경우 상기 공기압축기에 구비된 냉각수단을 가동하여 태양광모듈로 냉기를 공급하도록 제어하는 2차 외기공급제어부를 포함한다.
또한, 상기 공기압축기는, 상기 온도제어부의 2차 외기공급제어부의 제어신호에 따라 냉기를 발생하도록 압축공기가 배출되는 말단에 압축공기 냉각수단이 추가로 구비된 구성으로 이루어진다.
또한, 상기 태양광모듈의 일측에는 태양광을 수광/집속하여 태양광모듈 표면으로 반사시키는 태양광 반사수단이 설치되고, 상기 공기압축기가 설치된 주변의 하나 이상의 태양광모듈에서 생산된 전기의 일부를 축전하여 상기 온도제어부 및 공기압축기의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있도록 하는 전력저장장치가 더 구비된 구성으로 이루어진다.
상술한 본 발명에 따른 태양광모듈 냉각장치는 태양광모듈의 온도를 실시간 검출하여 온도제어부에 설정된 기준온도에 따라 단순 외기 송풍, 냉기/온기를 선택적으로 공급할 수 있도록 구성되어 기준온도를 초과하는 태양광모듈을 신속하게 표준상태로 유지토록 하여 태양광발전효율이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 태양광모듈 냉각장치는 비교적 장치의 구성이 간단하여 그 설치가 용이하고, 사용자의 경제적 비용부담을 줄일 수 있도록 하는 유용한 효과를 제공한다.
도 1은 종래의 수냉식 태양광모듈 냉각시스템의 일 실시예,
도 2는 종래의 수상 태양광 발전시스템의 일 실시예
도 3은 본 발명에 따른 태양광모듈 냉각장치의 전체 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 태양광모듈 냉각장치의 주요 구성 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 태양광모듈 냉각장치를 이용한 태양광모듈 냉각 과정에 대한 플로우차트이다.
도 2는 종래의 수상 태양광 발전시스템의 일 실시예
도 3은 본 발명에 따른 태양광모듈 냉각장치의 전체 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 태양광모듈 냉각장치의 주요 구성 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 태양광모듈 냉각장치를 이용한 태양광모듈 냉각 과정에 대한 플로우차트이다.
본 발명에 따른 태양광모듈 냉각장치는 비교적 간단한 구성으로 이루어지고, 이상온도가 발생되는 태양광모듈에 신속한 외기나 냉기를 공급하여 태양광모듈의 발전성능이 저하되는 것을 효과적으로 예방할 수 있도록 구성된다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 태양광모듈 냉각장치는 태양광모듈에서 발생되는 온도를 실시간 감지하는 온도검출수단과, 상기 온도검출수단에서 검출된 온도정보에 따라 단순 외기 또는 냉기를 선택적으로 공급하는 송풍수단이 구비된다.
특히, 상기 송풍수단은 상기 온도검출부에서 검출된 온도정보를 토대로 파악된 온도가 설정된 기준온도를 초과하는지 여부에 따라 압축된 단순 외기 또는 냉기를 선택적으로 공급하도록 신호를 발생시키는 온도제어부와, 상기 온도제어부에서 전송된 신호에 따라 외기를 흡입하여 이상온도를 감지한 태양광모듈로 압축된 외기나 냉기를 선택적으로 공급하는 공기압축기;를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 온도제어부에는 1차 외기공급제어부와 2차 외기공급제어부 및 이상온도 발생역 특정부가 각각 구비되어 상기 온도검출수단에서 검출된 태양광모듈의 온도가 설정된 기준온도 범위를 벗어날 경우 1차 외기공급제어부의 제어명령에 따라 상기 공기압축기를 통해 압축된 외기를 태양광모듈로 공급하도록 제어하도록 한다.
또한, 상기 1차 외기공급제어부의 제어를 통한 외기 공급에도 불구하고 태양광모듈의 온도가 기준온도 범위를 초과할 경우 상기 2차 외기공급제어부의 제어를 통해 냉각수단을 가동하여 공기압축기에서 압축된 냉기가 태양광모듈로 공급되도록 하여 태양광모듈의 효율적인 냉각이 이루어지도록 구성된다.
