KR101090514B1 - Cogeneration system using solar cell - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A cogeneration system is provided to increase the efficiency of a solar cell by arranging a gas layer on the top of a solar cell. CONSTITUTION: A solar cell(10) is composed in order to collect solar energy. An adiabatic layer(20) is arranged on the lower part of the solar cell. A gas layer(30) is arranged on the upper part of the solar cell. A power generator(50) includes a glass cover(40) which is arranged at the upper part of the gas layer. A gas circulation part is connected to the gas layer of the power generator and circulates gas.

Description

태양광을 이용한 열병합 시스템 {COGENERATION SYSTEM USING SOLAR CELL}Cogeneration system using solar light {COGENERATION SYSTEM USING SOLAR CELL}

본 발명은 본 발명은 태양열을 이용하여 에너지를 생성하는 열병합 시스템에 관한 것으로서, 태양광 셀에 가스층을 배치함으로써 태양광 셀의 효율을 증대시킬 뿐만 아니라 가스 층에 전달된 에너지를 이용하는 것이 가능한 열병합 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a cogeneration system for generating energy by using solar heat, and by arranging a gas layer in a solar cell, a cogeneration system capable of using not only the efficiency of the solar cell but also utilizing the energy delivered to the gas layer. It is about.

일반적으로 태양광 집광장치는 태양에서 방출된 빛을 모아 이를 전기 또는 열에너지로 전환시킬 수 있도록 집광시켜 주기 위한 장치이다. 이러한 태양광 집광장치는 태양광 셀이 태양과 마주보도록 설치하여 집광 가능하도록 구성된다.In general, the solar light collecting device is a device for collecting the light emitted from the sun to condense it into electricity or heat energy. The solar light collecting device is configured to be condensed by installing a solar cell facing the sun.

특히, 태양광셀은 태양의 빛이 진행하는 방향에 대하여 수직으로 설치되어야 그 집광효율을 최대로 높일 수 있다.In particular, the photovoltaic cell must be installed perpendicularly to the direction of the light of the sun to maximize its light collection efficiency.

이러한 태양광 집광장치는, 가정이나 소형 건물 등에 설치하는 경우, 태양광 셀을 고정시켜서 사용하는 방법과 이동 가능하도록 설치하여 사용하는 방법이 있다. Such a solar light collecting device has a method of fixing and using a solar cell and a method of installing and using the solar cell when installed in a home or a small building.

이와 같이 태양광 셀을 이용하여 태양 에너지를 모으는 경우, 일반적으로 태양광 셀과 태양광 셀 하부에 설치되는 단열층 등으로 구성된다.When solar energy is collected using the solar cell as described above, the solar cell is generally composed of a solar cell and a heat insulation layer disposed under the solar cell.

이와 같은 종래의 태양광 셀 모듈의 경우에는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하고 이를 다시 열에너지 등으로 변환하여 온수 등으로 이용하게 된다. In the conventional solar cell module as described above, the solar energy is converted into electrical energy and then converted into thermal energy to be used as hot water.

즉, 종래의 태양광 셀 모듈의 경우에는 태양 에너지를 전기 에너지로만 변환한 후 다른 형태의 에너지로 이용할 수 있는 문제점이 있었다.That is, in the conventional solar cell module, there is a problem in that solar energy is converted into electrical energy only and then used as another form of energy.

또한, 태양광 셀이 태양에 직접적으로 노출되기 때문에 태양광 셀의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.
In addition, there is a problem in that the life of the solar cell is shortened because the solar cell is directly exposed to the sun.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래의 태양광 셀 모듈과는 달리 태양 에너지를 전기 에너지 뿐만 아니라 열 에너지로도 동시에 이용할 수 있는 열병합 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a cogeneration system capable of simultaneously using solar energy as heat energy as well as electrical energy, unlike conventional solar cell modules.

또한, 본 발명은 가스층을 구비함으로써 태양광 셀이 태양에 직접적으로 노출되는 것을 방지하고 태양광 셀의 수명을 증대시키는 것이 가능한 태양광을 이용한 열병합 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a cogeneration system using sunlight that can prevent a solar cell from being directly exposed to the sun and increase the life of the solar cell by providing a gas layer.

