KR20080102885A - 음영방지기능을 갖춘 태양광 모듈의 태양광 추적 장치 및 그 제어방법 - Google Patents
음영방지기능을 갖춘 태양광 모듈의 태양광 추적 장치 및 그 제어방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20080102885A KR20080102885A KR1020070049910A KR20070049910A KR20080102885A KR 20080102885 A KR20080102885 A KR 20080102885A KR 1020070049910 A KR1020070049910 A KR 1020070049910A KR 20070049910 A KR20070049910 A KR 20070049910A KR 20080102885 A KR20080102885 A KR 20080102885A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solar module
- solar
- shadow
- unit
- tracking
- Prior art date
Links
- 241000127225 Enceliopsis nudicaulis Species 0.000 title 1
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 49
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 7
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 abstract 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S20/00—Supporting structures for PV modules
- H02S20/30—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
- H02S20/32—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment specially adapted for solar tracking
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S20/00—Supporting structures for PV modules
- H02S20/10—Supporting structures directly fixed to the ground
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 음영에 의해 발전량이 급격히 줄어드는 것을 방지하여 발전량의 증가와 함께 추적 시스템의 설치에 소요되는 부지면적을 최소화할 수 있도록 하기 위한 태양광 모듈의 태양광 추적 및 음영방지장치를 제공함에 있다.
이러한 본 발명은 태양광 모듈의 주변에 음영의 발생 유무를 감지하기 위한 음영감지센서를 설치하여 인접한 모듈에 의해 수광면에 그림자가 드리워져 음영이 발생하였을 경우라도 모듈의 방위각 또는 고도각을 음영이 사라질 때까지 이동시킴으로써 음영이 드리워진 부분이 태양광 수직을 이루지는 않는다 하더라도 음영에 의한 급격한 출력저하 없이 일정 이상의 출력을 지속할 수 있도록 함과 아울러, 일정 시간 후에는 다시 광량 비교부로부터 신호에 의해 태양과 수직을 이룰 수 있도록 추적을 수행함으로서 발전량을 극대화 할 수 있도록 하여, 이 때문에 태양광 모듈간의 설치간격을 좁힐 수 있어 필요한 부지면적도 최소화 할 수 있도록 한 것이다.
태양전지, 태양광 모듈, 태양위치추적, 태양광 추적센서, 광량 비교부, 음영감지센서, 음영 비교부, 회전부, 제어부
Description
도1은 종래의 태양광 추적장치 중 단축 추적식 장치를 나타낸 도면,
도2, 도3 및 도4는 종래의 태양광 추적장치 중 양축 추적식 장치를 나타낸 도면,
도5는 본 발명에 따른 제1실시예의 태양광 모듈의 태양광 추적 및 음영방지장치를 나타낸 블록도,
도6은 도5에서 태양광 모듈의 외부 모습을 나타낸 정면도,
도7은 본 발명에 따른 제2실시예의 태양광 모듈의 태양광 추적 및 음영방지장치를 나타낸 블록도,
도8은 도7에서 태양광 모듈의 외부 모습을 나타낸 정면도,
도9은 태양의 위치에 따른 그림자의 길이를 나타낸 도면,
도10은 태양의 고도각에 따라 태양광 모듈이 그림자에 의해 태양광을 받지 못하는 경우를 나타낸 도면,
도11은 본 발명에 따라 각도가 조절된 도면,
도12는 다수의 태양광 모듈을 설치시 그림자 길이를 나타낸 도면,
도13은 다수의 모듈을 설치시 인접한 모듈에 의해 수광면에 그림자가 드리워 진 경우를 보인 도면,
도14는 본 발명에 따라 다수의 모듈을 설치시 태양광 모듈의 고도각과 방위각이 조절된 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
111,211:태양광 모듈 113,213:지지대
131,132, 231,232:동서 음영감지센서 135,235:음영 비교부
136,236:태양광 추적센서 137,237:광량 비교부
138,238:제어부 140,241:동서 회전부
242:남북 회전부
본 발명은 태양광 모듈의 태양광 추적 및 음영방지장치에 관한 것으로, 특히 음영에 의해 발전량이 급격히 줄어드는 것을 방지하여 발전량의 증가와 함께 추적시스템의 설치에 소요되는 부지 면적을 최소화할 수 있도록 한 태양광 모듈의 태양광 추적 및 음영방지장치에 관한 것이다.
최근 들어 친환경에 대한 관심이 높아지면서 고갈되지 않는 무한의 자원이며 환경오염을 유발하지 않는 청정에너지원인 태양광 에너지 분야에 활발한 시도가 이뤄지고 있다. 그 가운데 반도체 일종인 태양전지를 통해 전기를 발생하는 발전방식에 큰 관심을 대두되고 있다.
태양광 모듈의 태양 자동추적시스템은 태양광이 태양광 모듈의 수광면에 수직으로 입사하도록 하여 최대 일사량을 취득할 수 있도록 태양광 모듈이 태양을 따라 움직이게 구성한 것으로 태양의 방위 또는 고도가 변함에 따라 태양광 모듈의 방위각 또는 고도각이 따라서 변하도록 제작된 것이다.
태양광 모듈의 수광면에 수직으로 태양광이 입사되도록 하기 위한 태양 위치 추적 방법은 축의 수에 따라서 단축 또는 양축 추적 방법으로 구분된다. 일반적으로 단축 추적방법은 태양의 방위를 추적하는 방식으로 동서방향의 1축으로만 태양을 추적하며, 양축 추적방법은 태양의 방위와 고도를 추적하는 방식으로 동서방향과 남북방향의 2축으로 태양을 추적하는 방법이다. 단축 추적방법은 양축 추적방법과 비교하여 태양의 고도각의 추적은 이루어지지 않으므로 단위면적당 입사되는 에너지량이 상대적으로 작아 양축 추적방법에 비해 발전량이 낮다.
또한 태양위치 추적 방법은 그 방식에 따라 광센서에 의해 동서 또는 남북 광량의 대소를 비교하여 동서 또는 남북 광량의 크기가 일치하도록 태양광 모듈을 이동하면서 태양을 추적하는 방식과 태양의 방위각과 고도각을 미리 계산한 프로그램에 의해 모듈을 이동하면서 태양을 추적하는 방식으로 나뉜다.
도면을 참조하여 몇 가지 종래의 기술을 설명하면 다음과 같다.
도1은 종래의 태양광 추적장치 중 단축 추적식 장치를 나타낸 도면이다.
도1의 단축 추적식 장치는 태양광 추적센서(1)를 태양광 모듈(3)의 주변에 부착하여 태양을 추적하는 장치이며, 태양광 추적센서(1)의 몸체 안에는 동-서 방향을 감지하는 2개의 광센서가 설치되어 있다.
동-서 방향을 감지하는 광센서는 동쪽 방향의 광량과 서쪽 방향의 광량을 전압 등의 신호로 변환하여 그 값을 광량 비교부로 보내고, 광량 비교부는 상기 신호의 대소를 비교하여 제어부로 보낸다. 그러면 제어부는 광량 비교부로부터의 신호에 따라 동서 방향의 광량이 같다는 신호를 광량 비교부로부터 받을 때까지 정확한 위치와 속도를 추종할 수 있는 서보모터를 구동시킴으로써 동-서 방향으로 태양광 모듈(3)의 방위각을 제어한다.
도2, 도3 및 도4는 종래의 태양광 추적장치 중 양축 추적식 장치를 나타낸 도면이다.