또한, 상기 공기압축기에는 압축된 공기를 태양광모듈로 각각 공급할 수 있도록 솔레이노이드밸브와, 공기공급호스, 공기공급호스 말단에 구비되는 공기분사노즐 및 분사노즐의 방향을 제어하는 분사노즐 방향제어부가 구비된 공기공급수단이 마련된다.
또한, 상술한 태양광모듈의 발전성능을 향상시키기 위해, 상기 태양광모듈의 일측에 태양광을 수광/집속하여 태양광모듈 표면으로 반사시키는 태양광 반사수단이 더 설치되고, 상기 온도제어부 및 공기압축기의 동작에 필요한 전원을 외부에서 따로 공급받지 않고 자체적으로 공급할 수 있도록 전력저장장치가 더 구비된 구성으로 이루어진다.
이하, 명세서에 첨부된 도면을 토대로 본 발명의 특징에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 용어는 본 발명의 구성에 대한 기능을 고려하여 일반적인 용어 및 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용했으며, 이 경우 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의된다.
또한, 상세한 설명 가운데에서 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 "수단", "부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 소자나 부품 등을 사이에 두고" 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하는 의미로 해석된다.
도 3은 본 발명에 따른 태양광모듈 냉각장치의 개념을 간단한 실시예로 도시하고 있고, 도 4는 본 발명에 따른 태양광모듈 냉각장치의 주요 구성을 간단한 블럭도로 나타내고 있으며, 도 5는 본 발명에 따른 태양광모듈 냉각장치를 이용한 태양광모듈 냉각 과정을 간단한 플로우차트로 도시하고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광모듈 냉각장치(100)는 태양광모듈(10)에서 발생되는 온도를 실시간 감지하도록 태양광모듈 이면에 온도검출수단(20)이 설치되며, 상기 온도검출수단(20)은 태양광모듈의 크기 및 전력발생용량에 따라 한 개 이상이 일정간격 이격 설치되어 각각의 태양광모듈 전반에서 발생되는 이상온도를 검출할 수 있도록 구성된다.
또한, 상기 온도검출수단(20)을 통해 획득된 태양광모듈의 이면 온도 정보에 따라 태양광모듈(10)로 압축된 공기 또는 냉기를 선택적으로 공급하도록 제어하는 송풍수단(30)이 마련된다.
특히, 상기 송풍수단(30)은 상기 온도검출수단(20)에서 검출된 온도정보를 토대로 파악된 온도가 설정된 기준온도를 초과하는지 여부에 따라 압축된 외기 또는 냉기를 선택적으로 공급하도록 제어하는 온도제어부(40)와, 상기 온도제어부(40)의 제어명령에 따라 외기를 흡입하여 이상온도를 감지한 태양광모듈로 압축된 공기나 냉기를 선택적으로 공급하도록 하는 공기압축기(50)를 포함하여 이루어진다.
상기 공기압축기(50)는 기 공지된 기술로, 본 발명에서는 공기압축기의 자세한 구성에 대해서는 그 설명을 생략한다.
다만, 본 발명에 적용되는 공기압축기는 압축공기를 토출시켜 고온상태를 식혀주는 태양광모듈의 이용 범위에 따라 그 용량을 달리하여 구성될 수 있다.
그리고, 상기 공기압축기(50)에는 설정된 기준압력으로 압축된 공기를 태양광모듈측으로 공급하는 공기공급수단(60)이 더 구비된다.
