KR101007230B1 - Photovoltaic system using kite - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양전지 모듈을 연의 적어도 일면에 설치하고 바람을 이용하여 연을 높은 상공에 띄우고 연에 설치된 수평플랩과 수직플랩을 이용하여 연의 자세를 조절함으로써 태양전지 모듈이 태양광을 최대로 받도록 하며 고공의 저온상태에서 태양광 발전효율을 극대화시키는 발전 시스템에 관한 것이다.The present invention is to install the solar cell module on at least one side of the kite and float the kite in the high air by using the wind and adjust the attitude of the kite using the horizontal flap and vertical flap installed in the kite so that the solar cell module receives the maximum sunlight. The present invention relates to a power generation system that maximizes photovoltaic power generation efficiency at high temperatures and low temperatures.
세계 각국에서는 인류의 생존 문제에 직결된 지구 온난화의 주 원인인 이산화탄소의 배출을 줄이기 위하여 많은 노력을 기울이고 있다. 이를 위해서는 화석연료의 사용을 최소화하고 풍력, 태양광, 조력 등 자연에너지를 최대한 이용하여야 한다. Many countries around the world are working hard to reduce carbon dioxide emissions, the main cause of global warming, which is directly linked to the survival of humankind. To this end, it is necessary to minimize the use of fossil fuels and make the most of natural energy such as wind, solar power and tidal power.
이 가운데서 태양광 발전은 무한정으로 무공해의 햇빛을 이용하여 전기를 생산하는 첨단기술이다. 따라서 태양이 비치는 곳이면 어디든지 설치하여 발전이 가능하고, 대기 오염이나 소음, 진동 등의 공해가 전혀 없다. 따라서 풍력 발전과 더불어 태양광 발전이 급속도로 확산되고 있다.Among these, photovoltaic power generation is a cutting-edge technology that uses electricity without pollution to produce electricity indefinitely. Therefore, it can be installed anywhere where the sun shines, and there is no pollution such as air pollution, noise, or vibration at all. Therefore, solar power generation is rapidly spreading along with wind power generation.
일반적으로 태양광은 에너지 밀도가 낮아서 다량의 태양전지 모듈을 사용해야 한다. 따라서 넓은 면적의 설치 공간이 필요하며, 이로 인해서 넓은 임야나 자 연환경을 훼손시키는 문제를 야기하기도 한다. 그리고 지상에서는 구름이나 안개 등 날씨의 영향을 많이 받아서 태양광 에너지 밀도가 낮으며 지표면에서의 고온으로 인해서 발전효율이 낮다.In general, solar light has a low energy density, so a large amount of solar cell modules must be used. Therefore, a large area of installation is required, which may cause a problem of damaging a large forest or a natural environment. In addition, due to the effects of the weather such as clouds and fog on the ground, the solar energy density is low, and the power generation efficiency is low due to the high temperature on the ground.
따라서 설치 장소에 제한이 없고 날씨 영향이 거의 없으며 저온 상태를 유지하여 높은 가동율과 효율을 확보할 수 있으며 제작비가 적게 들고 제어가 용이한 새로운 형태의 태양광 발전시스템을 모색할 필요가 있다 할 것이다.Therefore, it is necessary to search for a new type of photovoltaic power generation system that can be installed in a limited place, has little weather effect, maintains low temperature, ensures high operation rate and efficiency, and is low in production cost and easy to control.
상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 한 방법으로서, 본 발명의 목적은 연의 양력을 이용하여 태양전지 모듈을 지상 약 2km 상공에 올려서 구름과 안개의 영향이 거의 없으며 저온 상태에서 연중 태양광을 최대한 이용하여 발전 가능하도록 함으로써 저가의 비용으로 고효율 발전이 가능한 친환경적인 태양광 발전장치를 제공하는 데 있다.As one method for solving the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to raise the solar cell module about 2km above the ground using the lift of the kite, and there is little effect of clouds and fog, and maximizes the use of sunlight during the year at low temperatures. It is to provide an eco-friendly photovoltaic device capable of generating high efficiency at low cost by enabling power generation.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양광 발전장치 구성은, 연의 풍향 변화에 따른 연의 방향과 자세를 제어하는 플랩을 이용한 제어장치와, 상기 연 후면에 설치되고 유연성 재질의 박막필름 태양전지를 사용한 태양전지 모듈과, 상기 태양전지 모듈이 탑재된 상기 연을 지상으로부터 1.5km 내지 2.5km 높이로 올리고 내리는데 사용하는 권선장치를 포함하며, 상기 태양전지 모듈에서 생산된 전기를 연줄과 나란하게 설치한 전선을 통하여 지상으로 송전하는 것을 특징으로 한다.The solar cell apparatus configuration according to the present invention for achieving the above object, the control device using a flap for controlling the direction and attitude of the kite according to the change in the wind direction of the kite, and installed on the rear of the kite thin film film solar A solar cell module using a battery, and a winding device for raising and lowering the kite on which the solar cell module is mounted to a height of 1.5km to 2.5km from the ground, and parallel to the string of electricity produced by the solar cell module It is characterized by the transmission to the ground through the wire installed.
