JP2015518703A - 太陽光発電用追跡装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、太陽光発電用追跡装置に関するものであり、多数の太陽電池アレイの傾斜を一緒に調整することにより、設置費用と維持費用を削減し、風などの外部からの圧力に安全できるように、多数個のワイヤとローラーを使用して、モーターの数を最小限に抑えた装置に関するものである。【選択図】図１

Description

太陽電池セル（Ｃｅｌｌ）は、太陽光を受けて電気エネルギーに変換することで、電圧を高めるために、複数のセルを接続して、パネルで製作したものを太陽電池モジュール（Ｍｏｄｕｌｅ）と呼ばれ、実用的な発電出力を得るために、モジュールを組み合わせしたことをアレイ（Ａｒｒａｙ）とし、これを実用化することができるように、インバータおよびケーブル等を組み合わせて、太陽光発電システム（ｓｏｌａｒ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｓｙｓｔｅｍ； ＰＶ ｓｙｓｔｅｍ）という。

太陽電池は、日射量によって出力効率が変化するので、太陽の軌道の変化に応じて、太陽光の入射角に垂直に対応できるように、太陽の高さと方位角のアレイ方向を調整するために、それぞれの駆動装置を設置しており、これを太陽光追跡装置という。

本発明は、太陽光発電用追跡装置に関するものであり、多数の太陽電池アレイの傾斜を一緒に調整することにより、設置費用と維持費用を削減し、風などの外部からの圧力に安全できるように、多数個のワイヤとローラーを使用して、モータの数を最小限に抑えた装置に関するものである。

太陽電池は、表面に照射される日射量の強さに応じて電力変換効率が大きく影響を受けるため、太陽に向かって最適な方向性と設置角度が何よりも重要な要素として作用する。

太陽光発電システムは、太陽光の入射角を調整するために、さまざまな形態をとっており、一般的に固定型、１軸駆動型、及び２軸駆動型に区分している。

前記固定型は、国内の場合、太陽高度に応じて南向きに約３０度を合わせて固定された入射面を有するように設計された方式である。

前記１軸駆動型は、１つの回転軸を中心に太陽光発電システムを回転させることによって、太陽の軌道に沿って太陽の高さや方位角のどちらかを追跡することができるように設計された方式である。

前記２軸駆動型は、太陽の高度と方位角の両方に対応することによって、より正確な太陽の追跡が可能で、日射量を最大に高めて発電効率を最大化することができるように設計された方式である。

一般的に、高い発電効率を必要とする大規模太陽光発電所では、２軸駆動型システムを適用しており、太陽の位置計算式を利用したプログラムと、光を感知するセンサーを利用して太陽光の追跡時、精度を向上させ、自動化された駆動システムを設置している。

このように、集光効率を高めるための追跡装置の構成例として、「太陽追跡装置を備える太陽電池モジュール」（韓国登録特許公報第１０−０６５６１３９号、特許文献１）が開示されている。

上記のような技術は、２つの回転装置がそれぞれ設置されており、各回転装置が制御部によって制御されるように構成されている。

しかし、上記のような技術は、それぞれのモジュールごとに２つの回転装置が具備されるので、設置費用と維持費用が多く消耗されるという問題点があった。

このような問題点を解消するための技術として、「懸架装置を用いた太陽追跡装置」（韓国登録特許公報第１０−０７８０５７１、特許文献２）には、太陽の光を集光する太陽光集光板の背面に主支持棒が自由に上下左右に回動できるように設けられ、前記主支持棒と太陽光集光板との間に、前記太陽光集光板を自由に上下および左右に回動させることができるようにする懸架装置が設置されており、前記懸架装置に太陽光センサーと電子コントローラーによって制御されている駆動モータが取り付けられている構造になっており、前記懸架装置は、主支持棒にそれぞれ回動が可能に取り付けられている水平および垂直支持台と、前記水平／垂直支持台の両側先端に設置されて上下に伸縮移動できるように取り付けられている伸縮連結部材になっていて、比較的簡単な構造で設置が容易な技術が開示されている。

