KR101252607B1

KR101252607B1 - 지상용 태양추적 광전지 어레이

Info

Publication number: KR101252607B1
Application number: KR1020090095240A
Authority: KR
Inventors: 미카일 카츠; 트라비스 도드; 제임스 셔먼; 피터 알렌 자바드츠키; 게리 헤링
Original assignee: 썬코어 포토발테이크 인코포레이티드
Priority date: 2008-10-24
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2013-04-09
Also published as: TWI456153B; CN101728981B; CN101728981A; TW201024644A; EP2180524A3; US8188415B2; KR20100045911A; JP2010103524A; CN103400874B; US20100101625A1; JP5563798B2; EP2180524A2; CN103400874A

Abstract

본 발명의 지상용 태양추적 광전지 어레이는 분리된 섹션들로 구성될 수 있는 장방형 지지체를 포함한다. 상기 어레이의 전체 길이는 어레이의 필요한 사이즈에 따라 조절될 수 있다. 구동장치는 제1 축에 대하여 제1 및 제2 방향으로 장방형 지지체를 회전시키도록 구성될 수 있다. 태양전지 모듈은 각각 장방형 지지체를 따라 위치되고, 대응하는 리시버 위에 위치되는 복수의 렌즈를 갖는 포함할 수 있다. 연동장치는 태양전지 모듈에 연결될 수 있고, 낮 시간 동안 태양을 추가로 추적하도록 제1 평면에 각각 직교하는 제2 평면 내에서 태양전지 모듈을 회전시키도록 장방형 지지체를 따라 축 상에서 이동가능하다. 상기 어레이는 제1 축에 대한 회전을 실행하도록 구성될 수 있다. 상기 어레이는 장방형 지지체를 통해 연장하는 어레이의 중력 중심을 갖고 구성될 수 있다.

지상용, 태양추적, 어레이, 지지체, 태양전지, 모듈, 낮시간, 중력중심

Description

지상용 태양추적 광전지 어레이{TERRESTRIAL SOLAR TRACKING PHOTOVOLTAIC ARRAY}

본 발명은 지상용 태양추적 광전지 어레이에 관한 것으로, 보다 구체적으로 태양전지 모듈이 태양에 대하여 일직선을 유지하도록 제1 및 제2 직교 축에 대하여 동시에 이동가능한 태양전지 모듈을 갖는 모듈화된 어레이(modular array)에 관한 것이다.

지상용 태양추적 광전지 어레이(terrestrial solar tracking photovoltaic array)는 다양한 분야에 이용된다. 상기 지상용 태양추적 광전지 어레이는 특정 출력 용량을 위해 설계되고, 다른 출력 용량을 위한 원하는 방식으로의 변형은 불가능하다. 상기 지상용 태양추적 광전지 어레이의 설정 용량은 몇 킬로와트(kilowatts)와 같이 상대적으로 작은 킬로와트에서 몇백 킬로와트를 초과하는 상대적으로 큰 킬로와트까지 다양할 수 있다. 상기 지상용 태양추적 광전지 어레이는 요구되는 전력 용량을 생산하도록 충분한 기간 동안 태양에 노출되는 여러 위치에 설치될 수 있다.

상기 지상용 태양추적 광전지 어레이는 일반적으로 패널(panel) 형태에서 하나 이상의 태양전지 모듈(module)을 갖는 프레임을 포함한다. 상기 프레임은 태양전지 모듈이 태양을 향해 위치하도록 조절될 수 있다. 상기 프레임은 태양전지 모듈이 전력 용량을 최대로 하기 위하여 태양으로의 지향성을 유지하는 것을 확보하도록 낮 동안에 걸쳐 태양전지 모듈의 위치를 조절할 수 있다.