또한, 상기 제어장치는 수평플랩과 수직플랩 및 구동모터로 구성하고, 상기 플랩은 축을 중심으로 회전 가능하도록 한 것을 특징으로 한다. In addition, the control device is composed of a horizontal flap, a vertical flap and a drive motor, characterized in that the flap is rotatable about an axis.
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또한, 상기 권선장치는 회전좌대 위에 설치하여 풍향의 변화에 따른 상기 연의 방향 전환이 가능하도록 회전이 가능하게 한 것을 특징으로 한다.In addition, the winding device is installed on the rotating seat is characterized in that the rotation is possible to change the direction of the kite according to the change in the wind direction.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 연을 이용한 태양광 발전시스템 구성 시에는 2km 정도의 상공에서 에너지 밀도가 높은 태양광과 저온 환경을 이용하여 발전효율을 높일 수 있으며 태풍 시나 보수 시를 제외하고는 전력을 공급할 수 있어서 매우 효율적이다. As described above, when constructing a photovoltaic power generation system using a kite according to the present invention can increase the power generation efficiency by using a solar energy and a low temperature environment with high energy density in the air of about 2km, except during typhoons or maintenance It is very efficient because it can supply power.
그리고 제작과 설치 비용 및 소요 면적이 매우 적어서 어디든지 설치가 용이한 친환경적인 발전기로서 연료절감과 이산화탄소 배출량 감소에 크게 기여할 수 있는 효과를 가진다.In addition, it is an eco-friendly generator that can be easily installed anywhere due to the very low production and installation costs and required area, which can greatly contribute to fuel reduction and carbon dioxide emission reduction.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 연을 사용한 연-태양광발전시스템을 나타낸 도면, 도 2는 본 발명에 따른 연의 수평자세를 조절하는 수평플랩을 나타낸 도면, 도 3은 본 발명에 따른 연의 수직자세를 조절하는 수직플랩을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a kite-photovoltaic power generation system using a kite according to the present invention, FIG. 2 is a view showing a horizontal flap for adjusting a horizontal posture of a kite according to the present invention, and FIG. 3 is a vertical posture of a kite according to the present invention. It is a figure which shows the vertical flap to adjust.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 연-태양광 발전 시스템(100)의 구성을 살펴보면, 크게는 연(200)과 태양전지 모듈(300) 및 권선장치(400)로 구성된다.As shown in Figure 1, looking at the configuration of the soft-solar
이하, 연-태양광 발전시스템의 각 구성에 대하여 세부적으로 각각 나누어 설명한다.Hereinafter, each configuration of the soft-solar power generation system will be described in detail.
먼저, 연(200)에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 따른 연(200)은 대략 사각 형상의 판넬 형태로 구성하되 가벼우면서도 바람이나 외부 환경에 적응성이 강한 유연성 재질로 구성하며, 상기 태양전지 모듈(300)을 적어도 일면에 부착하여 상공으로 띄우는 역할을 한다. First, the
이 경우, 상기 태양전지 모듈(300)은 전기를 생산하기 위한 활성층으로 유연성 재질의 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 이는, 쉽게 깨지지 않고 모양 변형이 가능하도록 하여 돔 형태나 물결 무늬 등 다양한 형상의 태양광 발전시스템 구성이 가능하게 하고 구조물에 바로 접착할 수 있도록 하기 때문에 별도의 구조물이 불필요하게 한다.In this case, it is preferable that the
이렇게, 태양전지 모듈(300)을 이용하는 경우 별도의 배선 공사 생략이 가능하므로 시공이 간편하다는 장점을 가지고 있다. 한편, 이러한 태양전지 모듈(300)을 이용한 태양광 에너지 발생 장치는 이미 일반적으로 공지되어 있으므로, 태양광 발전 시스템 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Thus, in the case of using the
이 경우, 태양광을 많이 받을 수 있도록 상기 연의 방향을 조절해 주기 위하여 수평플랩(210)과 수직플랩(220)을 설치하며, 상기 플랩(210, 220)은 축을 중심으로 회전하며 축은 플랩 구동모터(230)에 의해서 구동된다. In this case, the
