전 세계적으로 자원의 고갈과 환경오염문제로 인해 대체에너지에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히나 전체 에너지 소비의 약 40%를 차지하고 있는 건축물의 에너지를 절감하기 위하여, 신·재생 에너지 중 잠재력이 우수한 태양광 시스템에 대한 수요가 급증하고 있다. 이러한 추세에 따라, 태양광 시스템의 효율을 극대화시키기 위한 태양광 시스템 최적설계 및 태양광 추적에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히, 태양광 발전량의 최대 생산을 위하여 태양광 추적방식에 대한 연구가 활발하게 수행되고 있지만, 기존의 시스템들은 기후요소를 고려하지 못해 예상치 못한 기후 변수에 대해 대응하는 능력이 부족하였다. 또한, 태양광 ...
전 세계적으로 자원의 고갈과 환경오염문제로 인해 대체에너지에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히나 전체 에너지 소비의 약 40%를 차지하고 있는 건축물의 에너지를 절감하기 위하여, 신·재생 에너지 중 잠재력이 우수한 태양광 시스템에 대한 수요가 급증하고 있다. 이러한 추세에 따라, 태양광 시스템의 효율을 극대화시키기 위한 태양광 시스템 최적설계 및 태양광 추적에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히, 태양광 발전량의 최대 생산을 위하여 태양광 추적방식에 대한 연구가 활발하게 수행되고 있지만, 기존의 시스템들은 기후요소를 고려하지 못해 예상치 못한 기후 변수에 대해 대응하는 능력이 부족하였다. 또한, 태양광 블라인드 시스템에 초점을 맞춘 태양광 추적 방식에 관한 연구는 부족하였다. 이러한 문제에 대응하고자, 본 연구에서는 건물 일체형 태양광 발전 시스템의 일환으로, 설치가 용이하고 일사 차단과 전력생산을 동시에 수행할 수 있는 창호형 태양광 블라인드 시스템 (smart PV blind system)과 기후요소를 고려한 하이브리드 기반의 태양광 추적 시스템을 개발하고, 실험을 통해 이를 검증하였다. 이를 수행하기 위한 세부수행단계는 다음과 같다. 첫째, 태양광 블라인드 시스템의 모델 개발은 다음의 4부분으로 구분하여 수행하였다: (1) 1단계: 태양광 블라인드 시스템의 프로토타입 모델 개발, (2) 2단계: 센서 네트워크 기술을 활용한 실시간 모니터링 및 자동제어 알고리즘의 개발, (3) 3단계: 태양광 블라인드 시스템의 양방향 (2축) 태양광 추적 알고리즘 개발, (4) 4단계: Labview를 활용한 태양광 블라인드 통합 관리 시스템 개발. 둘째, 태양광 블라인드 시스템의 발전량 최대 생산을 위해, 기후요소를 고려한 하이브리드 (위치·시간&태양광 발전량) 기반의 양방향 (2축) 태양광 추적 시스템을 개발하였다. 이는 다음의 5단계에 따라 수행하였다: (1) 1단계: 데이터베이스 구축, (2) 2단계: 태양광 발전량 생산에 영향을 미치는 기후요소 분석, (3) 3단계: 기후요소를 고려한 하이브리드 기반의 양방향 (2축)태양광 추적 알고리즘 개발, (4) 4단계: 실험을 통한 기후요소를 고려한 하이브리드 기반의 태양광 추적 시스템의 검증. 본 연구의 최종 결과물 (태양광 블라인드 시스템의 프로토타입 모델, 기후요소를 고려한 하이브리드 기반의 양방향 (2축) 추적 시스템)은 다음과 같이 활용될 수 있다: (1) 양방향 (2축) 추적을 수행하는 태양광 블라인드 시스템을 개발함으로써 궁극적으로 분산형 태양광 발전 시스템의 도입이 활성화 될 수 있다, (2) 태양광 블라인드 시스템과 기후요소간의 관계를 파악하고 태양광 블라인드 시스템에 초점을 맞춘 하이브리드 기반의 양방향 (2축) 추적 시스템을 개발함으로써, 날씨에 제약없이 태양광 발전량을 최대로 생산할 수 있다, (3) 태양광 블라인드 통합 관리 시스템을 활용하여 사용자가 쉽게 태양광 블라인드 최적 각도를 모니터링하고 제어 할 수 있다, (4) 태양광 블라인드 시스템을 개발하고자 할 때, 본 연구에서 수행한 디자인 프로세스를 활용할 수 있다, (5) 하이브리드 형태의 태양광 추적 시스템을 개발하고자 할 때, 본 연구의 프레임워크 및 방법론을 활용할 수 있다.