현존하는 대다수의 광전지 어레이는 태양전지 모듈을 지지하는 큰 프레임을 포함한다. 상기 프레임의 사이즈 및 설치 요건은 때때로 비용적인 면이 기본적으로 고려된다. 초기에 상기 프레임은 큰 트럭(truck) 등의 장비에 의해 설치 장소로 이동된다. 상기 프레임을 트럭으로부터 들어올리고, 정확한 위치에 위치시키도록 크레인(crane)과 같은 리프트(lift) 장비가 필요로 된다. 이러한 설치는 때때로 프레임의 광범위한 이동 및 프레임을 장착하고 관련 태양전지 모듈을 부착하기 위한 조립 요건으로 인한 많은 노동 인력을 필요로 한다. 이러한 종래의 디자인은 단지 한 사람 또는 몇 사람이 프레임과 태양전지 모듈을 설치하는데 어려움이 있다.

또한, 이러한 종래의 프레임은 소정의 개수의 태양전지 모듈을 장착하기 위하여 제공된다. 상기 태양추적 광전지 어레이의 특정한 요구를 수용하도록 태양전지 모듈의 개수를 변경할 수 없다. 특히, 설치 동안 또는 설치 이후에 그 현장에서 디자인을 변경할 방법이 없다.

본 발명은 지상용 태양추적 광전지 어레이에 관한 것이다. 상기 지상용 태양추적 광전지 어레이는 소수의 인력으로도 설치를 용이하기 위한 사이즈 및 중량을 갖는 모듈화된 디자인을 포함할 수 있다. 또한, 상기 태양추적 광전지 어레이는 요구되는 필요한 전력을 수용하도록 설치 동안, 또는 설치 이후 조절되도록 채용된다.

상기 지상용 태양추적 광전지 어레이는 개별 섹션(section)으로 구성될 수 있는 장방형 지지체(longitudinal support)를 포함한다. 상기 태양추적 광전지 어레이의 전체 길이는 요구되는 태양추적 광전지 어레이의 사이즈에 따라 조절될 수 있다. 상기 장방형 지지체를 제1 축에 대하여 제1 방향 및 제2 방향으로 회전시키도록 구동장치(drive)가 구성될 수 있다. 태양전지 모듈은 장방형 지지체를 따라 위치되며, 대응하는 리시버(receiver) 위에 위치되는 복수의 렌즈를 갖는 사각형 케이스를 각각 포함할 수 있다. 상기 태양전지 모듈에 연동장치(linkage)가 연결될 수 있으며, 상기 연동장치는 낮 시간 동안에 태양을 추적하도록 제1 평면에 각각 직교하는 제2 평면 내에서 상기 태양전지 모듈을 회전시키도록 상기 장방형 지지체를 따라 축 방향으로 이동가능하다. 상기 태양추적 광전지 어레이는 여러 어레이 부재 및/또는 하나 이상의 균형 메커니즘을 위치시킴으로써 상기 태양추적 광전지 어레이의 중량에 의하여 제1 축에 대한 회전을 용이하게 하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 여러 실시 예들의 다양한 관점은 필요에 따라 단독으로 또는 조합되어 이용될 수 있다.

본 발명은 지상용 태양추적 광전지 어레이에 관한 것이다. 도 1은 개괄적으로 부재(100)로서 도시한 어레이(array)의 실시 형태를 나타낸 것이다. 상기 어레이(100)는 태양전지 모듈(200)을 길이방향으로 연장하고 이격된 배치로 설치하기 위하여 구성되는 연장 프레임(elongated frame)(110)을 포함한다. 상기 연장 프레임(110)은 낮 시간 동안에 태양의 고도를 동시에 추적하도록 제1 축(A)을 따라 각 태양전지 모듈(200)을 회전시킬 수 있다. 상기 연장 프레임(110)은 낮 시간 동안에 태양의 방위 위치를 추적하도록 상기 제1 축(A)에 대략 직교하는 축(B)을 따라 각 태양전지 모듈(200)을 회전시킬 수 있다.

상기 연장 프레임(110)은 태양의 이동을 추적하도록 태양전지 모듈(200)을 위치시킨다. 상기 연장 프레임(110)은 공간을 갖고 이격된 수직 지지체(130)에 의하여 지표면(300) 위에 위치되는 장방형 지지체(120)를 포함한다. 일 실시 예로, 상기 장방형 지지체(120)는 약 4인치(inch)의 직경 및 약 0.167인치의 두께를 갖는 파이프(pipe)이다. 상기 파이프는 약 192"의 길이와 약 110lbs의 중량을 갖는다.