도2의 태양광 추적장치는 태양광 추적센서(11)를 태양광 모듈(13) 중앙에 부착하여 태양을 추적하는 장치이며, 태양광 추적 센서(11) 몸체 안에는 동-서, 남-북 방향을 감지하는 4개의 광센서가 설치되어 있다. 동-서, 남-북 방향을 추적하는 각각의 구동 방식은 도1에서 설명한 바와 같으며, 단지 동-서방향의 위치를 추종하는 서보모터와 남-북방향의 위치를 추종하는 서보모터, 즉 2개의 모터를 구동시킴으로써 2축으로 이루어진 회전부 각각에서 태양의 방위와 고도에 따라 태양광 모듈(13)의 방향을 제어한다.
도3의 태양광 추적장치는 2개의 태양광 추적센서(21,23)를 태양광 모듈(25) 주변에 수평, 수직으로 각각 부착하여 보다 정밀하게 태양을 자동 추적하기 위한 장치이다. 동-서 방향을 추적하는 태양광 추적 방식과 남-북 방향을 추적하는 태양광 추적 방식의 구동은 도2에서 설명한 내용과 같다.
도4는 태양 위치를 천구상 황도위치로 계산하고, 태양의 고도 및 방위각을 미리 계산한 자료를 프로그램화하여 태양광 모듈이 태양의 위치를 추적하도록 제어하는 방식으로서 맑은날, 흐린날에 상관없이 태양의 위치를 프로그램에 의해 추적이 가능하도록 한 제어 방식을 표시한 것이다.
태양광 모듈 발전 시스템에서 각 모듈은 여러장의 태양전지를 직렬로 연결하여 만들어 졌으며, 전체 시스템은 다수 모듈들의 직·병렬 조합으로 구성되어 있다. 태양전지가 직렬로 배열된 모듈의 일부 또는 직렬로 서로 연결된 모듈들 중의 일부에 그림자가 드리워지면, 그림자가 있는 부위의 전류는 급격히 줄어들고, 직렬의 특성 때문에 그림자가 있는 부위와 서로 직렬로 연결된 다른 태양전지나 모듈의 전류 또한 급격히 떨어져 결국 발전량이 급격히 감소하는 단점을 가지고 있다. 그러므로 태양광 모듈에서 최대 에너지를 획득하기 위해서는 음영이 지지 않도록 설치 간격을 이격시켜 주는 것이 필수적이다.
종래의 단축 추적식 시스템을 채택할 경우 인접한 태양광 모듈에 의해 음영 즉, 그림자가 지지 않도록 태양광 모듈간의 거리를 상당 부분 이격시켜 설치해야 한다. 이와 달리 양축 추적식 시스템을 채택할 경우는 태양의 방위, 고도를 추적하면서 최적의 각도를 유지하며 발전하므로 그림자로 인해 에너지를 획득하는데 영향을 미치지 않도록 모듈과 모듈간의 이격거리를 결정하여 설치해야 한다. 이 때문에 종래의 추적식 시스템을 이용하여 태양광 모듈을 설치할 경우에는 일정 이상의 모듈간 이격거리가 필요하므로 많은 부지 면적을 필요로 한다. 이처럼 태양광 시스템의 설치에 있어 부지 확보는 매우 중요하며, 실제로 태양광 추적 시스템이 이미 설치된 곳에서도 태양광 모듈간의 거리를 상당 부분 이격시켜 주었음에도 불구하고 음영이 발생하여 발전량을 매우 떨어뜨리고 있는 실정이다.
따라서 본 발명의 목적은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 음영에 의해 발전량이 급격히 줄어드는 것을 방지하여 발전량의 증가와 함께 추적시스템의 설치에 소요되는 부지 면적을 최소화할 수 있도록 하기 위한 태양광 모듈의 태양광 추적 및 음영방지장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지상으로부터 입설되는 지지대와, 그 지지대의 끝단에 설치되어 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 태양광 모듈로 이루어진 발전부; 상기 지지대와 태양광 모듈과의 사이에 설치되어 상기 태양광 모듈을 상기 지지대로부터 사방(四方)으로 회전시키기 위한 태양광 모듈 회전부; 및 상기 태양광 모듈 회전부와 전기적으로 연결되어 상기 태양광 모듈이 태양과는 수직을 이루면서 추적하도록 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시키되, 태양을 추적하는 동안 상기 태양광 모듈에 음영이 발생하면 상기 태양광 모듈이 그 음영의 영향으로부터 벗어나도록 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시키기 위한 태양광 모듈의 위치조정수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 태양광 모듈의 위치조정수단은 상기 태양광 모듈에 설치되어 상기 태양광 모듈의 사방 또는 어느 2방의 광량을 측정하기 위한 태양광 추적센서와, 그 태양광 추적센서와 전기적으로 연결되어 상기 태양광 추적센서로부터 전송되는 각 방향의 광량 신호를 비교하기 위한 광량 비교부로 이루어진 태양광 추적부; 상기 태 양광 모듈에 다수개로 설치되어 상기 태양광 모듈의 각 방향의 광량을 기 설정된 기준광량과 비교하여 그 비교 신호를 출력하기 위한 음영감지센서와, 그 음영감지센서와 전기적으로 연결되어 상기 음영감지센서로부터의 비교 신호와 그 비교 신호로부터 음영발생위치를 파악하여 신호로 출력하기 위한 음영 비교부로 이루어진 음영 감지부; 및 상기 태양광 추적부 및 음영 감지부와 전기적으로 연결되어 상기 광량 비교부와 음영 비교부로부터 전송되는 각 신호를 토대로 상기 태양광 모듈 회전부의 작동을 제어하기 위한 제어부로 이루어짐이 바람직하다.
상기 제어부는 상기 광량 비교부로부터 전송되는 신호를 토대로 상기 태양광 모듈의 각 방향의 광량이 서로 일치할 때까지 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함과 아울러, 태양을 추적하는 동안 상기 음영 감지부로부터 음영발생위치신호가 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 그 음영의 영향으로부터 벗어나도록 하되 상기 음영발생위치의 광량이 기준광량 이상임을 알리는 상기 음영감지센서로부터의 비교 신호가 상기 음영 비교부로부터 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부의 작동을 정지시키고, 상기 태양광 모듈 회전부의 작동이 정지된 후 상기 광량 비교부로부터 상기 태양광 모듈의 각 방향의 광량이 서로 일치한다는 신호를 받으면 상기 태양광 모듈 회전부를 다시 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함이 바람직하다.
또, 상기 제어부는 상기 광량 비교부로부터 전송되는 신호를 토대로 상기 태양광 모듈의 각 방향의 광량이 서로 일치할 때까지 상기 태양광 모듈 회전부를 작 동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함과 아울러, 태양을 추적하는 동안 상기 음영 감지부로부터 음영발생위치신호가 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 그 음영의 영향으로부터 벗어나도록 하되 상기 음영발생위치의 광량이 기준광량 이상임을 알리는 상기 음영감지센서로부터의 비교 신호가 상기 음영 비교부로부터 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부의 작동을 정지시키고, 상기 태양광 모듈 회전부의 작동이 정지된 후 일정 시간이 경과하면 상기 태양광 모듈 회전부를 다시 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함이 바람직하다.
또, 상기 제어부는 상기 광량 비교부로부터 전송되는 신호를 토대로 상기 태양광 모듈의 각 방향의 광량이 서로 일치할 때까지 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함과 아울러, 태양을 추적하는 동안 상기 음영 감지부로부터 음영발생위치신호가 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 그 음영의 영향으로부터 벗어나도록 하되, 상기 태양광 모듈의 동서방향 및 남북방향에서 동시에 음영이 발생하면 먼저 상기 태양광 모듈을 동서방향으로 소정 각도로 회전시킨 후 이어서 그 각도와 동일한 각도로 남북방향으로 회전시키는 과정을 반복하도록 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 음영의 영향으로부터 벗어나도록 제어하며, 그 제어하는 동안 상기 음영발생위치의 광량이 기준광량 이상임을 알리는 상기 음영감지센서로부터의 비교 신호가 상기 음영 비교부로부터 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부의 작동을 정지시키고, 상기 태양광 모듈 회전부의 작동이 정지된 후 상기 광량 비교부로부터 상기 태양광 모듈의 각 방향의 광량이 서로 일치한다는 신호를 받으면 상기 태양광 모듈 회전부를 다시 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함이 바람직하다.