しかし、上記特許文献２も、一つの太陽電池集光モジュールに２つのモータが備えなければならないところ、多数の太陽電池パネルが行と列を成して設置されている大規模太陽光発電所は、かかるモータの数が設置されている太陽光発電システムの数だけ増えることになり、設置費用と維持費用がやはりかかるという問題点があった。

即ち、太陽光追跡装置を構成するにあたり、設置費用と維持費用が安価な太陽光追跡装置の開発が必要な実情である。

韓国登録特許第１０−０６５６１３９号（２００６年１２月０５日） 韓国登録特許第１０−０７８０５７１号（２００７年１１月２３日）

本発明の太陽光発電用追跡装置は、上記のような従来技術で発生する問題を解消するためのもので、最小限のモータのみを使用して複数の太陽電池パネルの角度を調節できるようにすることによって、設置費用と維持費用が安価な太陽発電用追跡装置の提供にある。

より具体的には、各太陽電池パネルの両側端に第２ワイヤを接続して並べて設置し、それぞれの太陽電池パネルに設けられた第２ワイヤを接続する第１ワイヤを備えた後、第１ワイヤを引っ張って移動させる駆動装置を備えることにより、駆動装置の動作に応じて第２ワイヤが選択的に引き出されるようにすることによって、駆動装置の作動により、すべての太陽電池パネルの角度を調節するようにすることによって、モータの需要を最小限にしようとするものである。

加えて、設置された多数の太陽電池パネルの下部には、多数個の支持ローラーを設置し、一側の列に駆動装置を設置することにより、比較的簡単な構成要素の設置を介して太陽電池パネルの角度調節を容易に行うことができるようにするものである。

特に、太陽電池パネルの左右が上下に回転したときに左側端に設けられた第２ワイヤが引っ張られるとき、反対側の右側端に設けられた第２ワイヤは、解放されるようにすることによって、風などの影響により、太陽電池パネルが揺れる現象を防止し、駆動装置の数を最小限にしようとするものである。

本発明の太陽光発電用追跡装置は、上記のような技術的課題を解決するために、多数の太陽電池パネルが多数の列を成して設置されており、太陽電池パネルの左右側が上下に回転できるように、各太陽電池パネルの底部に柱が接続されて構成された太陽光発電設備で、太陽の位置に応じて、前記太陽電池パネルを斜めに回転させる太陽光発電用追跡装置において、前記多数の列を成した太陽電池パネルのいずれかの列に隣接して設置されており、前記列の方向と平行に進む前進部と、前進部と反対方向に移動する後進部とで構成される巻取部材が備えられており、前記前進部と後進部は双方向に移動が可能に構成された駆動装置と；前記太陽電池パネルの柱の下部の周り両側に離隔して設置されている第１支持ローラーと；前記駆動装置の前進部に隣接して設置されている第２支持ローラーと；前記駆動装置の後進部に隣接して設置されている第３支持ローラーと；一側が前記駆動装置の前進部に接続されており、一側の中間部分は、前記第２支持ローラーを包んで設置されており、他側は、前記駆動装置の後進部にそれぞれ接続されており、他側の中間部分は、前記第３支持ローラーを包んで設置されており、前記巻取部材の前後進に応じて前後進するように構成されている第１ワイヤと；一側は、太陽電池パネルの両側端にそれぞれ接続されており、中間は太陽電池パネルの下部の第１支持ローラーを包んで設置されており、他側は、前記第１ワイヤに接続されていて、第１ワイヤの駆動に応じて、太陽電池パネルの一側を引いて太陽電池パネルにとって回転可能にする第２ワイヤと；を含んで構成されることを特徴とする。

このとき、前記駆動装置は、両側端にそれぞれ回転可能に設置されている回転軸と、前記二つの回転軸を包んで設置されている巻取部材と、いずれかの回転軸に接続されて回転軸を両方向に回転させる駆動モータとで構成されて、駆動モータの回転に応じて巻取部材は、一側方向に移動する前進部と、前進部と反対方向に移動する後進部とで構成されていることを特徴とする。