다른 실시 예로, 상기 장방형 지지체(120)는 끝과 끝을 이은(end to end) 배치로 서로 연결되는 개별적인 다수의 섹션(section)(121)으로 구성될 수 있다. 상 기 각 섹션의 길이 및 구성은 동일하거나 다르게 이루어질 수 있다. 일 실시 예로, 상기 각 섹션(121)은 한 쌍 또는 다수 쌍의 태양전지 어레이 모듈(200)을 설치하도록 사이징(sizing) 된다. 사용자가 장방형 지지체(120)를 필요한 개수의 태양전지 모듈(200)을 지지하도록 요구되는 길이로 구성할 수 있도록 모듈화된 디자인(modular design)이 제공된다. 상기 섹션(121)은 원하는 전력 출력을 생성하기 위하여 어레이(100)의 필요에 따라 부가적인 태양전지 모듈을 수용하도록 현재의 연장 프레임(110)을 부가할 수 있다.

또한, 마운트(160)는 상기 태양전지 모듈(200)을 지지하고, 장방형 지지체(120)에 연결된다. 상기 마운트(160)는 도 3 및 도 6에 잘 나타낸 바와 같이, 베이스(base)(161)를 통해 장방형 지지체(120)의 적어도 일부분에 연결될 수 있다. 상기 마운트(160)는 태양전지 모듈(200)을 지지하는 수직 부재(162) 및 수평 부재(163)를 포함할 수 있다. 상기 마운트(160)는 복수의 다른 태양전지 모듈(200)을 수용하도록 다른 사이즈로 이루어질 수 있다. 도 2 및 도 3은 하나의 태양전지 모듈(200)을 각각 부착시키도록 사이징(sizing)된 마운트(160)를 포함한다. 도 4 및 도 5는 두 개의 태양전지 모듈(200)을 수용하도록 사이징된 마운트(160)를 포함한다.

상기 마운트(160)는 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이 제2 축(B)에 대하여 태양전지 모듈(200)의 피벗 운동을 용이하게 하는 피벗 부재(pivot member)(165)를 포함할 수 있다. 상기 피벗 부재(165)는 베이스(161)를 통해 연장되거나, 상기 베이스(161)로부터 떨어져 위치될 수 있다. 또한, 상기 피벗 부 재(165)는 단일의 장방형 부재로 이루어지거나, 끝과 끝을 이은 지향성으로 위치되어 상기 베이스(161)에 연결되는 별개의 부재들로 구성될 수 있다.

상기 마운트(160)는 장방형 지지체(120)의 길이를 따라 여러 간격으로 위치될 수 있다. 도 2 내지 도 5는 장방형 지지체(120)의 대향 측에서 그 지지체를 직접적으로 서로 가로질러 오프셋(offset)된 쌍으로 장방형 지지체(120)의 길이를 따라 정렬되는 마운트(160)를 포함한다. 다른 오프셋 위치결정으로서, 상기 마운트(160)는 장방형 지지체(120)의 각 대향 측으로부터 외측으로 연장하는 동일 개수의 마운트(160)를 갖고 장방형 지지체의 길이를 따라 불균일하게 위치될 수 있다. 상기 오프셋 위치 결정은 어레이(100)의 균형을 맞추고, 제1 축(A)에 대하여 회전을 용이하게 하도록 보조한다. 다른 구성으로서, 불균일한 개수의 마운트(160)가 장방형 지지체(120)의 대향 측으로부터 외측으로 연장될 수 있다.

상기 수직 지지체(130)는 장방형 지지체(120)의 길이를 따라 이격되게 위치된다. 상기 수직 지지체(130)는 태양전지 모듈(120)이 제1 축(A)에 대한 회전을 위하여 지표면(300) 위에 태양전지 모듈(120)을 위치시키는데 충분한 길이를 포함한다. 따라서, 상기 수직 지지체(130)는 마운트(160) 및 태양전지 모듈(200)의 높이보다 높다.