또, 상기 제어부는 상기 광량 비교부로부터 전송되는 신호를 토대로 상기 태양광 모듈의 각 방향의 광량이 서로 일치할 때까지 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함과 아울러, 태양을 추적하는 동안 상기 음영 감지부로부터 음영발생위치신호가 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 그 음영의 영향으로부터 벗어나도록 하되, 상기 태양광 모듈의 동서방향 및 남북방향에서 동시에 음영이 발생하면 먼저 상기 태양광 모듈을 동서방향으로 소정 각도로 회전시킨 후 이어서 그 각도와 동일한 각도로 남북방향으로 회전시키는 과정을 반복하도록 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 음영의 영향으로부터 벗어나도록 제어하며, 그 제어하는 동안 상기 음영발생위치의 광량이 기준광량 이상임을 알리는 상기 음영감지센서로부터의 비교 신호가 상기 음영 비교부로부터 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부의 작동을 정지시키고, 상기 태양광 모듈 회전부의 작동이 정지된 후 일정 시간이 경과하면 상기 태양광 모듈 회전부를 다시 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함이 바람직하다.
또, 상기 각도는 2°이내 인 것이 바람직하다.
상기 목적 및 장점 그리고 다른 특징은 첨부 도면을 참조한 아래의 설명으로 부터 명백할 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도5는 본 발명에 따른 제1실시예의 태양광 모듈의 태양광 추적 및 음영방지장치를 나타낸 블록도, 도6은 도5에서 태양광 모듈의 외부 모습을 나타낸 정면도이다.
도면 표시와 같이, 본 발명에 따른 제1실시예의 태양광 모듈의 태양광 추적 및 음영방지장치는 단축 태양 추적식 장치이다. 이러한 본 발명은 태양광 모듈(111)의 주변에 설치되어 동서방향의 음영발생 유무를 감지하기 위한 동서 음영감지센서들(131,132)과, 상기 동서 음영감지센서들(131,132)로부터 신호를 받아 음영의 발생 유무를 판단하기 위한 음영 비교부(135)와, 상기 태양광 모듈(111)의 중앙 또는 측면에 설치되어 동서 방향 광량을 각각 검출하여 광량 비교부(137)로 출력하기 위한 태양광 추적센서(136)와, 상기 태양광 추적센서(136)로부터의 신호 즉, 전압의 대소를 비교하기 위한 광량 비교부(137)와, 상기 광량 비교부(137)와 음영 비교부(135)로부터의 신호에 따라 정확한 위치와 속도를 추종할 수 있는 동서 회전부(140)를 구성하는 서보모터를 구동시키는 제어부(138)와, 상기 제어부(138)의 동서 방향 회전신호를 받아 동쪽 또는 서쪽으로 상기 태양광 모듈(111)을 회전시키기 위한 동서 회전부(140)로 구성된다.
상기 태양광 모듈(111)은 지상으로부터 입설되는 지지대(113)의 지지를 받으면서 태양 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 상기 동서 회전부(140)는 상기와 같이 1개의 서보모터를 구비한 채로 상기 지지대(113)와 태양광 모듈(111)과의 사이 에 설치되어 상기 제어부(138)의 제어에 따라 상기 태양광 모듈(111)을 동서 방향으로 회전시킨다. 도면부호 130번대에 해당하는 구성요소들은 태양광 모듈의 위치조정수단이고, 이중 상기 제1및 제2동서 음영감지센서들(131,132)과 음영 비교부(135)는 음영 감지부를, 상기 태양광 추적센서(136)와 광량 비교부(137)는 태양광 추적부를 각각 이룬다.
상기 태양광 모듈(111)의 중앙에 설치되어 있는 태양광 추적센서(136)는 몸체 안에 동-서 방향을 감지하는 2개의 광센서를 구비하고 있다. 상기 동서 음영감지센서들(131,132)은 상기 태양광 모듈(111)의 좌우 양측에 각각 설치되어 상기 태양광 모듈(111)의 좌우에 음영 발생 유무를 감지한다. 도면에서는 상기 동서 음영감지센서들(131,132)을 2개로 표시하고 있으나, 그 수는 2개에 국한되지 않으며, 더 많은 수를 모듈(111)의 측면에 설치하여 이용가능함을 밝혀둔다.
이와 같은 단축 태양 추적 시스템에서 동-서 방향을 감지하는 상기 태양광 추적센서(136)의 광센서들은 동쪽 방향의 광량과 서쪽 방향의 광량을 전압으로 변환하여 그 값을 상기 광량 비교부(137)로 보낸다. 그러면 상기 광량 비교부(137)는 그 전압의 대소를 비교하여 상기 제어부(138)로 보낸다. 상기 제어부(138)는 상기 광량 비교부(137)로부터 전송되는 신호를 토대로 상기 태양광 모듈(111)의 동쪽과 서쪽 방향의 광량이 같아질 때까지 정확한 위치와 속도를 추종할 수 있는 상기 동서 회전부(140)의 서보모터를 구동시켜 상기 태양광 모듈(111)이 태양을 추적하도록 한다. 이와 같은 과정이 반복됨으로서 상기 태양광 모듈(111)은 태양을 추적하면서 발전한다.
상기 동서 음영감지센서들(131,132)과 음영 비교부(135)로부터 음영의 유무를 감지하고 감지 결과 상기 태양광 모듈(111)에 음영이 발생하면 상기 광량 비교부(137)로부터의 신호를 받아 태양을 추적하던 상기 제어부(138)는 상기 음영 비교부(135)로부터의 신호를 우선적으로 받아 음영이 사라질 때까지 상기 동서 회전부(140)를 작동시켜 상기 태양광 모듈(111)을 동서 방향으로 회전시킨다.
상기 동서 음영감지센서들(131,132)은 기준광량을 이미 셋팅하고 있기 때문에 상기 태양광 모듈(111)의 동서 방향의 각 광량이 그 기준광량 이상이면 "0"이란 신호를 상기 음영 비교부(135)로 보내고, 상기 제어부(138)는 상기 음영 비교부(135)로부터 그 신호를 전송받아 태양을 추적한다. 그러나 기준광량 이하의 광량일 경우에는 "1"이란 신호를 상기 음영 비교부(135)로 보내 음영이 발생하였음을 알리는데, 이때 상기 광량 비교부(137)로부터 신호를 받아 태양을 추적하던 상기 제어부(138)는 상기 광량 비교부(137)의 신호보다 우선하여 상기 음영비교부(135)로부터 신호를 받아 음영이 사라질 때까지 태양광 모듈(111)을 동서 방향으로 회전시킨다.
이때 상기 제어부(138)가 상기 음영 비교부(135)로부터 받는 신호는 음영이 발생한 센서(131,132)의 위치와 그 센서(131,132)로부터 음영이 발생하였음을 알리는 "1"이란 신호로서, 상기 제어부(138)는 이러한 신호를 받아 음영이 발생한 센서(131,132)가 위치한 방향의 반대 방향으로 상기 회전부(140)를 통해서 상기 태양광 모듈(111)을 회전시킨다. 예컨대, 상기 태양광 모듈(111)의 동쪽에 위치하는 동서 음영감지센서(132)에 음영이 발생하였을 경우 상기 태양광 모듈(111)을 동쪽에 서 서쪽으로 회전시킨다. 그 회전중에 상기 제어부(138)가 상기 음영 비교부(135)로부터 음영이 사라졌음을 알리는 상기 동서 음영감지센서(132)가 전송한 "0"이란 신호를 받았을 때에는 상기 회전부(140)의 작동을 정지시켜 상기 태양광 모듈(111)의 회전을 정지시킨다.