전 세계적으로 자원의 고갈과 환경오염문제로 인해 대체에너지에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히나 전체 에너지 소비의 약 40%를 차지하고 있는 건축물의 에너지를 절감하기 위하여, 신·재생 에너지 중 잠재력이 우수한 태양광 시스템에 대한 수요가 급증하고 있다. 이러한 추세에 따라, 태양광 시스템의 효율을 극대화시키기 위한 태양광 시스템 최적설계 및 태양광 추적에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히, 태양광 발전량의 최대 생산을 위하여 태양광 추적방식에 대한 연구가 활발하게 수행되고 있지만, 기존의 시스템들은 기후요소를 고려하지 못해 예상치 못한 기후 변수에 대해 대응하는 능력이 부족하였다. 또한, 태양광 블라인드 시스템에 초점을 맞춘 태양광 추적 방식에 관한 연구는 부족하였다. 이러한 문제에 대응하고자, 본 연구에서는 건물 일체형 태양광 발전 시스템의 일환으로, 설치가 용이하고 일사 차단과 전력생산을 동시에 수행할 수 있는 창호형 태양광 블라인드 시스템 (smart PV blind system)과 기후요소를 고려한 하이브리드 기반의 태양광 추적 시스템을 개발하고, 실험을 통해 이를 검증하였다. 이를 수행하기 위한 세부수행단계는 다음과 같다. 첫째, 태양광 블라인드 시스템의 모델 개발은 다음의 4부분으로 구분하여 수행하였다: (1) 1단계: 태양광 블라인드 시스템의 프로토타입 모델 개발, (2) 2단계: 센서 네트워크 기술을 활용한 실시간 모니터링 및 자동제어 알고리즘의 개발, (3) 3단계: 태양광 블라인드 시스템의 양방향 (2축) 태양광 추적 알고리즘 개발, (4) 4단계: Labview를 활용한 태양광 블라인드 통합 관리 시스템 개발. 둘째, 태양광 블라인드 시스템의 발전량 최대 생산을 위해, 기후요소를 고려한 하이브리드 (위치·시간&태양광 발전량) 기반의 양방향 (2축) 태양광 추적 시스템을 개발하였다. 이는 다음의 5단계에 따라 수행하였다: (1) 1단계: 데이터베이스 구축, (2) 2단계: 태양광 발전량 생산에 영향을 미치는 기후요소 분석, (3) 3단계: 기후요소를 고려한 하이브리드 기반의 양방향 (2축)태양광 추적 알고리즘 개발, (4) 4단계: 실험을 통한 기후요소를 고려한 하이브리드 기반의 태양광 추적 시스템의 검증. 본 연구의 최종 결과물 (태양광 블라인드 시스템의 프로토타입 모델, 기후요소를 고려한 하이브리드 기반의 양방향 (2축) 추적 시스템)은 다음과 같이 활용될 수 있다: (1) 양방향 (2축) 추적을 수행하는 태양광 블라인드 시스템을 개발함으로써 궁극적으로 분산형 태양광 발전 시스템의 도입이 활성화 될 수 있다, (2) 태양광 블라인드 시스템과 기후요소간의 관계를 파악하고 태양광 블라인드 시스템에 초점을 맞춘 하이브리드 기반의 양방향 (2축) 추적 시스템을 개발함으로써, 날씨에 제약없이 태양광 발전량을 최대로 생산할 수 있다, (3) 태양광 블라인드 통합 관리 시스템을 활용하여 사용자가 쉽게 태양광 블라인드 최적 각도를 모니터링하고 제어 할 수 있다, (4) 태양광 블라인드 시스템을 개발하고자 할 때, 본 연구에서 수행한 디자인 프로세스를 활용할 수 있다, (5) 하이브리드 형태의 태양광 추적 시스템을 개발하고자 할 때, 본 연구의 프레임워크 및 방법론을 활용할 수 있다.
There is an important issue in alternative energy sources around the world due to resource depletion and environmental pollution. In particular, demand for photovoltaic (PV) systems with high potential for renewable energy is rapidly increasing. Accordingly, researches on the optimal design of PV sy...
