KR100879963B1 - Solar panel having absorber for preventing crack by thermal expansivity - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양열 에너지의 집열판(1)을 포함하는 쏠라 타워에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양열 에너지를 흡수하여 수축과 팽창을 반복함에 따라 집열판에 크랙(crack) 및 뒤틀림 등 집열판 재질의 파손을 초래하게 되는데, 집열판(1) 일측 외부에 집열판(1) 측면 형상에 대응되는 형상의 집열판 흡수기(30)를 구비함으로써 이러한 집열판(1)의 열팽창에 의해 야기되는 크랙 및 뒤틀림 등을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 열팽창에 의한 크랙 방지를 위한 쏠라 타워용 집열판 흡수기를 제공한다.The present invention relates to a solar tower including a solar heat collecting plate (1), and more particularly, it causes damage to the heat collecting plate material such as cracks and distortions in the heat collecting plate by repeating the contraction and expansion by absorbing the solar energy. The heat collecting plate absorber 30 having a shape corresponding to the side surface of the heat collecting plate 1 is provided on one side of the heat collecting plate 1 to prevent cracks and warpage caused by thermal expansion of the heat collecting plate 1. Provided is a solar collector plate absorber for preventing cracks due to thermal expansion.

태양열 에너지, 쏠라 타워(solar tower), 집열판, 집열판 흡수기 Solar energy, solar tower, collector plate, collector plate absorber

Description

열팽창에 의한 크랙 방지용 흡수기를 구비한 집열판{Solar panel having absorber for preventing crack by thermal expansivity}Solar panel having absorber for preventing crack by thermal expansivity}

도 1은 일반적인 쏠라 타워의 태양열 발전 상태를 개략적으로 나타내는 사진,1 is a photo schematically showing a state of solar power generation of a typical solar tower,

도 2는 종래 기술에 따른 쏠라 타워의 집열판을 개략적으로 나타내는 단면도,Figure 2 is a cross-sectional view schematically showing a heat collecting plate of the solar tower according to the prior art,

도 3은 종래 기술에 따른 쏠라 타워의 집열판을 개략적으로 나타내는 사시도,Figure 3 is a perspective view schematically showing a heat collecting plate of the solar tower according to the prior art,

도 4는 본 발명에 따른 쏠라 타워의 집열판을 개략적으로 나타내는 사시도.Figure 4 is a perspective view schematically showing a heat collecting plate of the solar tower according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1: 집열판 및 집열판 흡수기 결합 모습 10: 집열판1: Combined heat sink and collector plate absorber 10: Heat collector

20: 바이패스 라인 30: 집열판 흡수기20: bypass line 30: collector plate absorber

30a: 결합부30a: coupling part

본 발명은 태양열 에너지의 집열판을 포함하는 쏠라 타워에 관한 것으로서, 태양열 에너지를 흡수하여 수축과 팽창을 반복함에 따라 집열판에 크랙(crack) 및 뒤틀림 등 집열판 재질의 파손을 초래하게 되는데, 집열판 일측 외부에 집열판 측면 형상에 대응되는 형상의 집열판 흡수기를 구비하여 열팽창에 의한 크랙 및 뒤틀림 등을 방지할 수 있는 쏠라 타워용 집열판 흡수기에 관한 것이다.The present invention relates to a solar tower including a solar heat collecting plate, which absorbs solar energy and causes contraction and expansion of the heat collecting plate material such as cracks and distortions in the heat collecting plate as the contraction and expansion are repeated. The present invention relates to a solar tower collector absorber having a collector plate absorber having a shape corresponding to the side surface of the collector plate and preventing cracks and warpage due to thermal expansion.

일반적으로, 태양은 5762K의 유효 흑체로서 태양 표면은 6.25×107W/㎡의 에너지를 방출하고 있고 지구와 태양 사이의 확장 각도는 0.27°를 가지므로 지구 대기권 밖에 도달하는 일사량은 1370W/㎡ 정도이며, 청명일에 지구에 도달하는 직달 일사량은 800~1000W/㎡ 정도가 된다.In general, the sun is an effective black body of 5762K, the surface of the sun emits energy of 6.25 × 107 W / ㎡, the expansion angle between the Earth and the sun is 0.27 °, the amount of solar radiation reaching outside the Earth's atmosphere is about 1370 W / ㎡, The amount of direct solar radiation reaching the earth on Cheongmyeong Day is about 800 ~ 1000W / ㎡.

상기와 같은 태양열 에너지를 그대로 사용하기에는 에너지 밀도가 너무 낮기 때문에 태양열 에너지로부터 고온을 얻기 위해서는 반드시 태양의 위치를 추적하여 밀도가 낮은 태양광을 집광하므로써 태양열 에너지의 밀도를 높여 주어야 한다.Since the energy density is too low to use such solar energy as it is, in order to obtain high temperature from the solar energy, the density of the solar energy must be increased by concentrating the low-density sunlight by tracking the position of the sun.