이에 의해 상기 태양광 모듈(111)이 비록 태양과는 정확히 수직을 이루지 않는다 하더라도 음영에 의해 전체 발전 출력이 급격히 줄어드는 현상이 방지되어 일정 이상의 출력을 유지함으로서 전체적으로 출력의 향상을 가져오게 된다.
한편 상기 제어부(138)는 음영이 사라진 후라도 상기 태양광 모듈(111)의 정지 상태를 계속 유지하다가, 상기 광량 비교부(137)로부터 상기 태양광 모듈(111)의 동서방향의 광량이 일치함을 알리는 상기 태양광 추적센서(136)의 신호를 받으면, 그때부터 상기 회전부(140)를 작동시켜 상기 광량 비교부(137)로부터의 신호에 따라 태양을 추적한다. 이처럼 다시 태양을 추적하는 동안 상기 음영 비교부(135)로부터 또다시 음영이 발생하였다는 신호를 받으면, 상기된 바와 같이 상기 광량 비교부(137)로부터의 신호에 우선하여 상기 음영 비교부로(135)부터 신호를 받아 음영을 감지한 센서(131,132)가 위치한 방향의 반대방향으로 음영이 사라질 때까지 상기 태양광 모듈(111)을 동서 방향으로 회전시키는 등의 과정을 반복적으로 수행한다.
이와 달리, 상기 제어부(138)는 음영이 사라지고 상기 태양광 모듈(111)을 정지한 후 일정 주기 즉, 소정 시간 동안만 정지상태를 유지하다가 일정 주기 후에는 다시 상기 광량 비교부(137)로부터 신호를 받아 상기 회전부(140)를 작동시킴으 로서 태양을 추적할 수 있다. 이처럼 다시 태양을 추적하는 동안 상기 음영 비교부(135)로부터 또다시 음영이 발생하였다는 신호를 받으면, 상기된 바와 같이 상기 광량 비교부(137)로부터의 신호에 우선하여 상기 음영 비교부로(135)부터 신호를 받아 음영을 감지한 센서(131,132)가 위치한 방향의 반대방향으로 음영이 사라질 때까지 상기 태양광 모듈(111)을 동서 방향으로 회전시키는 등의 과정을 반복적으로 수행한다. 상기 일정 주기는 10분인 것이 바람직하며, 태양이 180도를 회전하는데 12시간이 소요되므로 비례식으로 계산하면 10분동안 2.5 도의 각도 만큼 회전하게 된다.
도7은 본 발명에 따른 제2실시예의 태양광 모듈의 태양광 추적 및 음영방지장치를 나타낸 블록도, 도8은 도7에서 태양광 모듈의 외부 모습을 나타낸 정면도이다.
도면 표시와 같이, 본 발명에 따른 제2실시예의 태양광 모듈의 태양광 추적 및 음영방지장치는 양축 태양 추적식 장치이다. 이러한 본 발명은 태양광 모듈(211)의 주변에 설치되어 동서방향과 남북방향 음영의 유무를 감지하기 위한 다수의 동서 음영감지센서들(231,232) 및 남북 음영감지센서들(233,234)과, 상기 음영감지센서(231,232)(233,234)로부터 신호를 받아 음영의 발생 유무를 판단하기 위한 음영 비교부(235)와, 상기 태양광 모듈(211) 중앙에 설치되어 동서 방향 광량과 남북 방향 광량을 각각 전압으로 변환하여 광량 비교부(237)로 전달하는 태양광 추적센서(236)와, 상기 태양광 추적센서(236)로부터의 신호 즉, 전압의 대소를 비교하기 위한 광량 비교부(237)와, 상기 광량 비교부(237)와 음영 비교부(235)로부터 의 신호에 따라 정확한 위치와 속도를 추종할 수 있는 동서 회전부(241)와 남북 회전부(242)를 각각 구성하는 서보모터를 구동시키기 위한 제어부(238)와, 상기 제어부(238)의 동서 방향 회전신호를 받아 상기 태양광 모듈(211)을 동쪽 또는 서쪽으로 회전시키기 위한 동서 회전부(241)와, 상기 제어부(238)의 남북 방향 회전신호를 받아 상기 태양광 모듈(211)을 남쪽 또는 북쪽으로 회전시키기 위한 남북 회전부(242)로 구성된다.
상기 태양광 모듈(211)은 지상으로부터 입설되는 지지대(213)의 지지를 받으면서 태양 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 상기 회전부(241,242)는 상기와 같이 서보모터를 각각 구비한 채로 상기 지지대(213)와 태양광 모듈(211)과의 사이에 설치되어 상기 제어부(238)의 제어에 따라 상기 태양광 모듈(211)을 동서 방향 또는 남북 방향으로 회전시킨다. 즉, 상기 동서 회전부(241)는 서보모터를 사용하여 상기 태양광 모듈(211)을 동서 방향으로 회전시키고, 상기 남북 회전부(242) 또한 서보모터를 사용하여 상기 태양광 모듈(211)을 남북 방향으로 회전시킨다. 도면부호 230번대에 해당하는 구성요소들은 태양광 모듈의 위치조정수단이고, 이중 상기 센서들(231∼234)과 음영 비교부(235)는 음영 감지부를, 상기 태양광 추적센서(236)와 광량 비교부(237)는 태양광 추적부를 각각 이룬다.
상기 태양광 모듈(211)의 중앙에 설치되어 있는 상기 태양광 추적센서(236)의 몸체 안에는 동서 방향 및 남북 방향의 광량을 감지하기 위한 4개의 광센서가 설치되어 있다. 상기 동서 음영감지센서들(231,232)과 남북 음영감지센서들(233,234)은 상기 태양광 모듈(211)의 좌, 우, 아래에 설치되어 음영의 발생 유 무를 감지한다. 도면에서 상기 동서 음영감지센서들(231,232)과 남북 음영감지센서들(233,234)을 각각 2개로 표시되어 있으나, 그 2개에 국한되는 것은 아니며, 더 많은 수를 모듈(211) 측면에 설치하여 이용가능함을 밝혀둔다.
상기 태양광 추적센서(236)에서 동서 방향을 감지하는 광센서는 상기 태양광 모듈(211)의 동쪽 방향의 광량과 서쪽 방향의 광량을 전압으로 변환하고, 남북 방향을 감지하는 광센서는 상기 태양광 모듈(211)의 남쪽 방향의 광량과 북쪽 방향의 광량을 전압으로 변환하여 그 값을 상기 광량 비교부(237)로 보낸다. 상기 광량 비교부(237)는 상기 전압들의 대소를 비교하여 상기 제어부(238)로 보낸다. 그러면 상기 제어부(238)는 상기 광량 비교부(237)로부터의 신호에 따라 상기 태양광 모듈(211)의 동쪽과 서쪽 방향의 광량과 남쪽과 북쪽 방향의 광량이 각각 서로 같아질 때까지 정확한 위치와 속도를 추종할 수 있는 상기 동서 및 남북회전부(241,242)의 서보모터를 구동시켜 상기 태양광 모듈(211)이 태양을 추적하도록 한다. 이와 같은 과정이 반복됨으로서 상기 태양광 모듈(211)은 태양을 추적하면서 발전한다.
상기 동서 음영감지센서들(231,232), 남북 음영감지센서들(233,234)과 음영 비교부(235)로부터 음영의 유무를 감지하고 감지 결과 상기 태양광 모듈(211)에 음영이 발생하면, 상기 광량 비교부(237)로부터의 신호를 받아 태양을 추적하던 상기 제어부(238)는 상기 음영 비교부(235)로부터의 신호를 우선적으로 받아 음영이 사라질때 까지 상기 동서 또는 남부회전부(241,242)를 작동시켜 상기 태양광 모듈(211)을 동서 방향 또는 남북 방향으로 회전시킨다.