상기 수직 지지체(130)는 태양전지 모듈(200)의 동작과의 간섭을 방지하기 위하여 마운트(160)로부터 떨어져 장방형 지지체(120)를 따라 위치된다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 수직 지지체(130)는 장방형 지지체(120)의 길이를 따라 태양전지 모듈(200)로부터 공간 이격되게 위치된다. 이러한 배치는 상기 수직 지지 체(130)가 태양전지 모듈(200)과 겹치지 않도록 하는 배치이다. 상기 장방형 지지체(130)의 길이를 따라 다수의 수직 지지체(130)가 위치될 수 있다. 도 1의 실시 예에서, 수직 지지체(130)는 각 쌍의 마운트(160) 사이에 위치된다. 다른 실시 예로, 상기 수직 지지체(130)는 장방형 지지체(120)를 따라 더 큰 거리를 갖고 이격될 수 있다. 특정한 일 실시 예로, 상기 수직 지지체(130)는 가로 세로 4인치(4 inch by 4 inch)의 사각 형태를 포함하며, 약 0.188인치의 두께를 포함한다. 또한, 상기 수직 지지체(130)는 콘크리트 패드(concrete pad)에 지지될 수 있다.

상기 장방형 지지체(120)에는 그 장방형 지지체(120)를 축(A)에 대하여 회전시키는 힘을 제공하도록 구동장치(170)가 연결된다. 일 실시 예로, 상기 구동장치(170)는 장방형 지지체(120)의 단부에 위치될 수 있다. 상기 구동장치(170)는 상기 장방형 지지체(120)와 치합하는 하나 이상의 기어를 갖는 구동 트레인(drive train)을 포함할 수 있다. 부가적인 회전력을 제공하기 위하여 상기 장방형 지지체(120)의 길이를 따라 추가적인 구동장치(170)가 연결될 수 있다.

또한, 상기 구동장치(170)는 대향하는 외측 단부들 사이에서 상기 장방형 지지체(120)의 중간 부분에 위치될 수 있다. 이러한 위치 결정은 장방형 지지체(120)의 길이를 따라 구동장치(170)에 의해 가해지는 토크(torque)를 균등하게 할 수 있다.

상기 마운트(160) 및 그에 부착된 태양전지 모듈(200)을 제2 축(B)에 대하여 회전시킬 수 있도록 각 마운트(160)에 커플링(coupling)(150)이 부착된다. 도 3, 도 7 및 도 8에 잘 나타낸 바와 같이, 상기 커플링(150)은 베이스(161)의 대향 측들에 위치되는 제1 암 및 제2 암(arm)(151, 152)을 포함한다. 상기 제1 암(151)은 제1 마운트(160)에 작동가능하게 연결되고, 상기 제2 암(152)은 제2 마운트(160)에 작동가능하게 연결된다. 상기 암들(151, 152)은 넥부(neck)(153)에서 서로 연결된다. 상기 암들(151, 152)은 상기 넥부(153)를 통해 연장하는 파스너(fastener)(154)를 이용하여 서로 연결되는 별개의 부품으로 구성될 수 있다.

상기 커플링(150)은 장방형 지지체(120)의 회전 동안 제1 축(A)에 대하여 회전하도록 연결된다. 또한, 상기 커플링(150)은 마운트(160)와 함께 제2 축(B)에 대하여 회전하는 방식으로 부착된다. 상기 암들(151, 152)은 베이스(161)에 연결되지 않기 때문에, 상기 커플링(150)은 제2 축(B)에 대하여 회전하는 동안 상기 베이스(161) 및 장방형 지지체(120)에 대하여 이동한다. 일 실시 예로, 상기 암들(151, 152)은 마운트(160)의 후방을 따라 연장하는 피벗 부재(165)에 연결된다.