상기 공기공급수단(60)은 공기압축기에서 설정된 압력으로 공기압축이 이루어진 경우 자동으로 개폐되어 압축공기가 외부로 배출될 수 있도록 자동제어되는 한 개 이상의 솔레이노이드밸브(62)와, 각각의 솔레노이드밸브(62)에 연결되어 공기압축기(50)에서 발생된 압축공기를 태양광모듈 이면이나 주변으로 공급되도록 하는 공기공급호스(64)와, 각각의 공기공급호스(64) 말단에 결합되어 공기공급호스(64)를 통해 공급된 압축공기를 태양광모듈(10)의 이면 또는 주변으로 분사하는 공기분사노즐(66)이 구비된 구성으로 이루어진다.
특히, 상기 공기공급수단(60)에는 상기 온도제어부(40)에서 파악된 태양광모듈의 이상온도 검출 영역으로 상기 공기분사노즐(66)이 향하도록 방향을 전환시키는 분사노즐 방향제어부(68)가 추가로 구비되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 태양광모듈(10)의 일측에는 태양광을 수광/집속하여 태양광모듈 표면으로 반사시켜 태양광모듈의 일사량을 높이는 태양광 반사수단(70)이 설치되고, 상기 공기압축기(50)가 설치된 주변의 하나 이상의 태양광모듈(10)에서 생산된 전기의 일부를 축전하여 상기 온도제어부(40) 및 공기압축기(50) 등의 동작에 필요한 전원을 자체 공급할 수 있도록 전력저장장치(80)가 더 구비된다.
도 4는 상술한 태양광모듈 냉각장치(100)에서 태양광모듈 냉각에 관여하는 주요 구성을 간단한 블럭도로 도시하고 있다.
도 4를 참조하면서 본 발명에 따른 태양광모듈 냉각장치의 주요 구성 및 기능에 대해서 설명한다.
먼저, 태양광모듈(10)의 이면에 한 개 이상 설치되는 온도검출수단(20)에서 태양광모듈(10)의 온도정보를 실시간 수집하여 온도제어부(40)로 송신하게 된다.
상기 온도제어부(40)에는 이상온도 판별부(41)가 구비되어 상기 온도검출수단(20)으로부터 수신된 태양광모듈(10)의 온도정보를 검출하여 태양광모듈의 온도가 설정된 기준온도 범위 이내인지 아니면 기준온도 범위를 벗어난 것인지 판단하게 된다.
또한, 상기 온도제어부(40)에는 이상온도 발생영역 특정부(42)가 구비되어 상기 이상온도 판별부(41)에서 태양광모듈의 특정영역에 대한 온도가 기준온도 이상으로 파악될 경우 해당 태양광모듈에서 이상온도가 발생된 영역을 특정하게 된다.
또한, 이상온도 판별부(41)에서 태양광모듈의 특정영역에 대한 온도가 기준온도 이상으로 파악될 경우 1차적으로 압축공기를 공급하도록 1차 외기공급제어부(44)가 구비된다.
상기 1차 외기공급제어부(44)를 통해 공기압축기(50)로 신호가 전송됨과 동시에 공기공급수단(60)의 분사노즐제어부(68)에도 그 신호가 전달되어 이상온도가 발생된 특정영역을 향해 공기분사노즐(66)를 위치시킨다.
상기 1차 외기공급제어부(44)의 신호를 수신한 공기압축기(50)는 압축공기저장탱크(도시생략)에 충진된 압축공기를 태양광모듈의 이상온도가 발생된 특정영역으로 공급할 수 있도록 해당 태양광모듈에 연결된 솔레노이드밸브(62)를 개방시켜압축공기가 이상온도가 발생된 태양광모듈의 특정영역으로 공급, 분사되도록 하여 이상온도가 발생된 태양광모듈의 특정영역의 온도를 식히게 된다.
이와 같이, 1차 외기공급제어부(44)의 제어를 통해 압축공기가 이상온도가 발생된 태양광모듈측으로 공급되는 동안, 온도검출수단(20)에서는 실시간 태양광모듈의 온도를 감지하여 온도제어부(40)로 신호를 송출하고, 온도제어부(40)의 이상온도판별부에서는 실시간 수신되는 태양광모듈의 온도를 판별하여 태양광모듈의 온도가 설정된 기준온도 이하 또는 이내로 낮아질 경우 상기 1차 외기공급제어부(44)의 동작을 정시시킨다.