상기 동서 음영감지센서들(231,232)과 남북 음영감지센서들(233,234)은 이미 기준광량이 셋팅되어 있기 때문에, 상기 태양광 모듈(211)의 동서 방향 및 남북 방향의 각 광량이 그 기준광량 이상이면 "0"이란 신호를 상기 음영 비교부(235)로 보낸다. 그러면 상기 제어부(238)는 상기 광량 비교부(237)로부터 신호를 받아 태양을 계속 추적한다. 그러나 기준광량 이하의 광량일 경우에는 "1"이란 신호를 상기 음영 비교부(235)로 보내 음영이 발생하였음을 알리는데, 이때 상기 광량 비교부(237)로부터 신호를 받아 태양을 추적하던 상기 제어부(238)는 상기 광량 비교부(237)의 신호보다 우선하여 상기 음영비교부(235)로부터 신호를 받아 음영이 사라질 때까지 상기 태양광 모듈(211)을 동서 방향 또는 남북 방향으로 회전시킨다.
이때 상기 제어부(238)가 음영 비교부(235)로부터 받는 신호는 센서(231∼234)중 음영이 발생한 센서가 동서 음영감지센서들(231,232) 또는 남북 음영감지센서들(233,234)인지와 음영이 발생한 센서(231∼234)의 위치와 그 센서(231∼234)로부터 음영이 발생하였음을 알리는 "1"이란 신호로서, 그 신호를 받은 상기 제어부(238)는 음영이 발생한 센서가 상기 동서 음영감지센서들(231.232)일 경우 음영이 발생한 동서 음영감지센서들(231,232)이 위치한 방향의 반대 방향으로 상기 동서 회전부(241)를 통해서 상기 태양광 모듈(211)을 회전시킨다. 예컨대, 상기 태양광 모듈(211)의 동쪽에 위치하는 동서 음영감지센서(232)에 음영이 발생하였을 경우 상기 태양광 모듈(211)을 동쪽에서 서쪽으로 회전시킨다. 그 회전중에 상기 제어부(238)가 상기 음영 비교부(235)로부터 음영이 사라졌음을 알리는 상기 동서 음영감지센서(232)가 전송한 "0"이란 신호를 받았을 때에는 상기 동서 회전부(241)의 작동을 정지시켜 상기 태양광 모듈(211)의 회전을 정지시킨다. 이와 달리 음영이 발생한 센서가 상기 남북 음영감지센서들(233,234)일 경우에는 상기 남북 회전부(242)를 작동시켜 상기 태양광 모듈(211)을 남쪽에서 북쪽 방향으로 회전킨다. 그 회전중에 상기 제어부(238)가 상기 음영 비교부(235)로부터 음영이 사라졌음을 알리는 상기 남북 음영감지센서들(233,234)이 전송한 "0"이란 신호를 받았을 때에는 상기 남북 회전부(242)의 작동을 정지시켜 상기 태양광 모듈(211)의 회전을 정지시킨다.
이때, 예를 들어 상기 동서 음영감지센서들(231,232)에 음영이 발생한 경우 음영이 사라질 때까지 동서 방향으로 이동한 후 상기 태양광 모듈(211)은 정지되나, 남북 방향으로의 태양 추적은 상기 제어부(238)가 상기 광량 비교부(237)로부터 남북 방향의 신호를 받아 지속적으로 이루어짐을 밝혀둔다. 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
이에 의해 상기 태양광 모듈(211)이 비록 태양과는 정확히 수직을 이루지 않는다 하더라도 음영에 의해 전체 발전 출력이 급격히 줄어드는 현상이 방지되어 일정 이상의 출력을 유지함으로서 전체적으로 출력의 향상을 가져오게 된다.
한편, 상기 제어부(238)는 상기 동서 음영감지센서들(231,232) 또는 남북 음영감지센서(233,234)에 음영이 사라진 후라도 상기 태양광 모듈(211)의 정지 상태를 계속 유지하다가, 상기 광량 비교부(237)로부터 상기 태양광 모듈(211)의 동서방향의 광량 또는 남북 방향의 광량이 일치함을 알리는 상기 태양광 추적센서(236)의 신호를 받으면, 그때부터 상기 회전부들(241,242)을 작동시켜 상기 광량 비교 부(237)로부터의 신호에 따라 태양을 동서 또는 남북 방향으로 추적한다. 이처럼 다시 태양을 추적하는 동안 상기 음영 비교부(235)로부터 또다시 음영이 발생하였다는 신호를 받으면, 상기된 바와 같이 상기 광량 비교부(237)로부터의 신호에 우선하여 상기 음영 비교부로(235)부터 신호를 받아, 상기 동서 음영감지센서들(231,232)에 음영이 발생하였을 경우에는 그 음영이 사라질때 까지 상기 태양광 모듈(211)을 동서 방향으로 회전시키고, 상기 남북 음영감지센서들(233,234)에 음영이 발생하였을 경우에는 그 음영이 사라질때 까지 상기 태양광 모듈(211)을 남쪽에서 북쪽으로 회전시키는 등의 과정을 반복적으로 수행한다.
이와 달리 상기 제어부(238)는 상기 태양광 모듈(211)을 정지한 후 일정 주기 즉, 소정 시간 동안만 정지상태를 유지하다가 일정 주기 후에는 다시 상기 광량 비교부(237)로부터 신호를 받아 상기 회전부들(241,242)를 작동시킴으로서 동서 또는 남북 방향으로 태양을 추적할 수 있다. 이처럼 다시 태양을 추적하는 동안 상기 음영 비교부(235)로부터 또다시 음영이 발생하였다는 신호를 받으면, 상기된 바와 같이 상기 광량 비교부(237)로부터의 신호에 우선하여 상기 음영 비교부로(235)부터 신호를 받아, 상기 동서 음영감지센서들(231,232)에 음영이 발생하였을 경우에는 그 음영이 사라질때 까지 상기 태양광 모듈(211)을 동서 방향으로 회전시키고, 상기 남북 음영감지센서들(233,234)에 음영이 발생하였을 경우에는 그 음영이 사라질때 까지 상기 태양광 모듈(211)을 남쪽에서 북쪽으로 회전시키는 등의 과정을 반복적으로 수행한다. 상기 일정 주기는 10분인 것임이 바람직하며, 태양이 180도를 회전하는데 12시간이 소요되므로 비례식으로 계산하면 10분동안 2.5도의 각도 만큼 회전하게 된다.
또한 상기 제어부(238)는 상기 동서 음영감지센서들(231,232)과 남북 음영감지센서들(233,234)에서 동시에 음영이 발생하였을 경우 음영이 사라질 때까지 상기 태양광 모듈(211)을 회전함에 있어 먼저 동서 방향으로 일정 각도를 회전시킨 후 이어서 그 각도와 동일하게 남북 방향으로 회전하는 것을 반복적으로 수행하여 음영의 영향으로부터 벗어나도록 제어한다. 상기 제어부(238)는 상기 음영 비교부(235)로부터 음영이 사라졌음을 알리는 신호를 받은 때에 상기 동서 회전부(241) 또는 남북 회전부(242)를 정지시킨 후 상기와 같이 다시 태양을 추적한다.