아울러, 본 발명은 가정 등에서 전기, 온수 등을 효율적으로 사용하는 것이 가능한 태양광을 이용한 열병합 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In addition, an object of the present invention is to provide a cogeneration system using solar light that can efficiently use electricity, hot water and the like at home.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 태양열을 이용하여 에너지를 생성하는 열병합 시스템에 있어서, 상기 열병합 시스템은, 태양 에너지를 집열하도록 구성된 태양광셀, 상기 태양광셀 하부에 배치되는 단열층, 상기 태양광셀 상부에 배치되고 내부는 기체 성분으로 충진된 가스층, 상기 가스층 상부에 배치되는 유리 커버를 구비하는 전기 발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the present invention provides a cogeneration system for generating energy using solar heat, the cogeneration system, a solar cell configured to collect solar energy, a heat insulation layer disposed below the solar cell, the solar It is characterized in that it comprises an electricity generating unit having a gas layer which is disposed above the optical cell and filled with a gas component, and a glass cover disposed above the gas layer.

이때, 상기 전기 발생부의 가스층과 연결되어 가스가 순환하도록 구성된 가스 순환부, 상기 가스 순환부와 열을 교환하도록 증류수가 순환하는 증류수 순환부로 구성된 열교환기를 더 포함하는 것이 바람직하다. In this case, it is preferable to further include a heat exchanger comprising a gas circulation unit connected to the gas layer of the electricity generating unit to circulate gas, and a distilled water circulation unit circulating distilled water to exchange heat with the gas circulation unit.

이때, 상기 가스층에 충진된 가스는 프레온 가스인 것이 더욱 바람직하다.
At this time, the gas filled in the gas layer is more preferably a freon gas.

본 발명의 구성에 의하면, 종래의 태양광 셀 모듈과는 달리 태양 에너지를 전기 에너지뿐만 아니라 열 에너지로도 동시에 이용할 수 있는 것이 가능하게 된다. According to the configuration of the present invention, unlike conventional solar cell modules, it is possible to simultaneously use solar energy as heat energy as well as electrical energy.

또한, 본 발명의 구성에 의하면 태양광 셀이 태양에 직접적으로 노출되는 것을 방지하고 태양광 셀의 수명을 증대시키는 것이 가능하게 된다. Further, according to the configuration of the present invention, it is possible to prevent the solar cell from being directly exposed to the sun and to increase the life of the solar cell.

아울러, 가정 등에서 전기, 온수 등을 효율적으로 사용하는 것이 가능하게 된다.
In addition, it is possible to efficiently use electricity, hot water, and the like at home.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광을 이용한 열병합 시스템에 있어서 전기 발생부를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광을 이용한 열병합 시스템에 있어서 가스 순환부를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광을 이용한 열병합 시스템의 구성을 도시한 도면.1 is a cross-sectional view showing an electricity generating unit in a cogeneration system using sunlight according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view showing a gas circulation in the cogeneration system using sunlight according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing the configuration of a cogeneration system using sunlight according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 실시예는 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art, the following examples may be modified in various other forms, the scope of the present invention Is not limited to the following examples.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광을 이용한 열병합 시스템은 전기 및 온수를 동시에 생산 가능하도록 구성된다.As shown in Figures 1 to 3, the cogeneration system using solar according to the present invention is configured to be able to produce electricity and hot water at the same time.

이를 구체적으로 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광을 이용한 열병합 시스템은 전기 발생부(50)를 구비한다.Specifically, as shown in FIG. 1, the cogeneration system using sunlight according to the present invention includes an electricity generating unit 50.

전기 발생부(50)는 태양광 셀(10), 단열층(20), 가스층(30), 유리 커버(40)를 포함한다.The electricity generation unit 50 includes a solar cell 10, a heat insulating layer 20, a gas layer 30, and a glass cover 40.

태양광 셀(10)은 태양 에너지를 집열하도록 구성되며, 집열된 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하게 된다. 이와 같이 전기 발생부(50)의 태양광 셀(10)에 의해 생성된 전기는 다양한 형태로 이용 가능하게 된다.The solar cell 10 is configured to collect solar energy, and converts the collected solar energy into electrical energy. As such, the electricity generated by the photovoltaic cell 10 of the electricity generator 50 may be used in various forms.

태양광 셀(10) 하부에는 단열층(20)이 배치된다. 단열층(20)은 태양광 셀(10)의 온도가 상승하여 효율이 저하되는 것을 방지하도록 태양광 셀(10) 하부에 배치된다. The heat insulation layer 20 is disposed under the solar cell 10. The heat insulation layer 20 is disposed under the photovoltaic cell 10 to prevent the temperature of the photovoltaic cell 10 from rising and the efficiency thereof decreases.