반면에, 상기 1차 외기공급제어부(44)의 동작 후 일정시간 후에 상기 온도검출수단(20)에서 검출된 온도가 설정된 기준온도 범위를 계속 초과할 경우, 상기 온도제어부(40)에는 2차 외기공급제어부(45)를 통해 상기 공기압축기 및 압축공기 냉각수단(55)으로 신호를 보내 공기압축기에서 배출되는 공기를 설정된 온도 이하로 순간 냉각시켜 배출되도록 한다.
따라서, 1차 외기공급제어부(44)의 제어시 순수한 압축공기만으로 태양광모듈의 온도가 떨어지지 않을 경우, 상기 2차 외기공급제어부(45)의 제어를 통해 냉각된 압축공기가 공급되도록 하여 이상온도가 발생된 태양광모듈의 특정 영역에 대한 온도를 강제로 식히게 된다.
물론, 상기 2차 외기공급제어부(45)의 동작 후 일정시간이 경과된 후에 이상온도가 발생된 태양광모듈의 특정부위의 온도가 정상으로 낮아질 경우 상기 온도제어부에서 압축기 및 압축공기 냉각수단으로 신호를 보내 동작을 정지시키게 된다.
이와 같이, 온도제어부(40)와 태양광모듈(10)에 설치된 복수개의 온도검출수단(20) 사이에는 반복된 사이클을 수행하면서 실시간 태양광모듈(10)의 이상온도 발생여부를 감시 및 감지하여 공기압축기(50)를 통한 압축공기 송풍과, 압축공기 냉각수단(55)을 통해 냉각된 압축공기를 신속하게 공급하여 이상온도가 발생된 태양광모듈의 특정영역에 대한 온드를 식힐 수 있도록 하여 태양광모듈이 고온 발생으로 인해 발전효율이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 한다.
한편, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 상기 온도제어부(40)에는 복수의 태양광모듈(10)과, 각 태양광모듈(10)에 각각 연결된 공기공급수단(60), 즉 공기분사노즐(66)과 분사노즐 방향제어부(68)를 개별적으로 제어하기 위한 태양광모듈 냉각 프로그램이 저장된 메모리부가 구비된다.
또한, 상기 온도제어부(40)에는 필요에 따라 통신모듈이 더 구비되어 이상온도 발생시 통신모듈을 통해 원격지의 관리자에게 이상온도 발생 정보를 자동으로 송출할 수 있도록 구성될 수도 있다.
또한, 상기 공기압축기(50) 측에 설치되는 압축공기 냉각수단(55)은 대기중으로 분사시 줄-톰슨효과(Joule-Thomson effect)에 의해 온도가 낮아지는 압축기체(일례로, 헬륨가스, 질소, 이산화탄소 등)를 이용한 냉각장치가 이용될 수 있으며, 이러한 줄-톰슨효과를 이용한 냉각장치는 기 공지된 기술을 통해 당업자가 용이하게 구현 가능하므로, 본 발명의 상세한 설명에서는 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 5에는 상술한 태양광모듈 냉각장치를 이용하여 이상온도가 발생된 태양광모듈을 냉각시키는 일련의 과정이 플로우차트로 간략하게 도시되어 있다.
도 5를 참조하면서 상술한 태양광모듈 냉각장치(100)의 동작과정을 간략하게 설명하면, 태양광발전소의 각 태양광모듈에는 한 개 이상의 온도검출수단이 구비되어 복수의 개소에서 태양광모듈의 온도를 실시간 검출한다(S10).
각 태양광모듈에서 온도검출수단에 의해 감지된 온도정보는 온도제어부로 전송되어 이상온도 판별부에서 검출된 온도가 기준온도 이내인지 아닌지를 판별하게 된다(S20).