상기 태양광 모듈(211)이 동서와 남북 방향으로 순차적으로 일정 각도를 회전하다가 그중 어느 한 방향, 예를 들어 상기 동서 음영감지센서들(231,232)에 음영이 먼저 사라졌음을 알리는 신호를 상기 음영 비교부(235)로부터 받은 경우 상기 제어부(238)는 상기 동서 회전부(241)의 작동을 정지시켜 상기 태양광 모듈(211)의 동서 방향 움직임을 정지시키고 이후 남북 방향으로만 이동을 시키는데, 그 이동 중 상기 남북 음영감지센서들(233,234)에 음영이 사라졌음을 알리는 신호를 상기 음영 비교부(235)로부터 받은 경우 상기 남북 회전부(242)를 정지시켜 상기 태양광 모듈(211)의 남북 방향 움직임을 정지시킨다. 양축 태양 추적장치에서 동서 방향과 남북 방향의 움직임은 서로 독립적으로 이루어지기 때문에 상기와 같은 작동은 자명하다 할 것이다. 이때 상기 각도는 2도임이 바람직하다. 태양이 12시간에 180도 각도를 회전하므로 비례식으로 계산하면 2도 각도는 태양이 8분동안 이동한 각도에 해당한다.
도9은 태양의 위치에 따른 그림자의 길이를 나타낸 도면이다.
도면 표시와 같이, 시간에 따라 태양의 위치가 바뀌게 되면, 상기 태양광 모듈(111,211)의 기울기가 변경됨에 따라 그림자 길이도 달라진다. 예를 들어 상기 태양광 모듈(111,211)의 길이가 3.501m이고, 태양과 지표면과의 각도가 15도일 때 태양과 상기 태양광 모듈(111,211)의 수광면이 수직을 이룰 경우 최대 효율을 생산하므로 상기 태양광 모듈(111,211)의 기울기는 75도가 되며, 그림자의 길이는 약13.530m 정도가 된다. 30도일 경우에는 상기 태양광 모듈(111,211)의 기울기는 60도이고, 그림자의 길이는 약7.002m 정도가 된다. 이와 같이 태양의 고도가 높을수록 그림자의 길이는 짧아지게 된다.
이 때문에, 태양광 추적식 시스템은 태양의 방위각/고도각을 인식하여 태양을 추적하므로 상하 좌우 방향으로 상기 태양광 모듈(111,211)간에 이격거리를 결정하여 설치해야 한다.
도10은 태양의 고도각에 따라 태양광 모듈이 그림자에 의해 태양광을 받지 못하는 경우를 나타낸 도면이다.
도면 표시와 같이, 태양의 고도각이 30.6도라고 가정 하에 상기 태양광 모듈(111,211)의 길이가 약3.501m이고 최대 효율을 생산하기 위해 태양과 상기 태양광 모듈(111, 211)의 수광면이 수직을 이룰 수 있도록 상기 태양광 모듈(111,211)의 경사도를 59.4도로 기울였을 때 그림자의 길이는 약6.8776m가 된다.
그러나 상기 태양광 모듈(111,211)을 다수의 열과 행으로 설치했을 경우에, 상기 태양광 모듈(111,211)의 간격을 약6.4052m만큼 설치간격을 이격했을 때 인접 한 모듈(111,211)에 의해 도면에서와 같이 앞쪽에 있는 모듈(111,211)의 그림자에 의해 뒤쪽에 있는 모듈(111,211)에 그림자가 져서 태양광을 받지 못해 제대로 발전을 하지 못한다.
도11은 본 발명에 따라 각도가 조절된 도면이다.
도면 표시와 같이, 본 발명은 도10에 내용의 문제점을 해결하기 위하여 상기된 바와 같이 그림자가 진 태양광 모듈(211)의 주의에 설치된 상기 남북 음영감지센서들(233,234)이 음영을 감지하고 출력한 값, 즉 음영이 발생하였음을 알리는 "1"이란 신호를 상기 제어부(238)로 보내 그 신호에 따라 상기 남북 회전부(242)를 작동시켜 상기 태양광 모듈(211)을 남북방향으로 고도각을 조절하여 태양광을 수집할 수 있도록 한다. 이는 태양과 상기 태양광 모듈(211)의 수광면이 서로 수직을 이루지 못해 최대 효율을 내지는 못하지만 그림자가 져서 발전을 하지 못했을 경우보다 훨씬 많은 발전량을 낼 수 있도록 한다.
도12는 다수의 태양광 모듈을 설치시 그림자 길이를 나타낸 도면이다.
상기 태양광 모듈(111,211)에서 최대 에너지를 획득하기 위해서는 음영이 지지 않게 모듈(111,211)간의 배열이 중요하다. 도면는 인접한 모듈(111,211)에 그림자가 발생하지 않도록 동-서-남-북 방향으로 모듈(111,211)을 이격시켜 설치하였을 경우이며 자세히 설명하면 다음과 같다.
추적 시스템의 경우 태양의 고도각과 방위각에 따라 그림자의 길이가 결정되고, 태양의 고도가 낮을수록 그리고 일출과 일몰에 가까운 방위일수록 그림자의 길이가 길어지게 되므로, 태양의 고도가 낮은 일출과 일몰 때의 그림자 길이를 고려 하여 이격거리를 결정하고, 이에 따라 태양광 모듈(111,211)과 인접한 모듈(111,211)에 의해 그림자가 형성되지 않도록 상-하-좌-우 방향으로 모듈간(111,211)의 설치간격을 이격시켜 줘야 한다.
도13은 다수의 모듈을 설치시 인접한 모듈에 의해 수광면에 그림자가 드리워진 경우를 보인 도면이다.
작은 부지 면적에 다수의 열과 행으로 태양광 모듈(111,211)을 설치했을 경우, 도면에 예시된 바와 같이 태양광 모듈(111,211)은 인접한 모듈(111,211)의 그림자에 의해 음영이 드리워진다. 태양광 발전시스템에서 각 모듈(111,211)은 여러장의 태양전지를 직렬로 연결하여 만들어 졌으며, 전체 시스템은 인접한 모듈(111,211)의 직·병렬 조합으로 구성되어 있기 때문에, 그중 일부에 그림자가 발생했을 경우 전류가 급격히 줄고 이는 전체 시스템에 영향을 미쳐 전체적으로 전류가 급격히 줄어들게 되어 출력이 급격하게 떨어지게 된다.
도14는 본 발명에 따라 다수의 모듈을 설치시 태양광 모듈의 고도각과 방위각이 조절된 도면이다.
본 발명은 도13과 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 태양광 모듈(211) 주위에 설치한 음영감지센서(231∼234)에서 음영이 발생하였음을 알리는 "1"이란 신호를 음영 비교부(235)로 보내고, 이 신호와 음영감지센서(231∼234)의 위치 등을 알리는 신호를 음영 비교부(235)로부터 받은 제어부(238)는 정확한 위치와 속도를 추종할 수 있는 회전부(241,242)의 서보모터를 구동시킴으로써 태양광 모듈(211)의 고도각과 방위각을 조절하여 태양광 모듈(211)이 음영이 드리워지지 않은 상태에서 태양광을 수집할 수 있도록 한다. 이 때문에 비록 태양광 모듈(211)이 태양과 수직을 이루지 않았다 하더라고 음영에 의해 출력이 급격히 감소하는 현상없이 일정이상의 발전을 지속할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 태양광 추적식 시스템을 설치함에 있어서 일정 이상의 태양광 모듈간의 이격거리가 필요하여 그에 따른 부지 확보가 매우 중요하다. 대규모의 태양광 발전소의 설치시 태양광 모듈간의 이격거리에 의해 많은 부지 면적이 소요되는데, 그러나 우리나라와 같이 국토가 좁은 나라에서는 건축물이 차지하는 비율이 높아 태양광 발전소를 설치할 만한 부지면적을 확보하기가 매우 어려웠다.