There is an important issue in alternative energy sources around the world due to resource depletion and environmental pollution. In particular, demand for photovoltaic (PV) systems with high potential for renewable energy is rapidly increasing. Accordingly, researches on the optimal design of PV system and the solar tracking method have been carried out for the maximum electricity generation. However, existing systems fail to take into consideration the climatic factors and there is a lack of research on the solar tracking method for PV blind system. Therefore, this study aims to develop smart PV blind system which can be easily installed, solar shutdown and electricity generation can be performed at the same time as a building integrated PV system. In addition, the hybrid two-axis solar tracking system was developed and verified through experiments. The detailed steps to perform this are as follows. First, the development of the smart photovoltaic blind system was carried out in the following four parts: (1) Development of the prototype model for smart PV blind system, (2) Development of the real-time monitoring and automatic control algorithm using sensor network, (3) Development of the two-axis solar tracking algorithm for smart PV blind system, (4) Development of the integrated management system for smart PV blind using Labview. Second, for maximizing the electricity generation of the smart PV blind system, the hybrid two-axis solar tracking system was developed through experiment. This system was developed in the following four parts: (1) Establishment of the database, (2) Analysis of climate factors affecting the production of solar electricity generation, (3) Development of the hybrid two-axis solar tracking algorithm considering climate factor, (4) Verification of the hybrid two-axis solar tracking system considering climate factor. The final results of this study can be used as follows: (1) By developing the solar tracking system in the smart PV blind system, the introduction of a distributed PV system can be activated, (2) By identifying the relationship between electricity generation and climate factor and developing the hybrid two-axis solar tracking system, it was possible to produce the maximum electricity generation without restriction on the weather, (3) Using the Integrated Management System for smart PV blind system, users can easily monitor and control the optimal angles of PV blind slat. (4) The methodology of this study can be helped to develop the hybrid solar tracking system of general PV system.
There is an important issue in alternative energy sources around the world due to resource depletion and environmental pollution. In particular, demand for photovoltaic (PV) systems with high potential for renewable energy is rapidly increasing. Accordingly, researches on the optimal design of PV system and the solar tracking method have been carried out for the maximum electricity generation. However, existing systems fail to take into consideration the climatic factors and there is a lack of research on the solar tracking method for PV blind system. Therefore, this study aims to develop smart PV blind system which can be easily installed, solar shutdown and electricity generation can be performed at the same time as a building integrated PV system. In addition, the hybrid two-axis solar tracking system was developed and verified through experiments. The detailed steps to perform this are as follows. First, the development of the smart photovoltaic blind system was carried out in the following four parts: (1) Development of the prototype model for smart PV blind system, (2) Development of the real-time monitoring and automatic control algorithm using sensor network, (3) Development of the two-axis solar tracking algorithm for smart PV blind system, (4) Development of the integrated management system for smart PV blind using Labview. Second, for maximizing the electricity generation of the smart PV blind system, the hybrid two-axis solar tracking system was developed through experiment. This system was developed in the following four parts: (1) Establishment of the database, (2) Analysis of climate factors affecting the production of solar electricity generation, (3) Development of the hybrid two-axis solar tracking algorithm considering climate factor, (4) Verification of the hybrid two-axis solar tracking system considering climate factor. The final results of this study can be used as follows: (1) By developing the solar tracking system in the smart PV blind system, the introduction of a distributed PV system can be activated, (2) By identifying the relationship between electricity generation and climate factor and developing the hybrid two-axis solar tracking system, it was possible to produce the maximum electricity generation without restriction on the weather, (3) Using the Integrated Management System for smart PV blind system, users can easily monitor and control the optimal angles of PV blind slat. (4) The methodology of this study can be helped to develop the hybrid solar tracking system of general PV system.
주제어
#분산형 태양광 발전 시스템 태양광 블라인드 시스템 실시간 모니터링 및 자동제어 시스템 태양광 추적 시스템 기후요소 distributed photovoltaic systems Photovoltaic blind systems real-timemonitoring and automatic control systems solar tracking systems climate factor
학위논문 정보
저자
강현아
학위수여기관
연세대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
건축공학과
지도교수
홍태훈
발행연도
2018
총페이지
ix, 132 p.
키워드
분산형 태양광 발전 시스템 태양광 블라인드 시스템 실시간 모니터링 및 자동제어 시스템 태양광 추적 시스템 기후요소 distributed photovoltaic systems Photovoltaic blind systems real-timemonitoring and automatic control systems solar tracking systems climate factor
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