태양광의 집광 방식은 집광된 태양광의 형태에 따라 선형 집광과 점형 집광의 두 가지 방식으로 구분될 수 있으며, 선형 집광 방식은 년중 변화하는 태양의 고도각 중에서 가장 집광 효율이 좋은 고도각에 대한 집광 장치의 각도를 고정시킨 상태에서 태양의 방위각을 따라 동-서의 1축으로만 태양을 추적하는 방법으로서, 그 대표적인 장치로는 피티씨(Parabolic Trough Concentrator, PTC)형 집광기를 들 수가 있다.The condensing method of solar light can be classified into two methods, linear condensing and point condensing according to the condensed form of solar light. Condensing device for the high condensing angle with the most efficient condensing angle of the sun during the year As a method of tracking the sun only along one axis of the east-west along the azimuth angle of the sun with a fixed angle of, the representative device is a Parabolic Trough Concentrator (PTC) type light collector.

그리고, 점형 집광 방식은 태양의 고도각과 방위각을 동시에 정확히 추적하는 2축 태양 추적 장치로서 접시형, 파워 타워(power tower)형, 헬리오스탯(heliostat)형, 태양로 등이 대표적인 장치들이다.Point condensing is a two-axis solar tracking device that accurately tracks the altitude and azimuth of the sun at the same time, such as dish type, power tower type, heliostat type, and solar furnace.

여기서 헬리오스탯(heliostat)형은 도 1의 사진에서와 같이, 쏠라 타워(solar tower) 중앙의 타워로 헬리오스탯이라는 반사판을 이용하여 태양광을 집중함으로써 그에 따른 태양열 에너지를 사용하는 태양열 발전의 한 형태이다.Here, the heliostat type is a form of solar power generation that uses solar energy by concentrating sunlight by using a reflector called a heliostat as a tower in the center of a solar tower, as shown in the photo of FIG. 1.

이 헬리오스탯형 태양열 발전의 경우, 태양열 발전을 하기에는 구름이 적고 태양광이 강한 지역이 적합하다. 예를 들면, 사막이 최적지라고 할 수 있다.In the case of this heliostat type solar power generation, an area with little cloud and strong sunlight is suitable for solar power generation. For example, the desert is the best place.

한 여름 사막의 기온은 정오에는 35℃ ~ 50℃ 정도이고, 일몰시 기온이 급격하게 낮아진다. 따라서 정오시 집열판의 온도는 헬리오스탯에 의해 집광된 태양열 에너지로 인해 1000℃ 이상으로 올라가게 되고, 일몰 후에는 주변의 온도까지 급감하게 된다.The temperature of the desert in mid-summer is around 35 ℃ to 50 ℃ at noon, and the temperature drops sharply at sunset. Therefore, at noon, the temperature of the heat collecting plate rises above 1000 ° C. due to the solar energy collected by the heliostat, and after sunset, the temperature drops rapidly to the surrounding temperature.

이와 같은 급격한 온도 변화로 인하여 집열판은 태양열 에너지를 흡수함에 따라 팽창하게 되고, 일몰 후 온도의 급감에 의해 수축하게 되는데, 이러한 수축과 팽창을 반복함에 따라 집열판은 크랙(crack) 및 뒤틀림 등과 같은 재질의 파손을 초래하게 된다.Due to such a rapid temperature change, the heat collecting plate expands as it absorbs solar energy and contracts by sudden decrease in temperature after sunset. As the heat shrinking and expansion is repeated, the heat collecting plate is made of materials such as cracks and distortions. It will cause damage.

그리고, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 일반적인 쏠라 타워(solar tower)에 설치되어 오던 집열판(100)은 아우터 케이스(110) 사이에는 물이나 기타 다른 작동 유체가 흐를 수 있는 다수의 바이패스 라인(120)이 구비되어 이루어진다.2 and 3, the heat collecting plate 100, which has been installed in a general solar tower, has a plurality of bypasses through which water or other working fluids may flow between the outer case 110. Line 120 is provided.

이는 쏠라 타워의 타워 주변에 설치되어 있는 반사판인 헬리오스탯에서 태양광을 반사하면 타워의 상단에 있는 집열판(100)에 태양광이 집중되어 집광하게 되는데, 이때 집광된 태양열 에너지를 이용하여 발생된 증기를 파워 플랜트로 보냄으로써 전기가 생산되는 것이다.This reflects sunlight from the heliostat, a reflector installed around the tower of the solar tower, and concentrates the sunlight on the heat collecting plate 100 at the top of the tower. At this time, steam generated by using the concentrated solar energy is collected. By sending it to a power plant, electricity is produced.