연동 장치(140)는 제2 축(B)에 대하여 태양전지 모듈(200)을 회전시키도록 마운트(160)에 연결된다. 각 연동 장치(140)는 제1 단부(141) 및 제2 단부(142)를 포함한다. 상기 연동 장치(140)는 장방형 지지체(120)에 대략 평행하게 정렬된 스트링(string)에서 서로 부착된다. 도 3 및 도 7은 별개의 두 연동장치(140)에 부착된 각각의 커플링(150)을 갖는 실시 예를 포함한다. 구체적으로, 제1 연동 장치(140)의 제1 단부(141) 및 제2 연동 장치(140)의 제2 단부(142)는 커플링(150)에 각각 연결된다. 인접하는 연동 장치(140)의 단부들(141, 142)은 커플링(150)의 넥부(153)를 통해 연장하는 일반적인 파스너(fastener)(166)에 의하여 서로 연결될 수 있다.

도 8은 커플링(150)에 연결되는 단일 연동장치(140)를 갖는 실시 예를 포함 한다. 상기 단부(142)는 암들(151, 152) 사이에 위치되고, 파스너(154)에 의해 연결된다. 인접하는 연동 장치(140)는 끝과 끝을 이은 지향성으로 위치되고, 상기 커플링(150)으로부터 이격된다. 커넥터(149)는 끝과 끝을 이은 지향성으로 상기 연동 장치(140)를 서로 연결한다.

도 9에 나타낸 바와 같은 구동 연동장치(144)를 구동시키기 위하여 구동장치(180)가 부착된다. 상기 구동 연동장치(144)는 제1 섹션(section)(144a) 및 텔레스코핑(telescoping) 제2 섹션(144b)을 포함한다. 상기 제1 섹션(144a)은 구동장치(180)에 작동가능하게 연결되고, 상기 제2 섹션(144b)은 연동 장치(140)에 작동가능하게 연결된다. 상기 구동장치(180)는 구동 연동장치(144) 및 그에 부착된 연동장치(140)를 이동시키기 위한 힘을 제공하며, 이에 따라 상기 태양전지 모듈(200)을 제2 축(B)에 대하여 피벗(pivot) 시킨다. 상기 구동장치(180)와 구동 연동장치(144)에 의해 이동되는 스트링에서의 다수의 연동 장치(140)는 이용되는 상황에 따라 변경될 수 있다. 일 실시 예로, 하나 이상의 추가적인 구동장치(180)가 연동 장치(140)를 이동시키도록 구동장치(180)와 결합하여 작동하는 연동 스트링(linkage string)을 따라 위치된다.

도 10은 구동장치(180)에 인접하는 하나 이상의 마운트(160)에 연결되는 구동 연동장치(144)를 갖는 실시 예를 포함한다. 상기 마운트(160)는 전술한 바와 같이 커플링(150)을 통해 연동 장치(140)에 작동되게 연결된다. 상기 구동장치(180)는 커플링(150)을 통해 하류측 다른 연동장치(140)에 가해지는 회전력으로 상기 마운트(160)를 직접 회전시킨다.

상기 어레이(100)는 제1 축(A)에 대하여 장방형 지지체(120)의 회전을 용이하게 하도록 구성된다. 상기 어레이(100)는 제1 축(A)에 대하여 다양한 각도 위치로 회전하는 동안 상기 구동장치(170)의 전력부하 요구에 균형을 맞추도록 설계된다. 상기 전력부하 요구에 균형을 맞추는 하나의 방법으로는, 상기 어레이(100)의 중력 중심이 그 어레이(100)의 다양한 회전 위치에서 장방형 지지체(120)를 통과하도록 상기 마운트(160)와 태양전지 모듈(200)을 위치시킨다. 상기 중력 중심은 어레이(100)의 단부로부터 바라볼 때, 장방형 지지체(120)에 직교하고 상기 장방형 지지체를 통과하며 대지(earth) 아래로 향하도록 하는 것이다.