また、前記第１ワイヤ及び第２ワイヤは、断面が円形であるロープ、鋼線、及びチェーンの選択されたいずれかで構成されることを特徴とする。

また、前記第１支持ローラー、第２支持ローラー、及び第３支持ローラーは、両側端部の周りに離脱防止バンプが形成されており、中央の周りに境界突起が形成されることを特徴とする。

このとき、前記境界突起は、一側壁面が傾斜した第１傾斜部が形成されており、前記第１傾斜部と向かい合う離脱防止バンプの壁面は前記第１傾斜部と平行に形成された第２傾斜部が形成されることを特徴とする。

本発明により、最小限のモータのみを使用して複数の太陽電池パネルの角度を調節できるようにすることによって、設置費用と維持費用が安価な太陽光発電用追跡装置が提供される。

より具体的には、各太陽電池パネルの両側端に第２ワイヤを接続して並べて設置し、それぞれの太陽電池パネルに設けられた第２ワイヤを接続する第１ワイヤを備えた後、第１ワイヤを引っ張って移動させる駆動装置を備えることによって、駆動装置の動作に応じて第２ワイヤが選択的に引き出されるようにすることによって、駆動装置の作動により、太陽光発電所に設置されたすべての太陽電池パネルの角度をそれぞれ調整することによって、モータの需要が最小化される。

加えて、設置された多数の太陽電池パネルの下部には、多数個の支持ローラーを設置し、一側の列に駆動装置を設置することによって、比較的簡単な構成要素の設置を介して太陽電池パネルの角度調節を容易に行うことができるようになる。

特に、太陽電池パネルの左右が上下に回転したときに左側端に設けられた第２ワイヤが引っ張られたとき、反対側の右側端に設けられた第２ワイヤは、解放するようにすることによって、風などの影響により、太陽電池パネルが揺れる現象を防止し、駆動装置の数を最小限に抑えることができる。

本発明による太陽光発電用追跡装置の一実施例を示す斜視図である。 多数の集光板が取り付けられている状態での本発明の太陽光発電用追跡装置を取り付けた状態を示す斜視図である。 本発明による太陽光発電用追跡装置の設置状態を示す平面模式図である。 本発明の第１ワイヤが一体に形成された状態での設置状態を示した平面模式図である。 本発明の支持ローラーの一実施例を示す斜視図である。 本発明の支持ローラーがワイヤをガイドするように構成された例を示した斜視図である。 本発明の他の実施例を示す斜視図である。

以下、本発明の太陽光発電用追跡装置について、添付された図面を使用して詳細に説明する。

本発明の太陽光発電用追跡装置は、図１に図示されたように、多数個の太陽電池パネル１が多数の列を成して設置されており、各太陽電池パネル１の底部に柱２が接続されている。

このとき、太陽電池パネル１は、太陽電池パネル１の左右が上下に回転可能に接続されて構成されている。

本発明の太陽光発電用追跡装置は、このような太陽光発電設備の太陽の位置に応じて、前記太陽電池パネル１を斜めに回転させる役割をするようになる。

このような本発明の太陽光発電用追跡装置は、大きく駆動装置１０、第１支持ローラー２０、第２支持ローラー３０、第３支持ローラー４０、第１ワイヤ５０、及び第２ワイヤ６０で構成されている。

前記駆動装置１０は、図示されたように多数の列を成した太陽電池パネル１のいずれかの列に隣接して並んで設置されており、列の方向と平行に前進する前進部１２ａと、前記前進部１２ａと反対方向に移動する後進部１２ｂとで構成されている。

さらに、前進部１２ａと後進部１２ｂは、双方向に移動が可能に構成されている。

このような駆動装置１０は、ベルトコンベア、チェーンコンベアなど、さまざまな共知の装置が適用されることができる。

前記駆動装置１０の具体的な構造は、図示されたように、両側端にそれぞれ回転が可能に設置されている回転軸１１と、前記二つの回転軸１１を包んで設置されている巻取部材１２と、いずれかの回転軸１１に接続されて回転軸１１を双方向に回転させる駆動モータ１３とで構成することができる。

これにより、前記巻取部材１２は、駆動モータ１３の回転に応じて一側方向に移動する前進部１２ａと、前記前進部１２ａと反対方向に移動する後進部１２ｂとで構成されている。

このとき、前記駆動装置１０は、前進部１２ａ及び後進部１２ｂの方向が回転させようとする太陽電池パネル１の方向と並んですることもあり、直交した方向になるようにすることもできる。

一方、第１支持ローラー２０は、図示されたように、太陽電池パネル１の柱２の下部の周り両側に離隔して設置されており、好ましい設置位置は、太陽電池パネル１の左右端の下部に位置するように設置されるのが好ましい。

前記第２支持ローラー３０は、図示されたように、前記駆動装置１０の前進部１２ａに隣接して設置されており、前記第３支持ローラー４０は、駆動装置１０の後進部１２ｂに隣接して設置されている。

前記第１ワイヤ５０は、一側端部が駆動装置１０の前進部１２ａに接続されている。

また、一側端部が駆動装置１０の前進部１２ａに接続、固定された状態で、第１ワイヤ５０の一側中央部には、前記第２支持ローラー３０を包んで設置されている。

さらに、前記第１ワイヤ５０の他側端は、前記駆動装置１０の後進部１２ｂにそれぞれ接続、固定されており、他側の中間部分は、前記第３支持ローラー４０を包んで設置されている。

このとき、前記第１ワイヤ５０は、図３に図示されたように、駆動装置１０の前進部１２ａに接続された部分と、後進部１２ｂに接続された部分が互いに分離されており、それぞれその端が駆動装置１０から最も遠く離隔されている太陽電池パネル１に接続された第２ワイヤ６０に接続されるように構成することができる。

または、図４に図示されたように、第１ワイヤ５０は、前進部１２ａに接続された部分と後進部１２ｂに接続された部分が一体に連結されており、その中間部分が駆動装置１０から最も遠く離隔されている太陽電池パネル１を通過するようにし、この太陽電池パネル１の外側に回動支持ローラー８０を設置して、この回動支持ローラー８０を覆うように設置することができる。

上記のような第１ワイヤ５０の構成は、駆動装置１０に取り付けられている駆動モータ１３の回転方向に沿って前進部１２ａと後進部１２ｂの移動方向が前進及び後進から後進及び前進で互いに変化するように構成されている。

一方、前記第２ワイヤ６０は、図示されたように、一側は、太陽電池パネル１の両側端にそれぞれ接続されており、中間は太陽電池パネル１の下部の第１支持ローラー２０を包んで設置されており、他側は前記第１ワイヤ５０に接続及び固定されて、第１ワイヤ５０の駆動に応じて、太陽電池パネル１の一側を引いて太陽電池パネル１にとって、柱２を中心に回転が可能に構成されている。

このとき、太陽電池パネル１の前方端に接続された第２ワイヤ６０が引っ張られるようになると、太陽電池パネル１の後方端に接続された第２ワイヤ６０は、解放される動作をするようになるが、これは反対側に位置する第２ワイヤ６０のいずれかは、駆動装置１０の巻取部材１２の前進部１２ａに接続された第１ワイヤ５０に、第２ワイヤ６０の他の一つは、駆動装置１０の巻取部材１２の後進部１２ｂに接続された第１ワイヤ５０に接続できるようになる。

これは、どちらか一方が引っ張られる代わりに解ける他の一方がランダムに緩んだりするなどの現象を防止して、風などの影響により、第２ワイヤ６０のいずれか一方が解放されて、隣接した太陽電池パネル１の表面を打撃して損傷を起こすなどの現象を防止することができるので、安定性を保証してくれるようになる。

以上のような構成で、前記機第２支持ローラー３０と前記第３支持ローラー４０は、それぞれ巻取部材１２の前進部１２ａと後進部１２ｂが触れ合うようにして巻取部材１２の移動をガイドするように構成することができる。

このとき、前記第１ワイヤ５０と第２ワイヤ６０が互いに接続され、第１ワイヤ５０と巻取部材１２が互いに接続されており、このような接続関係は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸全体にわたっているので、前記第１ワイヤ５０及び第２ワイヤ６０は、断面が円形であるロープ、鋼線、チェーンの選択されたいずれかの方法で構成されのが好ましい。

このように、第１ワイヤ５０と第２ワイヤ６０が円筒形の断面を形成する一方、第２支持ローラー３０、第３支持ローラー４０、及び第１支持ローラー２０がガイドの役割をするようにすれば、第１支持ローラー２０、第２支持ローラー３０、 及び第３支持ローラー４０に第１ワイヤ５０と第２ワイヤ６０が巻かれたときにお互いに重なって巻かれることができる。このように重なって巻かれた場合、巻取の過程で引っ張られたり、解ける過程が円滑に行われていない可能性がある。

このような現象を防止するための方法の一例として、図５に図示されたように、第１支持ローラー２０、第２支持ローラー３０、及び第３支持ローラー４０は、その両側端部の周りに離脱防止バンプ２１ が形成されており、中央の周りに境界突起２２が形成されており、境界突起２２によりガイドされるワイヤと巻かれるワイヤが互いに分かれて通過するように構成することができる。

この時、巻かれるワイヤの一端は、ガイドされて渡されるワイヤと、図６に示すようなクランプなどの固定具７０によって一端が互いに接続及び固定されるので、図示されたように境界突起２２の一側壁面は、傾斜の第１傾斜部２２ａが形成されるようにし、前記第１傾斜部２２ａと向かい合う離脱防止バンプ２１の壁面が第１傾斜部２２ａと平行に形成された第２傾斜部２１ａ が形成されるようにすることによって、巻かれたワイヤの一端がガイドされて通過するワイヤと円滑に固定されるようにガイドするように構成することができる。

あわせて、図７には、本発明の他の実施例を示している。

図面に示すように、複数の太陽電池パネル１が一列に形成されるように構成される場合、図示されたように、すべての太陽電池パネル１の柱２が設置されているわけではなく、必要に応じて少数の太陽電池パネル１に柱２が設置されて構成されることができる。

この場合、図示されたように、各太陽電池パネル１の第２ワイヤ６０を接続して駆動させることができるし、図示されてはいないが、複数の太陽電池パネル１が一列に配置された状態で、それぞれの太陽電池パネル１を互いに接続して一緒に回転できるように構成し、必要に応じていくつかの太陽電池パネル１だけに第２ワイヤ６０を設置して構成することもできる。

産業上利用可能性

本発明の太陽光発電用追跡装置は、大規模な発電施設や農工団地などの中規模発電施設はもちろん、各種建築物に付加的に設置されている小規模な施設に設置されて適用することができる。

１ 太陽電池パネル
２ 柱
１０ 駆動装置
１１ 回転軸
１２ 巻取部材
１２ａ 前進部
１２ｂ 後進部
１３ 駆動モータ
２０ 第１支持ローラー
２１ 離脱防止バンプ
２１ａ 第２傾斜部
２２ 境界突起
２２ａ 第１傾斜部
３０ 第２支持ローラー
４０ 第３支持ローラー
５０ 第１ワイヤ
６０ 第２ワイヤ
７０ 固定具
８０ 回動支持ローラー

Claims (5)

1. 多数の太陽電池パネル１が多数の列を成して設置されており、太陽電池パネル１の左右側が上下に回転できるように、各太陽電池パネル１の底部に柱２が接続されて構成された太陽光発電設備で、太陽の位置に応じて、前記太陽電池パネル１を斜めに回転させる太陽光発電用追跡装置において、
   前記多数の列を成した太陽電池パネル１のいずれかの列に隣接して設置されており、前記列の方向と平行に進む前進部１２ａと、前進部１２ａと反対方向に移動する後進部１２ｂとで構成される巻取部材１２が備えられており、前記前進部１２ａと後進部１２ｂは双方向に移動が可能に構成された駆動装置１０と、
   前記太陽電池パネル１の柱２の下部の周り両側に離隔して設置されている第１支持ローラー２０と、
   前記駆動装置１０の前進部１２ａに隣接して設置されている第２支持ローラー３０と、
   前記駆動装置１０の後進部１２ｂに隣接して設置されている第３支持ローラー４０と、
   一側が前記駆動装置１０の前進部１２ａに接続されており、一側の中間部分は、前記第２支持ローラー３０を包んで設置されており、他側は、前記駆動装置１０の後進部１２ｂにそれぞれ接続されており、他側の中間部分は、前記第３支持ローラー４０を包んで設置されており、前記巻取部材１２の前後進に応じて前後進するように構成されている第１ワイヤ５０と、
   一側は、太陽電池パネル１の両側端にそれぞれ接続されており、中間は太陽電池パネル１の下部の第１支持ローラー２０を包んで設置されており、他側は、前記第１ワイヤ５０に接続されていて、第１ワイヤ５０の駆動に応じて、太陽電池パネル１の一側を引いて太陽電池パネル１にとって回転可能にする第２ワイヤ６０と、を含んで構成されることを特徴とする太陽光発電用追跡装置。
2. 多数の太陽電池パネル１が多数の列を成して設置されており、太陽電池パネル１の左右側が上下に回転できるように、各太陽電池パネル１の底部に柱２が接続されて構成された太陽光発電設備で、太陽の位置に応じて、前記太陽電池パネル１を斜めに回転させる太陽光発電用追跡装置において、
   前記多数の列を成した太陽電池パネル１のいずれかの列に隣接して設置されており、両側端にそれぞれ回転可能に設置されている回転軸１１と、前記二つの回転軸１１を包んで設置されている巻取部材１２と、いずれかの回転軸１１に接続されて回転軸１１を双方向に回転させる駆動モータ１３とで構成されて駆動モータ１３の回転に応じて巻取部材１２は、一側方向に移動する前進部１２ａと、前進部１２ａと反対方向に移動する後進部１２ｂとで構成されている駆動装置１０と、
   前記太陽電池パネル１の柱２の下部の周り両側に離隔して設置されている第１支持ローラー２０と、
   前記駆動装置１０の前進部１２ａに隣接して設置されている第２支持ローラー３０と、
   前記駆動装置１０の後進部１２ｂに隣接して設置されている第３支持ローラー４０と、
   一側が前記駆動装置１０の前進部１２ａに接続されており、一側の中間部分は、前記第２支持ローラー３０を包んで設置されており、他側は、前記駆動装置１０の後進部１２ｂにそれぞれ接続されており、他側の中間部分は、前記第３支持ローラー４０を包んで設置されており、巻取部材１２の前後進に応じて前後進するように構成されている第１ワイヤ５０と、
   一側は、太陽電池パネル１の両側端にそれぞれ接続されており、中間は太陽電池パネル１の下部の第１支持ローラー２０を包んで設置されており、他側は、前記第１ワイヤ５０に接続されていて、第１ワイヤ５０の駆動に応じて、太陽電池パネル１の一側を引いて太陽電池パネル１にとって回転可能にする第２ワイヤ６０と、を含んで構成されることを特徴とする太陽光発電用追跡装置。
3. 前記第１ワイヤ５０及び第２ワイヤ６０は、断面が円形であるロープ、鋼線、 及びチェーンの選択されたいずれかで構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光発電用追跡装置。
4. 前記第１支持ローラー２０、第２支持ローラー３０、及び第３支持ローラー４０は、両側端部の周りに離脱防止バンプ２１が形成されており、中央の周りに境界突起２２が形成されることを特徴とする請求項３に記載の太陽光発電用追跡装置。
5. 前記境界突起２２は、一側壁面が傾斜した第１傾斜部２２ａが形成されており、前記第１傾斜部２２ａと向かい合う離脱防止バンプ２１の壁面は前記第１傾斜部２２ａと平行に形成された第２傾斜部２１ａが形成されることを特徴とする請求項４に記載の太陽光発電用追跡装置。

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