이때, 발생된 증기는 바이패스 라인(120)을 통해 이동하게 된다. At this time, the generated steam is moved through the bypass line 120.

따라서, 타워(tower)에 고정되어 있는 상태로 지속되므로, 지속적인 수축과 팽창이 반복될 경우 집열판은 상기와 같은 문제점이 발생하게 됨은 자명한 일이다.Therefore, since it is fixed in the tower (tower) state, it is obvious that the heat collecting plate will cause the above problems if the continuous contraction and expansion are repeated.

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 집열판 일측 외부에 집열판 측면 형상에 대응되는 형상의 집열판 흡수기를 구비하여 열팽창에 의한 크랙 및 뒤틀림 등을 방지할 수 있는 쏠라 타워용 집열판 흡수기를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the present invention is provided with a collector plate absorber having a shape corresponding to the side surface of the collector plate on one side of the collector plate to prevent cracks and distortion due to thermal expansion collector plate absorber for solar tower. The purpose is to provide.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 태양열 에너지의 집열판을 포함하는 쏠라 타워에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양열 에너지를 흡수하여 수축과 팽창을 반복함에 따라 집열판에 크랙(crack) 및 뒤틀림 등 집열판 재질의 파손을 초래하게 되는데, 집열판 일측 외부에 집열판 측면 형상에 대응되는 형상의 집열판 흡수기를 구비함으로써 이러한 집열판의 열팽창에 의해 야기되는 크랙 및 뒤틀림 등을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object relates to a solar tower including a heat collecting plate of solar energy, and more specifically, the heat collecting plate material such as cracks (crack) and warp in the heat collecting plate by repeating the contraction and expansion by absorbing the solar energy In order to cause breakage, a collector plate absorber having a shape corresponding to the side surface of the collector plate is provided on one side of the collector plate to prevent cracks and warpage caused by thermal expansion of the collector plate.

집열판 흡수기는 집열판의 측면 형상에 대응되는 형상으로 형성하는 것을 특징으로 한다.The heat collecting plate absorber may be formed in a shape corresponding to the side shape of the heat collecting plate.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 예시도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 쏠라 타워의 집열판을 개략적으로 나타내는 사시도이다.Figure 4 is a perspective view schematically showing a heat collecting plate of the solar tower according to the present invention.

본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이, 태양열 에너지의 집열판(1)을 포함하는 쏠라 타워에 있어서, 상기 집열판(1)의 열팽창에 의해 발생하는 크랙(crack)을 방지하기 위해 내측에 관통 형상의 결합부(30a)가 형성된 집열판 흡수기(30)가 상기 집열판(1)의 일측 외부에 바람직하게 구비된다.As shown in FIG. 4, in the solar tower including the solar heat collecting plate 1, the present invention has a penetrating shape therein to prevent cracking caused by thermal expansion of the heat collecting plate 1. The heat collecting plate absorber 30 having the coupling part 30a is preferably provided outside one side of the heat collecting plate 1.

따라서, 여름철 한낮의 더운 날씨에는 상기 집열판(1)이 팽창되고, 일몰 후 상기 집열판(1)이 수축됨으로써, 상기 집열판(1)의 부피가 상대적으로 일출 후에는 집열에 의해 커지고, 일몰 후에는 작아지게 되는데, 이러한 상기 집열판(1)의 부피의 변화는 상기 집열판(1)의 일측과 대응되는 형상으로 형성된 상기 집열판 흡수기(30)의 결합부(30a) 내에서 바람직하게 이루어지게 된다.Therefore, the heat collecting plate 1 is expanded in the hot weather during the summer day and the heat collecting plate 1 is contracted after sunset, so that the volume of the heat collecting plate 1 is relatively increased by the heat collecting after sunrise and small after sunset. The change in volume of the heat collecting plate 1 is preferably made in the coupling portion 30a of the heat collecting plate absorber 30 formed in a shape corresponding to one side of the heat collecting plate 1.

특히, 일출 후 태양열 에너지가 오랜 시간 조사되는 사막 지역에서의 쏠라 타워에서의 집열판(1)의 파손이 가장 빈번히 발생하게 되는데, 이러한 사막 지역에서의 태양열 발전 시스템 내 상기 집열판(1)에 상기 집열판 흡수기(30)를 구비할 경우, 상기 집열판(1)의 파손을 미연에 방지할 수 있어 파손된 집열판의 교체에 따른 비용을 현저히 절감할 수 있다.In particular, breakage of the heat collecting plate 1 in the solar tower in the desert area where the solar energy is irradiated for a long time after sunrise occurs most frequently, and the heat collecting plate absorber in the heat collecting plate 1 in the solar power generation system in such a desert area occurs. When provided with 30, the damage of the heat collecting plate 1 can be prevented in advance, thereby significantly reducing the cost of replacing the damaged heat collecting plate.