도 1 및 도 5는 장방형 지지체(120)의 반대되는 측부들로부터 외측으로 연장하는 동일 개수의 마운트(160)와 태양전지 모듈(200)을 갖고 위치하는 예시를 각각 나타낸 것이다. 도 1 및 도 5는 장방형 지지체(120)를 서로 직접 가로지르는 마운트(160) 및 태양전지 모듈(200)이 쌍으로 정렬된 것을 나타낸 것이다. 상기 마운트(160)와 태양전지 모듈(200)은 쌍으로 이루지 않으며, 길이를 따라 흩어져 위치되는 다른 이격 배열로 이루어질 수 있다. 제1 방향으로의 회전은 장방형 지지체(120)의 제1 측으로부터 외측으로 연장하는 마운트(160)와 태양전지 모듈(200)에 의해 실행되고, 제2 방향으로의 회전은 장방형 지지체(120)의 제2 측으로부터 외측으로 연장하는 대향하는 측의 마운트(160)와 태양전지 모듈(200)에 의해 실행됨으로 인하여 균형 시스템은 거의 일정한 위치에너지(potential energy)를 유지시킨다.

도 13은 장방형 지지체(120)에 연결되는 하나 이상의 태양전지 모듈(200)을 갖는 어레이(100)의 단부를 개략적으로 나타낸 것이다. 상기 구동장치(170)는 낮 시간 동안 태양의 고도를 추적하도록 장축(A)에 대하여 장방형 지지체(120)와 태양전지 모듈(200)을 회전시키도록 연결된다. 상기 구동장치(170)는 낮 시간이 시작하는 시작 지점으로부터 낮 시간이 끝나는 종료 지점까지 태양을 추적하도록 상기 장방형 지지체(120)를 회전시킨다. 상기 어레이 부재들의 위치는 장방형 지지체(120)를 통해 연장하고 다양한 회전 위치에서 대지 아래로 향하는 중력 중심을 유지할 수 있다. 도 13의 실시 예에서, 상기 구동장치(170)는 낮 시간 동안에 화살표 X로 나타낸 반시계방향으로 장방형 지지체(120)를 회전시킨다. 다음날이 시작되기 전, 상기 구동장치는 화살표 Y로 나타낸 반대 방향(도 13에 나타낸 바와 같이 시계 방향)으로 장방형 지지체(120)를 회전시킨다. 상기 제2 방향(Y)으로의 회전은 어레이(100)가 그 다음날 낮 시간 동안에 태양의 고도를 추적하도록 준비한다. 일 실시 예에서, 상기 구동장치(170)는 낮 시간이 끝나는 종료 지점으로부터 낮 시간이 시작하는 시작 지점까지 제2 방향으로 상기 어레이를 단시간(예를 들면, 몇 분)에 회전시킨다.

낮 시간의 초기 기간 동안, 상기 어레이(100)의 중량은 구동장치(170)가 어레이(100)를 X방향으로 회전시키는 힘을 가하도록 한다. 낮 시간 동안의 몇몇 지점에서, 상기 어레이(100)의 중량 분포는 이동하고, 그 중량은 상기 어레이(100)를 X방향으로 회전 또는 잡아당기도록 한다. 상기 어레이를 전방으로 회전하도록 하는 이러한 이동은 백래쉬(backlash)로 칭한다. 일 실시 예에서, 이러한 이동이 발생하게 되면, 상기 구동장치(170)는 어레이(100)가 낮 시간 동안의 나머지 시간 동안 태양의 고도를 계속 추적하도록 회전을 천천히 하게 하는 제동력을 가한다. 일 실시 예에서, 이러한 백래쉬 이동은 상기 장방형 지지체(120)에 대하여 탑-데드-센터(top-dead-center) 회전 위치로 한정되지 않는 특정 회전 위치에 상기 태양전지 모듈(200)이 도달하는 바로 이후 개시한다. 이러한 백래쉬 이동이 발생하는 경우, 상기 어레이(100)의 중량은 상기 구동장치(170)가 어레이(100)를 잡아당김 힘에 대항하여 작용함에 따라 구동장치(170)에서 스트레인(strain)을 발생시킨다. 이는 상기 태양전지 모듈(200)이 낮시간 동안에 태양과 정렬되지 못하도록 하여 어레이(100)의 포텐셜 정확도에 부정적인 영향을 미친다.