따라서 본 발명에 의하면, 태양광 모듈의 주변에 음영의 발생 유무를 감지하기 위한 음영감지센서를 설치하여 인접한 모듈에 의해 수광면에 그림자가 드리워져 음영이 발생하였을 경우라도 모듈의 방위각 또는 고도각을 음영이 사라질 때까지 이동시킴으로써 음영이 드리워진 부분이 태양광 수직을 이루지는 않는다 하더라도 음영에 의한 급격한 출력저하 없이 일정 이상의 출력을 지속할 수 있도록 함과 아울러, 일정 시간 후에는 다시 광량 비교부로부터 신호에 의해 태양과 수직을 이룰 수 있도록 추적을 수행함으로서 발전량을 극대화 할 수 있도록 하여, 이 때문에 태양광 모듈간의 설치간격을 좁힐 수 있어 필요한 부지면적도 최소화 할 수 있도록 한 효과가 있다.
지금까지는 본 발명을 특정한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 수정 및 변경 이 이루어질 수 있음이 명백하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면은 본 발명의 기술사상을 한정한 것이 아니라 단지 예시한 것으로 해석되어야 한다.
Claims (7)
- 지상으로부터 입설되는 지지대와, 그 지지대의 끝단에 설치되어 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 태양광 모듈로 이루어진 발전부;상기 지지대와 태양광 모듈과의 사이에 설치되어 상기 태양광 모듈을 상기 지지대로부터 사방(四方)으로 회전시키기 위한 태양광 모듈 회전부; 및상기 태양광 모듈 회전부와 전기적으로 연결되어 상기 태양광 모듈이 태양과는 수직을 이루면서 추적하도록 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시키되, 태양을 추적하는 동안 상기 태양광 모듈에 음영이 발생하면 상기 태양광 모듈이 그 음영의 영향으로부터 벗어나도록 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시키기 위한 태양광 모듈의 위치조정수단을 포함하는 태양광 모듈의 태양광 추적 및 음영방지장치.
- 제1항에 있어서, 상기 태양광 모듈의 위치조정수단은 상기 태양광 모듈에 설치되어 상기 태양광 모듈의 사방 또는 어느 2방의 광량을 측정하기 위한 태양광 추적센서와, 그 태양광 추적센서와 전기적으로 연결되어 상기 태양광 추적센서로부터 전송되는 각 방향의 광량 신호를 비교하기 위한 광량 비교부로 이루어진 태양광 추적부;상기 태양광 모듈에 다수개로 설치되어 상기 태양광 모듈의 각 방향의 광량을 기 설정된 기준광량과 비교하여 그 비교 신호를 출력하기 위한 음영감지센서와, 그 음영감지센서와 전기적으로 연결되어 상기 음영감지센서로부터의 비교 신호와 그 비교 신호로부터 음영발생위치를 파악하여 신호로 출력하기 위한 음영 비교부로 이루어진 음영 감지부; 및상기 태양광 추적부 및 음영 감지부와 전기적으로 연결되어 상기 광량 비교부와 음영 비교부로부터 전송되는 각 신호를 토대로 상기 태양광 모듈 회전부의 작동을 제어하기 위한 제어부로 이루어짐을 특징으로 하는 태양광 모듈의 태양광 추적 및 음영방지장치.
- 제2항에 있어서, 상기 제어부는 상기 광량 비교부로부터 전송되는 신호를 토대로 상기 태양광 모듈의 각 방향의 광량이 서로 일치할 때까지 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함과 아울러, 태양을 추적하는 동안 상기 음영 감지부로부터 음영발생위치신호가 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 그 음영의 영향으로부터 벗어나도록 하되 상기 음영발생위치의 광량이 기준광량 이상임을 알리는 상기 음영감지센서로부터의 비교 신호가 상기 음영 비교부로부터 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부의 작동을 정지시키고, 상기 태양광 모듈 회전부의 작동이 정지된 후 상기 광량 비교부로부터 상기 태양광 모듈의 각 방향의 광량이 서로 일치한다는 신호를 받으면 상기 태양광 모듈 회전부를 다시 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함을 특징으로 하는 태양광 모듈의 태양광 추적 및 음영방지장치.
- 제2항에 있어서, 상기 제어부는 상기 광량 비교부로부터 전송되는 신호를 토 대로 상기 태양광 모듈의 각 방향의 광량이 서로 일치할 때까지 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함과 아울러, 태양을 추적하는 동안 상기 음영 감지부로부터 음영발생위치신호가 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 그 음영의 영향으로부터 벗어나도록 하되 상기 음영발생위치의 광량이 기준광량 이상임을 알리는 상기 음영감지센서로부터의 비교 신호가 상기 음영 비교부로부터 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부의 작동을 정지시키고, 상기 태양광 모듈 회전부의 작동이 정지된 후 일정 시간이 경과하면 상기 태양광 모듈 회전부를 다시 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함을 특징으로 하는 태양광 모듈의 태양광 추적 및 음영방지장치.
- 제2항에 있어서, 상기 제어부는 상기 광량 비교부로부터 전송되는 신호를 토대로 상기 태양광 모듈의 각 방향의 광량이 서로 일치할 때까지 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함과 아울러, 태양을 추적하는 동안 상기 음영 감지부로부터 음영발생위치신호가 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 그 음영의 영향으로부터 벗어나도록 하되, 상기 태양광 모듈의 동서방향 및 남북방향에서 동시에 음영이 발생하면 먼저 상기 태양광 모듈을 동서방향으로 소정 각도로 회전시킨 후 이어서 그 각도와 동일한 각도로 남북방향으로 회전시키는 과정을 반복하도록 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 음영의 영향으로부터 벗어나도록 제어하며, 그 제어하는 동안 상기 음영발생위치의 광량이 기준광량 이상임을 알리는 상기 음영감 지센서로부터의 비교 신호가 상기 음영 비교부로부터 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부의 작동을 정지시키고, 상기 태양광 모듈 회전부의 작동이 정지된 후 상기 광량 비교부로부터 상기 태양광 모듈의 각 방향의 광량이 서로 일치한다는 신호를 받으면 상기 태양광 모듈 회전부를 다시 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함을 특징으로 하는 태양광 모듈의 태양광 추적 및 음영방지장치.
- 제2항에 있어서, 상기 제어부는 상기 광량 비교부로부터 전송되는 신호를 토대로 상기 태양광 모듈의 각 방향의 광량이 서로 일치할 때까지 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함과 아울러, 태양을 추적하는 동안 상기 음영 감지부로부터 음영발생위치신호가 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 그 음영의 영향으로부터 벗어나도록 하되, 상기 태양광 모듈의 동서방향 및 남북방향에서 동시에 음영이 발생하면 먼저 상기 태양광 모듈을 동서방향으로 소정 각도로 회전시킨 후 이어서 그 각도와 동일한 각도로 남북방향으로 회전시키는 과정을 반복하도록 상기 태양광 모듈 회전부를 작동시켜 상기 태양광 모듈이 음영의 영향으로부터 벗어나도록 제어하며, 그 제어하는 동안 상기 음영발생위치의 광량이 기준광량 이상임을 알리는 상기 음영감지센서로부터의 비교 신호가 상기 음영 비교부로부터 전송되면 상기 태양광 모듈 회전부의 작동을 정지시키고, 상기 태양광 모듈 회전부의 작동이 정지된 후 일정 시간이 경과하면 상기 태양광 모듈 회전부를 다시 작동시켜 상기 태양광 모듈이 태양을 추적하도록 제어함을 특징으로 하는 태양광 모듈의 태양광 추적 및 음영방지 장치.