이때, 상기 집열판 흡수기(30)의 결합부(30a) 형상은 상기 집열판(1)의 일측 외부 형상보다 크게 형성하되, 상기 집열판(1)의 팽창율을 고려하여 팽창 상태의 상기 집열판(1)의 크기와 거의 동일하게 형성하는 것이 바람직하다.At this time, the shape of the coupling portion (30a) of the heat collecting plate absorber 30 is formed larger than the outer shape of one side of the heat collecting plate 1, the size of the heat collecting plate 1 in the expanded state in consideration of the expansion ratio of the heat collecting plate (1). It is preferable to form almost the same as.

따라서, 본 발명에 따른 열팽창에 의한 크랙 방지를 위한 쏠라 타워용 흡수기는 태양열 에너지의 집열판을 포함하는 쏠라 타워에 관한 것으로서, 태양열 에너지를 흡수하여 수축과 팽창을 반복함에 따라 집열판에 크랙(crack) 및 뒤틀림 등 집열판 재질의 파손을 초래하게 되는데, 집열판 일측 외부에 집열판 측면 형상에 대응되는 형상의 집열판 흡수기를 구비함으로써 이러한 집열판의 열팽창에 의해 야기되는 크랙 및 뒤틀림 등을 방지할 수 있어, 집열판 파손에 따른 추가적인 비용을 절감할 수 있으며, 사막 등과 같은 지역에 구비되는 것이 더욱 바람직하다.Accordingly, the solar tower absorber for preventing cracks due to thermal expansion according to the present invention relates to a solar tower including a solar heat collecting plate, which absorbs solar energy and repeats contraction and expansion, thereby causing cracks in the heat collecting plate. It causes damage to the heat collecting plate material such as warping. By collecting a heat collecting plate absorber having a shape corresponding to the side surface of the heat collecting plate on one side of the heat collecting plate, it is possible to prevent cracks and warpage caused by thermal expansion of the heat collecting plate. Additional costs can be reduced, and it is more desirable to be provided in areas such as deserts.

이상에서는 살펴본 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위내에 기재된 범주내에서 적 절하게 변경이 가능할 것이다.As described above, although the preferred embodiment of the present invention has been described by way of example, the scope of the present invention is not limited to this specific embodiment, and those skilled in the art will be described in the claims of the present invention. Appropriate changes may be made within the category.

본 발명은 집열판 일측 외부에 집열판 측면 형상에 대응되는 형상의 집열판 흡수기를 구비함으로써, 태양열 에너지를 흡수하여 수축과 팽창을 반복함에 따라 집열판의 열팽창에 의해 야기되는 크랙 및 뒤틀림 등을 방지할 수 있어, 파손된 집열판에 따른 추가적인 비용을 절감시킬 수 있으며, 사막 등과 같이 고온 지역에 설치된 태양열 발전 시스템의 집열판에 구비함으로써 더욱 큰 효과를 기대할 수 있다.The present invention is provided with a heat collecting plate absorber having a shape corresponding to the side of the heat collecting plate side on the outside of the heat collecting plate, it is possible to prevent the cracks and distortion caused by thermal expansion of the heat collecting plate by absorbing solar energy and repeating contraction and expansion, The additional cost of the damaged heat collecting plate can be reduced, and a greater effect can be expected by providing the heat collecting plate of the solar power generation system installed in a high temperature region such as a desert.

Claims (2)

쏠라 타워에 구비되는 태양열 에너지의 집열판(1)에 있어서,In the solar heat collecting plate (1) provided in the solar tower, 상기 집열판(1)의 열팽창에 의해 발생하는 크랙을 방지하기 위해 상기 집열판(1)의 일측 외부에 설치되는 집열판 흡수기(30)를 더 포함하되, 상기 집열판 흡수기(30)의 내측에 형성된 관통 형상의 결합부(30a)가 상기 집열판(1)의 측면 형상에 대응되는 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 열팽창에 의한 크랙 방지를 위한 쏠라 타워용 집열판.In order to prevent cracks caused by thermal expansion of the heat collecting plate (1) further includes a heat collecting plate absorber (30) installed on one side of the heat collecting plate (1), the through-shaped formed inside the heat collecting plate absorber (30) Combined portion 30a is a solar tower heat collecting plate for preventing cracks due to thermal expansion, characterized in that formed in a shape corresponding to the side shape of the heat collecting plate (1). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 집열판 흡수기(30)의 결합부(30a)가 상기 집열판(1)이 열팽창 상태일 때의 상기 집열판(1)의 측면 형상에 대응되는 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 열팽창에 의한 크랙 방지를 위한 쏠라 타워용 집열판.The coupling part 30a of the heat collecting plate absorber 30 is formed in a shape corresponding to the side shape of the heat collecting plate 1 when the heat collecting plate 1 is in a thermal expansion state. Heat collector for tower.
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