또한, 이러한 백래쉬의 이동은 구동장치(170) 및/또는 장방형 지지체(120)에서의 기어가 치합 해제되도록 할 수 있다. 도 14a 및 도 14b는 기어(390, 490)의 지향성을 나타낸 것이다. 기어(390)는 구동장치(170)에 작동가능하게 연결되고, 상기 장방형 지지체(120)에 작동가능하게 연결되는 기어(490)와 치합한다. 상기 기어(390, 490)는 구동장치(170)와 장방형 지지체(120)를 연결하는 하나의 구동 트레인의 두 기어만으로 이루어지거나, 더 많은 구동 트레인의 두 기어로 이루어질 수 있다. 상기 기어(390)는 제1 에지(edge)(392)와 제2 에지(393)를 각각 가지며, 주변 둘레에서 공간을 갖고 이격된 복수의 기어치(teeth)(391)를 포함한다. 유사하게, 상기 기어(490)는 제1 및 제2 에지(492, 493)를 각각 갖는 복수의 기어치(491)를 포함한다. 상기 기어(390, 490)는 대체로 유사하게 이루어지거나, 사용되는 환경에 따라 다른 사이즈, 다른 기어치의 개수 및/또는 다른 기어치 공간 이격을 포함할 수 있다.

도 14a는 구동장치(170)가 장방형 지지체(120)를 회전시키도록 힘을 인가하는 경우의 지향성을 나타낸 것이다. 상기 기어(390)의 기어치(391)의 제1 에지(392)는 기어(490)의 기어치(491)의 제2 에지(493)에 대하여 접촉한다. 이러한 접촉은 장방형 지지체(120)를 회전시키도록 구동장치(170)의 힘을 기어(390, 490)를 통해 전달한다.

도 14b에 나타낸 바와 같이 백래쉬 이동의 경우에서, 상기 기어(490)의 회전 속도는 기어(390)의 회전 속도보다 크다. 이는 기어(490)가 기어(390)보다 앞서서 회전하도록 하고, 에지들(392, 493) 간은 더 이상 접촉하지 않는다. 기어(490)는 제2 에지(393)에 대하여 접촉하는 제1 에지(492)를 갖고 앞서 회전한다. 몇몇 경우에서, 이러한 접촉은 어레이(100)가 평형 위치에 안정될 때까지 기어(490)가 기어(390)를 실질적으로 구동시키도록 한다. 이는 태양전지 모듈(200)이 태양과 정렬되지 않게 한다. 일 실시 예에서, 상기 어레이(100)는 장방형 지지체(120)의 수직 아래에 위치되는 태양전지 모듈(200)과 함께 소정량 전방으로 회전한다.

이러한 발생을 방지하기 위하여, 균형 메커니즘 또는 동적 안티-백래쉬(dynamic anti-backlash) 메커니즘(350)이 어레이(100)에 연결될 수 있다. 도 13은 제2 방향(Y)으로 회전하도록 상기 어레이(100)에 힘을 인가하는 메커니즘(350)을 개략적으로 나타낸 것이다. 상기 메커니즘(350)은 기어(490)의 표면(에지)(493)과 접촉을 유지하는 기어(392)의 표면(에지)(392)으로 구동장치(170)가 장방형 지지체를 구동시키도록 제공된다. 상기 메커니즘(350)은 각각의 여러 회전 위치에서 장축(axis)을 통해 정렬된 중력 중심을 갖고 어레이(100)의 균형을 유지시킬 수 있다.

도 3은 풀리(pully)(351), 무게추(352) 및 케이블(cable)(353)을 포함하는 동적 안티-백래쉬 메커니즘(350)을 나타낸 것이다. 상기 풀리(351)는 장방형 지지체(120)에 연결된다. 다른 실시 예들로서, 길이를 따라 다른 위치에 풀리(351)를 위치시킬 수 있지만, 도 3은 장방형 지지체(120)의 단부에 풀리(351)를 위치시킨 것을 나타내고 있다. 상기 무게추(352)는 케이블(353)에 의하여 풀리(351)에 부착된다. 상기 무게추(352)는 풀리(351)로부터 아래 방향으로 매달려 있으며, 가이드 레일(미도시)을 따라 타고 올라갈 수 있다. 상기 케이블(353)은 로프, 체인 및 편복선(braided wire)을 포함하는 다양한 길이 및 구성으로 이루어질 수 있다.