즉, 다양한 형상인 연(200)의 풍향 변화에 따른 연(200)의 방향과 자세를 제어하는 플랩(210, 220)을 이용한 제어장치를 구성하는데, 상기 연(200) 일면의 모서리에는 하나 이상의 수평플랩(210)을 설치하고 상기 연(200)의 좁은 폭 중앙 대향 측부에 수직플랩(220)을 설치한다. That is, a control
상기 연(200)은 지상으로부터 1.5km 내지 2.5km 범위에서 움직임이 가능하도록 높이를 조절하고, 이 경우 2.0 km로 하여 연을 띄워 놓는 것이 바람직하다.The
이어서, 본 발명에 따른 권선장치(400)를 설명하면 다음과 같다. 상기 권선장치(400)는 연(200)과 태양전지 모듈(300)을 지상으로부터 소정의 높이까지 올리고 내리는 연줄(410)과, 송전용 전선(420) 및 플랩 구동모터 제어용 전선(430)을 감고 풀 때에 사용하는데, 이 경우 연(200)에 작용하는 힘을 충분히 견딜 수 있는 인장력을 가지도록 함이 바람직하다. Next, the
그리고 바람의 방향에 따라서 상기 권선장치(400)가 회전할 수 있도록 회전좌대 위에 설치되도록 하고 있다. 즉, 바람 방향의 유동적인 변동에 따라 연의 높이 및 위치 제어를 위해 권선장치(400)의 감는 방향을 용이하게 조절 가능하도록 회전좌대(405) 위로 설치한 것이다.And it is to be installed on the rotation seat so that the
한편, 상기 연줄(410)은 지상의 전력조절장치(450)에 연결되는 송선용전선(420), 플랩 구동모터 제어장치(440)에 연결되는 플랩 구동모터 제어용 전선(430)과 나란하게 하여 구성하고 있다. On the other hand, the
이에 따라서 상기 태양전지 모듈(300)에 집광된 태양 에너지를 이용하여 생산된 전기는 상기 연줄(410) 및 송선용전선(420)을 따라서 전력조절장치(450)로 송 신되며, 상기 전력조절장치(450)를 이용하여 원하는 만큼의 전력을 이용하게 된다. Accordingly, the electricity produced using the solar energy focused on the
그리고 플랩 구동모터 제어장치(440)는 기상 변화 및 풍향 변동에 따라 상기 플랩(210, 220)을 일정 각도만큼 비스듬하게 플랩(210, 220)의 수평축 및 수직축 기준으로 조절 가능하도록 하는데 이를 위하여, 상기 연줄(410)과 나란하게 연결하도록 함이 바람직하다.
본 발명에서 연(200)의 크기(면적)는 100m2이고, 연줄(410)은 인장강도가 3.5톤, 직경이 11mm인 등산용 로우프(자일)를 사용하며, 송전용 전선(420)은 380V용 전선(0.0225kg/1m)을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 연줄(410)은 아라미드섬유계통의 슈퍼섬유도 가능하다.In addition, the flap
In the present invention, the size (area) of the
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 연(200)을 이용한 태양광 발전시스템(100) 에서는, 연의 일면에 박막필름 태양전지 등을 사용한 태양전지 모듈(300)이 설치되어, 수평플랩(210)과 수직플랩(220) 및 구동모터(230)에 의하여 연의 자세를 제어할 수 있게 함으로써, 태양광을 이용한 발전이 효율적으로 이루어지도록 하고 지상으로 송전할 수 있도록 하였음을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, in the photovoltaic
As described above, in the detailed description of the present invention has been described with respect to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications without departing from the scope of the present invention Of course this is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the equivalents as well as the claims to be described later.
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도 1은 본 발명에 따른 연-태양광 발전시스템을 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 연의 수평자세를 조절하는 수평플랩을 나타낸 도면1 is a view showing a soft-solar power generation system according to the present invention
Figure 2 is a view showing a horizontal flap for adjusting the horizontal posture of the kite in accordance with the present invention
도 3은 본 발명에 따른 연의 수직자세를 조절하는 수직플랩을 나타낸 도면3 is a view showing a vertical flap for adjusting the vertical posture of the kite according to the present invention;
*** 도면의 주요 부분에 대한 설명 ****** Description of the main parts of the drawing ***
100 : 연-태양광발전시스템 200 : 연100: lead-photovoltaic power generation system 200: lead
210 : 수평플랩 220 : 수직플랩210: horizontal flap 220: vertical flap
230 : 플랩 구동모터 300 : 태양전지모듈230: flap drive motor 300: solar cell module
400 : 권선장치 410 : 연줄400: winding device 410: string
420 : 송전용 전선 430 : 플랩 구동모터 제어용 전선420: transmission wire 430: flap drive motor control wire
440 : 플랩 구동모터 제어장치 450 : 전력조절장치 440: flap drive motor control device 450: power regulator
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