태양광 셀(10) 상부에는 가스층(30)이 배치된다. 가스층(30) 내부는 기체 성분으로 충진되어 있으며, 태양광은 가스층(30)을 거쳐 태양광 셀(10)에 도달하게 된다. The gas layer 30 is disposed on the solar cell 10. The inside of the gas layer 30 is filled with a gas component, and the sunlight reaches the solar cell 10 through the gas layer 30.

단열층(20)을 태양광 셀(10) 하부에 배치하고 가스층(30)을 상부에 배치함으로써 태양광 셀(10)의 단열을 증대시키고 효율도 향상시킬 수 있게 된다. 아울러 태양광 셀(10)의 수명도 증대시키는 효과도 있다.By arranging the heat insulation layer 20 under the solar cell 10 and arranging the gas layer 30 thereon, the heat insulation of the solar cell 10 may be increased and the efficiency may be improved. In addition, there is an effect of increasing the life of the solar cell (10).

이와 더불어, 태양광이 가스층(30)을 거쳐 태양광 셀(10)에 도달함으로써 가스층(30)에 태양 에너지가 전달되고 온도는 상승하게 된다.In addition, the solar light reaches the solar cell 10 through the gas layer 30, so that solar energy is transferred to the gas layer 30 and the temperature is increased.

에너지가 전달된 가스층(30)을 활용함으로써 전기 발생부(50)의 효율도 증대시킬 수 있게 된다. 가스층(30)에 충진된 가스는 다양한 종류가 사용되는 것이 가능하나, 전기 발생부(50)의 안전을 위해 불활성 가스인 헬륨, 네온, 아르곤, 프레온(CFC) 가스 등이 사용될 수 있다. 특히 가스층(30)에 사용되는 가스 중 프레온 가스의 경우 열전달에 효율적이며, 체적 변화가 적어 효율적으로 사용 가능하다.
By utilizing the gas layer 30 to which energy is transferred, the efficiency of the electricity generating unit 50 may also be increased. The gas filled in the gas layer 30 may be used in various kinds, but for the safety of the electricity generating unit 50, helium, neon, argon, Freon (CFC) gas, etc. may be used. In particular, the freon gas of the gas used for the gas layer 30 is efficient for heat transfer, and the volume change is small, so that it can be used efficiently.

가스층(30)의 상부에는 가스층(30) 보호 및 에너지 전달을 위한 유리 커버(40)가 배치된다. 유리 커버(40)는 다양한 물질로 코팅됨으로써 태양광을 더욱 효율적으로 전달하는 것이 가능하게 된다.
The glass cover 40 is disposed on the gas layer 30 to protect the gas layer 30 and transmit energy. The glass cover 40 may be coated with various materials to more efficiently transmit sunlight.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 에너지가 전달된 가스층(30)에 충진된 가스는 가스 순환부(60)를 통해 열 에너지를 전달할 수 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 2, the gas filled in the gas layer 30 to which energy is transferred may transmit heat energy through the gas circulation unit 60.

가스 순환부(60)는 고온가스 순환부(60a), 저온가스 순환부(60b)로 구성되며, 전기 발생부(50)의 가스층(30)과 연결되어 가스가 순환하도록 구성된다. 가스 순환을 통해 열 에너지가 전달되고 전달된 열 에너지는 온수 등으로 활용할 수 있게 된다.
The gas circulation unit 60 includes a hot gas circulation unit 60a and a low temperature gas circulation unit 60b, and is connected to the gas layer 30 of the electricity generation unit 50 to circulate the gas. Heat energy is transferred through the gas circulation, and the transferred heat energy can be utilized as hot water.

위에서 설명한 본 발명에 따른 태양광을 이용한 열병합 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. The cogeneration system using sunlight according to the present invention described above may be configured as shown in FIG. 3.

도 3에 도시된 바와 같이, 고온가스 순환부(60a), 저온가스 순환부(60b)로 구성된 가스 순환부(60)에 의해 가스층(30)에 포함된 가스가 순환된다. As shown in FIG. 3, the gas contained in the gas layer 30 is circulated by the gas circulation unit 60 including the hot gas circulation unit 60a and the low temperature gas circulation unit 60b.

이와 더불어 가스 순환부(60)와 열을 교환하도록 증류수를 포함하는 증류수 순환부(70)에 의해 증류수가 순환된다. 증류수 순환부(70)는 고온 증류수 순환부(70a), 저온 증류수 순환부(70b)로 구성되며, 열교환기에 의해 열을 전달하게 된다. In addition, distilled water is circulated by the distilled water circulating unit 70 including distilled water to exchange heat with the gas circulating unit 60. The distilled water circulating unit 70 is composed of a high temperature distilled water circulating unit 70a, a low temperature distilled water circulating unit 70b, and transfers heat by a heat exchanger.