이상온도 판별부에서 판별된 태양광모듈의 온도가 기준온도 이내인 경우에는 지속적인 온도감시가 이루어지고, 검출된 온도가 기준온도 범위를 벗어날 경우, 해당 태양광모듈의 어느 부위에서 이상온도가 발생되었는지 이상온도발생영역 특정부에서 이상온도가 발생된 영역을 특정하게 된다(S30).
이상온도가 발생된 영역이 특정되면, 온도제어부에서 해당 태양광모듈에 연결된 공기공급수단으로 신호를 보내 압축공기가 배출되는 공기분사노즐을 이상온도가 발생된 방향으로 방향을 조절하게 된다(S40).
공기분사노즐의 방향을 제어한 후, 또는 공기분사노즐 방향 제어와 동시에 1차 외기공급제어부를 통해 공기압축기에 신호가 전달되어 공기압축기에서 이상온도가 발생된 태양광모듈의 특정영역으로 압축공기를 공급(S80)하고, 이상온도가 발생된 태양광모듈의 특정영역은 압축공기가 분사됨으로 인해서 열이 방출되면서 온도가 내려가 태양광모듈을 냉각시키게 된다(S90).
한편, 상기 1차 외기공급제어를 통해 압축공기를 공급함에도 불구하고 태양광모듈의 온도가 내려가지 않을 경우, 상기 온도제어부에서는 1차 외기 공급제어부의 가동 후 일정시간 후에 2차 냉기공급제어부에 신호를 보내 2차 냉기공급제어부가 동작되도록 한다(S70).
2차 냉기공급제어부의 동작으로 1차 외기공급제어부는 동작이 정지되고, 공기압축기에 구비된 냉각수단의 동작을 통해 공기압축에서 배출되는 공기가 순간 냉각되면서 발생된 냉기가 이상온도가 발생된 태양광모듈로 공급되어 이상온도가 발생된 태양광모듈을 냉각시킬 수 있도록 한다(S90).
이와 같이, 태양광모듈에 설치된 온도검출수단과, 온도제어부 및 온도제어부의 제어를 통해 동작되는 공기압축기와 냉각수단의 동작을 통해 압축공기 및 냉각된 압축공기가 이상고온상태인 태양광모듈의 특정영역으로 공급되어 고열상태를 신속하게 냉각시킬 수 있게 된다.
이상, 본 발명에서는 첨부된 일 실시예를 위주로 본 발명의 특징적 구성과 동작을 설명하였으나, 본 발명의 동일한 기술적 사상의 범위 이내에서 당업자에 의해 다양한 변형실시가 가능할 것이다.
또한, 본 발명에서는 공지된 장치를 이용하는 경우, 해당 장치의 구성에 대해서는 그 자세한 설명을 생략하였으며, 당업자들에 의해 당연히 실시 가능하거나 공지된 기술로부터 당연히 예상되는 기술구성에 대해서는 본 발명의 기술 요지를 흐릴 수 있어 자세한 설명을 생략하였다.