- 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 각도는 2°이내 인 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 태양광 추적 및 음영방지장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070049910A KR100914273B1 (ko) | 2007-05-22 | 2007-05-22 | 음영방지기능을 갖춘 태양광 모듈의 태양광 추적 장치 및 그 제어방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070049910A KR100914273B1 (ko) | 2007-05-22 | 2007-05-22 | 음영방지기능을 갖춘 태양광 모듈의 태양광 추적 장치 및 그 제어방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20080102885A true KR20080102885A (ko) | 2008-11-26 |
| KR100914273B1 KR100914273B1 (ko) | 2009-08-27 |
Family
ID=40288498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020070049910A KR100914273B1 (ko) | 2007-05-22 | 2007-05-22 | 음영방지기능을 갖춘 태양광 모듈의 태양광 추적 장치 및 그 제어방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100914273B1 (ko) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011002123A1 (ko) * | 2009-06-29 | 2011-01-06 | 오솔라 유한회사 | 태양광 발전 장치 및 그의 태양광 추적 방법 |
| CN105991089A (zh) * | 2015-03-03 | 2016-10-05 | 苏州朗誉电子科技有限公司 | 一种太阳能自供能源设备和具有该设备的恶臭净化***及其控制方法 |
| KR20170113723A (ko) * | 2016-03-24 | 2017-10-13 | (주) 파루 | 태양광 모듈의 안전모드 시스템 및 방법 |
| CN108988762A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-12-11 | 山东理工昊明新能源有限公司 | 一种跟踪式光伏支架控制***及其控制方法 |
| KR101984650B1 (ko) * | 2018-07-10 | 2019-09-03 | 엑시아 컴퍼니 리미티드 | 추적식 태양광 발전시스템 및 제어방법 |
| KR102016951B1 (ko) * | 2018-07-10 | 2019-10-14 | 엑시아 컴퍼니 리미티드 | 추적식 태양광 발전시스템 제어방법 |
| CN113364405A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-09-07 | 西安理工大学 | 基于双电池板差分检测的单轴光伏跟踪支架反阴影*** |
| KR20210128042A (ko) * | 2020-04-16 | 2021-10-26 | 한국수력원자력 주식회사 | 롤러블 태양전지모듈을 갖는 지붕형 태양광 발전장치 |
| KR20220102434A (ko) | 2021-01-13 | 2022-07-20 | (주)넥스트파워 | 마이크로 컨버터를 구비한 태양광 발전 시스템 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102316939B1 (ko) * | 2021-06-03 | 2021-10-26 | 박찬종 | 빅데이터 기반으로 태양광 트래킹을 제어하는 태양광 발전 시스템 |
| DE102021134122A1 (de) * | 2021-12-21 | 2023-06-22 | Rwe Renewables Gmbh | Bodenbasiertes Photovoltaiksystem |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS585704A (ja) * | 1981-07-01 | 1983-01-13 | Takashi Mori | 太陽光自動追尾装置 |
| KR200329018Y1 (ko) | 2003-07-05 | 2003-10-04 | (주)에스티아이 | 태양광 추적이 가능한 광집속 태양전지 |
| JP2005129574A (ja) | 2003-10-21 | 2005-05-19 | Electronics & Materials Corporation Ltd | 太陽光追尾装置 |
| KR100656139B1 (ko) * | 2004-12-27 | 2006-12-12 | (주)에타솔라 | 태양추적장치를 구비하는 태양전지 모듈 |
-
2007
- 2007-05-22 KR KR1020070049910A patent/KR100914273B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8878112B2 (en) | 2009-06-29 | 2014-11-04 | O'Solar Ltd. | Solar power generating apparatus and solar tracking method |
| WO2011002123A1 (ko) * | 2009-06-29 | 2011-01-06 | 오솔라 유한회사 | 태양광 발전 장치 및 그의 태양광 추적 방법 |
| CN105991089A (zh) * | 2015-03-03 | 2016-10-05 | 苏州朗誉电子科技有限公司 | 一种太阳能自供能源设备和具有该设备的恶臭净化***及其控制方法 |
| CN105991089B (zh) * | 2015-03-03 | 2018-11-02 | 江苏朗逸环保科技有限公司 | 一种恶臭净化***的控制方法 |
| KR20170113723A (ko) * | 2016-03-24 | 2017-10-13 | (주) 파루 | 태양광 모듈의 안전모드 시스템 및 방법 |
| CN108988762B (zh) * | 2018-06-22 | 2023-11-28 | 山东理工昊明新能源有限公司 | 一种跟踪式光伏支架控制***及其控制方法 |
| CN108988762A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-12-11 | 山东理工昊明新能源有限公司 | 一种跟踪式光伏支架控制***及其控制方法 |
| KR101984650B1 (ko) * | 2018-07-10 | 2019-09-03 | 엑시아 컴퍼니 리미티드 | 추적식 태양광 발전시스템 및 제어방법 |
| KR102016951B1 (ko) * | 2018-07-10 | 2019-10-14 | 엑시아 컴퍼니 리미티드 | 추적식 태양광 발전시스템 제어방법 |
| KR20210128042A (ko) * | 2020-04-16 | 2021-10-26 | 한국수력원자력 주식회사 | 롤러블 태양전지모듈을 갖는 지붕형 태양광 발전장치 |
| KR20220102434A (ko) | 2021-01-13 | 2022-07-20 | (주)넥스트파워 | 마이크로 컨버터를 구비한 태양광 발전 시스템 |
| CN113364405A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-09-07 | 西安理工大学 | 基于双电池板差分检测的单轴光伏跟踪支架反阴影*** |
| CN113364405B (zh) * | 2021-05-18 | 2024-04-16 | 西安理工大学 | 基于双电池板差分检测的单轴光伏跟踪支架反阴影*** |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100914273B1 (ko) | 2009-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100914273B1 (ko) | 음영방지기능을 갖춘 태양광 모듈의 태양광 추적 장치 및 그 제어방법 | |
| US8076625B2 (en) | Field level tracker controller | |
| CN103149947B (zh) | 一种带反阴影跟踪的太阳能跟踪方法 | |
| US8481906B2 (en) | Tilting/tracking system for solar devices | |
| CN102778894B (zh) | 太阳能电池组件支架的控制***及方法 | |
| RU2377472C1 (ru) | Солнечная энергетическая установка | |
| CN106933255B (zh) | 不同地形自适应太阳能跟踪方法 | |
| Huynh et al. | Comparison between open-and closed-loop trackers of a solar photovoltaic system | |
| US9070806B2 (en) | Self-powered solar tracker | |
| KR20110136935A (ko) | 태양광 발전 장치 및 태양광 전지판 조절 방법 | |
| Argeseanu et al. | New low cost structure for dual axis mount solar tracking system using adaptive solar sensor | |
| KR20120067325A (ko) | 태양광 발전 장치 및 태양광 전지판 조절 방법 | |
| Rambhowan et al. | Improving the dual-axis solar tracking system efficiency via drive power consumption optimization | |
| Verma et al. | A review paper on solar tracking system for photovoltaic power plant | |
| WO2017187445A1 (en) | Sun position detector and method of sensing sun position | |
| CN101825904A (zh) | 太阳能电池组件安装支架的跟踪控制方法 | |
| KR20090010531A (ko) | 위치정보기반 태양광 추적발전장치 | |
| KR101652243B1 (ko) | 태양광 감지장치 및 이를 갖는 태양광 트랙커 | |
| Whavale et al. | A review of Adaptive solar tracking for performance enhancement of solar power plant | |
| CN203465601U (zh) | 太阳能***及新型平单轴太阳能跟踪*** | |
| KR200329018Y1 (ko) | 태양광 추적이 가능한 광집속 태양전지 | |
| KR100959952B1 (ko) | 일축방식의 대면적 태양광발전 추적장치 | |
| Debbarma et al. | A Review on Solar Tracking System and Their Classification | |
| Wang et al. | Design and implementation of a dual-axis sun-tracking system based on microcontroller | |
| Zhengxi et al. | The control method and design of photovoltaic tracking system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120821 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |