KR100861567B1

KR100861567B1 - 타워형 태양열 발전기

Info

Publication number: KR100861567B1
Application number: KR1020070086022A
Authority: KR
Inventors: 서태범; 이주한; 김용
Original assignee: 인하대학교 산학협력단
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2008-10-07

Abstract

본 발명은 타워형 태양열 발전기에 관한 것으로서, 그 구성은, 입사되는 태양열을 반사하는 다수의 반사판이 설치된 일광반사구역과, 상기 반사판에 의해 반사된 태양열을 흡수하는 리시버가 상부에 마련되어 있는 솔라 타워를 포함하는 타워형 태양열 발전기에 있어서, 상기 반사판은 각도조절이 가능하도록 마련되고, 상기 리시버는 다수의 와이어가 그물망 형태로 마련되어 있으며, 상기 리시버는 다수개로 구성되고, 상기 리시버 중 일부는 상기 와이어의 지름이 5 내지 10mm이고, 상기 리시버 중 나머지는 상기 와이어의 지름이 0.5 내지 5mm이며, 상기의 구성에 따르면, 강한 일사량일 경우 리시버가 쉽게 마모되는 것을 방지할 수 있어 비용절감의 효과가 있으며, 약한 일사량의 경우에도 태양열 발전이 가능하므로 발전 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

타워형, 태양열 발전기, 반사판, 각도 조절, 리시버, 와이어

Description

타워형 태양열 발전기{Solar thermal power plants}

본 발명은 강한 일사량의 경우 리시버가 쉽게 마모되는 것을 방지할 수 있어 비용절감의 효과가 있으며, 약한 일사량의 경우 태양열 발전이 가능하므로 발전 효율을 증대시킬 수 있는 타워형 태양열 발전기에 관한 것이다.

일반적으로, 태양 에너지 플랜트(Solar energy plant)라고도 불리는 타워형 태양열 발전기는 수천 또는 수만 개의 거울로 태양열을 반사시켜 솔라 타워(Solar tower)의 상부에 설치된 리시버(Receiver)에 태양열을 모아 공기를 가열하여 터빈(Turbine)을 작동시킨다.

이러한 타워형 태양열 발전기는, 도 5에 도시한 바와 같이, 태양광 집중 시스템(Concentrating solar system), 공기 회로(Air circuit), 발전 시스템(Electric power generating system)으로 구성된다.

여기서, 태양광 집중 시스템은 입사되는 태양열을 반사시키는 복수개의 거울이 설비된 일광반사구역(Heliostat field)(10), 일광반사구역(10)에서 반사되는 태양열을 흡수하는 리시버(Solar receiver, 20)가 상부에 마련되어 있는 솔라 타워(Solar tower, 30)로 구성되어 있다.

그리고 공기 회로는 리시버(20)에 모아진 태양열에 의해 가열된 약 680℃의 공기가 순환하는 배관(40), 공기의 흐름을 개폐하는 다수의 밸브(50), 공기의 강제순환을 유도하는 송풍기(Blower, 60), 태양열을 저장하는 열 저장소(Thermal storage, 70), 스팀을 발생시키는 스팀 발생기(Steam generator, 80)로 구성된다.

또한, 발전 시스템은 스팀 발생기(80)에서 발생된 약 65 bar, 460℃의 스팀에 의해 구동되면서 전기에너지를 발생시키는 터빈(Turbine, 90) 등으로 구성된다.

종래의 타워형 태양열 발전기는 태양열이 강할 경우 리시버의 마모가 많이 일어나 리시버를 자주 교체해야 하므로 비용상승의 원인이 된다.

또한, 일사량이 약할 경우에는 리시버의 열전도율이 떨어져 전체적인 태양열 발전 효율이 떨어진다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 입사되는 태양열을 반사하는 다수의 반사판이 설치된 일광반사구역과, 상기 반사판에 의해 반사된 태양열을 흡수하는 리시버가 상부에 마련되어 있는 솔라 타워를 포함하는 타워형 태양열 발전기에 있어서, 상기 반사판은 각도 조절이 가능하도록 마련되고, 상기 리시버는 다수의 와이어가 그물망 형태로 마련되어 있으며, 상기 리시버는 다수개로 구성되고, 상기 리시버 중 일부는 상기 와이어의 지름이 5 내지 10mm이고, 상기 리시버 중 나머지는 상기 와이어의 지름이 0.5 내지 5mm인 타워형 태양열 발전기를 제공한다.

상기에 있어서, 상기 와이어의 지름이 5 내지 10mm인 리시버의 상기 와이어의 간격이 50 내지 100mm이고, 상기 와이어의 지름이 0.5 내지 5mm인 리시버의 상기 와이어의 간격이 10 내지 50mm인 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 와이어의 지름이 5 내지 10mm인 리시버의 상기 와이어는 스테인리스 또는 세라믹 재질이고, 상기 와이어의 지름이 0.5 내지 5mm인 리시 버의 상기 와이어는 구리 재질인 것이 바람직하다.

본 발명의 타워형 태양열 발전기에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

강한 일사량일 경우 리시버가 쉽게 마모되는 것을 방지할 수 있어 비용절감의 효과가 있으며, 약한 일사량의 경우에도 태양열 발전이 가능하므로 발전 효율을 증대시킬 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 타워형 태양열 발전기는 일광반사구역(100)와 솔라 타워(200)를 포함한다.

일광반사구역(100)에는 입사되는 태양열을 반사하는 다수의 반사판(110)이 설치되어 있다. 반사판(110)은 각도 조절이 가능하도록 마련되어 있다.

솔라 타워(200)는 반사판(110)에 의해 반사된 태양열을 흡수하는 리시버(210,230)가 상부에 마련되어 있으며, 리시버는 다수의 와이어(210a)가 그물망 형태로 마련되어 있다.

이러한 리시버(210,230)는 수직으로 배치된 두 개의 리시버(210,230)로 구성되어 있다.

상부 리시버(210)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 와이어(210a)의 지름이 5 내지 10mm이고, 와이어(210a)의 간격이 50 내지 100mm이며, 열에 강한 재질인 스테인리스 또는 세라믹 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

하부 리시버(230)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 와이어(230a)의 지름이 0.5 내지 5mm이고, 와이어(230a)의 간격이 10 내지 50mm이며, 열전도율이 높은 구리 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

본 명세서의 도면에서는 리시버가 상,하부 리시버(210,230)로 구성되어 있지만, 실시예에 따라 리시버의 개수와 배치는 달라질 수 있다.

상기와 같이 구성된 타워형 태양열 발전기를 살펴보면, 도 1에 도시한 바와 같이, 오전에 일사량이 강한 경우 반사판(110)의 각도를 조절하여 입사되는 태양열을 상부 리시버(210) 측으로 반사되도록 하면, 두껍고 열에 강한 재질의 와이어(210a)를 사용한 리시버에 태양열이 흡수되므로 리시버(210)가 강한 태양열에 쉽게 마모되는 것을 방지할 수 있다.

이와 반대로, 도 2에 도시한 바와 같이, 오후나 저녁에 일사량이 약한 경우 에는 반사판(110)의 각도를 조절하여 입사되는 태양열을 하부 리시버(230) 측으로 반사되도록 하면, 얇고 열전도율이 높은 재질의 와이어(230a)를 사용한 리시버(230)에 태양열이 흡수되므로 약한 일사량의 경우에도 태양열 발전이 가능하다는 장점이 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타워형 태양열 발전기를 도시한 개념도.

도 2는 약한 일사량의 경우 도 1의 작동도.

도 3은 도 1의 상부 리시버를 도시한 평면도.

도 4는 도 1의 하부 리시버를 도시한 평면도.

도 5는 종래 타워형 태양열 발전기를 도시한 개념도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 일광반사구역 110 : 반사판

200 : 솔라 타워 210 : 상부 리시버

210a : 와이어 230 : 하부 리시버

230a : 와이어

Claims

입사되는 태양열을 반사하는 다수의 반사판이 설치된 일광반사구역과, 상기 반사판에 의해 반사된 태양열을 흡수하는 리시버가 상부에 마련되어 있는 솔라 타워를 포함하는 타워형 태양열 발전기에 있어서,

상기 반사판은 각도 조절이 가능하도록 마련되고,

상기 리시버는 다수의 와이어가 그물망 형태로 마련되어 있으며,

상기 리시버는 다수개로 구성되고, 상기 리시버 중 일부는 상기 와이어의 지름이 5 내지 10mm이고, 상기 리시버 중 나머지는 상기 와이어의 지름이 0.5 내지 5mm인 타워형 태양열 발전기.
제 1항에 있어서,

상기 와이어의 지름이 5 내지 10mm인 리시버의 상기 와이어의 간격이 50 내지 100mm이고,

상기 와이어의 지름이 0.5 내지 5mm인 리시버의 상기 와이어의 간격이 10 내지 50mm인 것을 특징으로 하는 타워형 태양열 발전기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 와이어의 지름이 5 내지 10mm인 리시버의 상기 와이어는 스테인리스 또는 세라믹 재질이고,

상기 와이어의 지름이 0.5 내지 5mm인 리시버의 상기 와이어는 구리 재질인 것을 특징으로 하는 타워형 태양열 발전기.