10 : 태양광모듈
20 : 온도검출수단
30 :송풍수단 40 : 온도제어부
41 : 이상온도 판별부 42 : 이상온도 발생영역 특정부
44 : 1차 외기공급제어부 45 : 2차 외기공급제어부
50 : 공기압축기 55 : 냉각수단
60 : 공기공급수단 62 : 솔레이노이드밸브
64 : 공기공급호스 66 : 분사노즐
68 : 분사노즐 방향제어부 70 : 태양광 반사수단
80 : 전력저장장치
100 : 태양광모듈 냉각장치
30 :송풍수단 40 : 온도제어부
41 : 이상온도 판별부 42 : 이상온도 발생영역 특정부
44 : 1차 외기공급제어부 45 : 2차 외기공급제어부
50 : 공기압축기 55 : 냉각수단
60 : 공기공급수단 62 : 솔레이노이드밸브
64 : 공기공급호스 66 : 분사노즐
68 : 분사노즐 방향제어부 70 : 태양광 반사수단
80 : 전력저장장치
100 : 태양광모듈 냉각장치
Claims (4)
- 태양광모듈에서 발생되는 온도를 실시간 감지하도록 태양광모듈 이면에 한 개 이상 설치되는 온도검출수단과, 상기 온도검출수단에서 검출된 온도정보에 따라 외기 또는 냉기를 선택적으로 공급하는 송풍수단이 구비되되,
상기 송풍수단은 상기 온도검출부에서 검출된 온도정보를 토대로 파악된 온도가 설정된 기준온도를 초과하는지 여부에 따라 압축된 외기 또는 냉기를 선택적으로 공급하도록 신호를 발생시키는 온도제어부와,
상기 온도제어부로부터 전송된 신호에 따라 외기를 흡입하여 이상온도를 감지한 태양광모듈의 특정영역으로 압축된 공기나 냉기를 선택적으로 공급하는 공기압축기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광모듈 냉각장치. - 제1항에 있어서,
상기 공기압축기에는 압축된 공기를 태양광모듈로 각각 공급하는 공기공급수단이 구비되되, 상기 공기공급수단은
상기 공기압축기에서 설정된 기준압력으로 공기압축이 이루어진 경우 자동으로 개폐되어 압축공기가 외부로 배출될 수 있도록 자동제어되는 한 개 이상의 솔레이노이드밸브와,
상기 각각의 솔레노이드밸브에 연결되어 공기압축기에서 발생된 압축공기를 태양광모듈 이면이나 주변으로 공급하는 공기공급호스와,
상기 각각의 공기공급호스 말단에 결합되어 공기공급호스를 통해 공급된 아축공기를 태양광모듈의 이면 또는 주변으로 분사하는 공기분사노즐과,
상기 온도제어부에서 파악된 이상온도 검출 영역으로 상기 공기분사노즐을 방향 전환시키는 분사노즐 방향제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광모듈 냉각장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 온도제어부는,
상기 온도검출수단에서 검출된 태양광모듈의 온도를 실시간 수신하여 기준온도 범위를 만족하는지 여부를 판단하는 이상온도 판별부와,
상기 이상온도 판별부에서 판별된 태양광모듈의 온도가 기준온도 범위를 벗어날 경우 이상온도가 발생된 영역을 특정하는 이상온도 발생영역 특정부와,
상기 이상온도 발생영역 특정부에서 태양광모듈의 이상온도 발생영역이 특정된 경우 공기압축기의 동작과, 분사노즐 방향제어부를 통해 이상온도가 발생된 특정영역으로 분사노즐이 향하도록 하여 압축공기를 태양광모듈의 특정영역으로 공급하도록 제어하는 1차 외기공급제어부와,
상기 1차 외기공급제어부의 동작 후 일정시간 후에 상기 온도검출수단에서 검출된 온도가 설정된 기준온도 범위를 계속 초과할 경우 상기 공기압축기에 구비된 냉각수단을 가동하여 태양광모듈로 냉기를 공급하도록 제어하는 2차 외기공급제어부를 포함하고,
상기 공기압축기는,
상기 온도제어부의 2차 외기공급제어부의 제어신호에 따라 냉기를 발생하도록 압축공기가 배출되는 말단에 압축공기 냉각수단이 추가로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 태양광모듈 냉각장치. - 제3항에 있어서,
상기 태양광모듈의 일측에는 태양광을 수광/집속하여 태양광모듈 표면으로 반사시키는 태양광 반사수단이 설치되고,
상기 공기압축기가 설치된 주변의 하나 이상의 태양광모듈에서 생산된 전기의 일부를 축전하여 상기 온도제어부 및 공기압축기의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있도록 하는 전력저장장치가 더 구비된 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광모듈 냉각장치.
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| KR1020200009033A KR20210095330A (ko) | 2020-01-23 | 2020-01-23 | 태양광모듈 냉각장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115949878A (zh) * | 2023-02-14 | 2023-04-11 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | 一种压缩空气储气库温度控制装置 |
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- 2020-01-23 KR KR1020200009033A patent/KR20210095330A/ko not_active Application Discontinuation
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