즉, 고온 가스 순환부(60a)의 열이 저온 증류수 순환부(70b)와 열교환기에서 접촉하면서 열을 전달하고, 저온 증류수 순환부(70b)에 전달된 열은 고온 증류수 순환부(70a)를 통해 온수탱크(100)로 이동한다.That is, the heat of the hot gas circulating unit 60a is transferred to the low temperature distilled water circulating unit 70b in contact with the heat exchanger, and the heat transferred to the low temperature distilled water circulating unit 70b causes the hot distilled water circulating unit 70a to pass through. Go through the hot water tank (100).

이때, 저온 가스 순환부(60b)는 펌프(80) 및 저장실(90)을 구비함으로써 액화된 가스를 이송하는 것을 가능하게 한다.
At this time, the low temperature gas circulation unit 60b includes a pump 80 and a storage chamber 90, thereby making it possible to transfer the liquefied gas.

이와 같이 본 발명에 따른 태양광을 이용한 열병합 시스템 구성에 의하면, 종래의 태양광 셀 모듈과는 달리 태양 에너지를 전기 에너지뿐만 아니라 열 에너지로도 동시에 이용할 수 있게 된다. As described above, according to the configuration of the cogeneration system using sunlight according to the present invention, unlike conventional solar cell modules, solar energy can be used simultaneously as heat energy as well as electric energy.

또한, 본 발명의 구성에 의하면 태양광 셀이 태양에 직접적으로 노출되는 것을 방지하고 태양광 셀의 수명을 증대시키는 것이 가능하게 된다. Further, according to the configuration of the present invention, it is possible to prevent the solar cell from being directly exposed to the sun and to increase the life of the solar cell.

특히 본 발명에 따른 태양광을 이용한 열병합 시스템을 가정이나 공장 등 소규모의 다양한 형태의 에너지가 필요한 공간에서 전기, 온수 등을 효율적으로 사용하는 것이 가능하게 된다.
In particular, it is possible to efficiently use electricity, hot water, etc. in a space where small-scale various forms of energy are required, such as a home or a factory, in the cogeneration system using solar light according to the present invention.

10: 태양광 셀
20: 단열층
30: 가스층
40: 유리 커버
50: 전기 발생부
60: 가스 순환부
60a: 고온 가스 순환부
60b: 저온 가스 순환부
70: 증류수 순환부
70a: 고온 증류수 순환부
70b: 저온 증류수 순환부
10: solar cell
20: heat insulation layer
30: gas layer
40: glass cover
50: electricity generating unit
60: gas circulation
60a: hot gas circulation
60b: low temperature gas circulation
70: distilled water circulation
70a: high temperature distilled water circulation
70b: low temperature distilled water circulation

Claims (3)

태양열을 이용하여 에너지를 생성하는 열병합 시스템에 있어서,
상기 열병합 시스템은,
태양 에너지를 집열하도록 구성된 태양광셀,
상기 태양광셀 하부에 배치되는 단열층,
상기 태양광셀 상부에 배치되고 내부는 기체 성분으로 충진된 가스층,
상기 가스층 상부에 배치되는 유리 커버를 구비하는 전기 발생부,
상기 전기 발생부의 가스층과 연결되어 가스가 순환하도록 구성된 가스 순환부,
상기 가스 순환부와 열을 교환하도록 증류수가 순환하는 증류수 순환부로 구성된 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 열병합 시스템.
In a cogeneration system that generates energy using solar heat,
The cogeneration system,
Solar cells configured to collect solar energy,
A heat insulation layer disposed under the solar cell,
A gas layer disposed on the photovoltaic cell and filled with a gas component therein;
An electricity generating unit having a glass cover disposed above the gas layer,
A gas circulation unit connected to the gas layer of the electricity generation unit and configured to circulate gas;
And a heat exchanger comprising a distilled water circulating part through which distilled water circulates so as to exchange heat with the gas circulating part.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 가스층에 충진된 가스는 프레온(CFC) 가스인 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 열병합 시스템.The method of claim 1,
The cogeneration system using solar light, characterized in that the gas filled in the gas layer is Freon (CFC) gas.
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JP2001033107A (en) * 1999-07-16 2001-02-09 Sekisui Chem Co Ltd Solar energy converter, method of production and solar energy utilization system
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