사용에 있어, 무게추(352)는 낮 시간의 시작에서 장방형 지지체(120)로부터 거리를 두고 이격될 수 있다. 낮 시간이 진행함에 따라, 상기 구동장치(170)는 장방형 지지체(120)를 제1 방향으로 회전시켜 케이블(353)이 풀리(351) 둘레로 감기도록 하고, 상기 무게추를 장방형 지지체(120)를 향해 상측으로 이동시킨다. 상기 메커니즘(350)은 어레이(100)에 평형력(counterbalance force)을 인가하여 낮 시간 동안 몇몇 지점에서 발생할 수 있는 백래쉬 웨이팅(backlash weighting)이 일어나지 않도록 한다. 낮 시간의 종료에서, 상기 무게추(352)는 장방형 지지체(120)에 아주 근접하여 위치된다. 다음날의 낮 시간 동안의 추적 시작 이전에, 상기 구동장치(170)는 반대되는 제2 방향으로 상기 장방형 지지체를 회전시킨다. 이는 케이블(353)이 풀리(351)에서 풀리도록 하고, 이는 상기 무게추(352)를 장방형 지지체(120)로부터 멀어지게 하측으로 이동시킨다. 상기 메커니즘(350)에 의해 어레이(100)로 인가되는 힘은 어레이(100)를 시작 위치로 다시 회전시키는 것을 돕는다.

도 11은 장방형 지지체(120)로부터 외측으로 연장하는 경질 지지체(rigid support)(354)에 위치되는 무게추(352)를 갖는 안티-백래쉬 메커니즘(350)을 포함한다. 상당한 무게의 무게추(352)와 상당한 길이의 지지체(354)는 구동장치(170)가 어레이(100)를 회전시키는 것을 돕도록 구성된다.

상기 동적 안티-백래쉬 메커니즘(350)은 제1 방향으로의 회전 동안 구동장치(170)가 장방형 지지체(120)에 일정한 토크를 인가하도록 구성될 수 있다. 상기 구동장치(170)는 장방형 지지체(120)에 일정한 토크를 인가하도록 컨트롤러(controller)를 더 포함할 수 있다.

상기 동적 안티-백래쉬 메커니즘(350)은 평형하지 않은 어레이(100)를 평형하도록 할 수 있다. 상기 장방형 지지체(120)의 일측에서 홀수의 마운트(160) 및 태양전지 모듈(200)에 의하여 불균형이 발생할 수 있다. 상당한 무게의 무게추(352) 및 상당한 길이의 지지체(354)는 장방형 지지체(120)에서의 불균형한 중량 분포가 평형하도록 결정한다.

중량 평형을 이룬 어레이(100)는 구동장치(170)에 문제가 될 수 있는 중량 부하 및 마찰 부하를 제거하거나 감소시킨다. 이는 구동장치(170)의 요구 전력을 감소시키고, 구동 트레인에서의 마찰 마모를 감소시킨다. 이러한 중량 평형은 구동장치(170) 및 구동 트레인에서의 스트레인(strain)의 감소로 인하여 어레이(100)의 추적을 향상시킬 수 있다.

상기 동적 안티-백래쉬 메커니즘(350)은 장방형 지지체(120)에 연결되는 하나 이상의 텐션(tension) 부재를 포함할 수 있다. 도 12는 장방형 지지체(120)에 작동가능하게 연결되는 텐션 부재(358)를 갖는 일 실시예를 포함한다. 상기 텐션 부재(358)는 장방형 지지체(120)에 부착되는 제1 단부(356) 및 지표면(300), 수직 지지체(130) 또는 다른 구성요소 등과 같이 장방형 지지체(120)로부터 떨어진 지점에 고정되는 제2 단부(357)를 포함한다. 연장 암(arm)(359)은 장방형 지지체(120)로부터 외측으로 연장할 수 있고, 장방형 지지체(120)로부터 떨어진 제1 단부(356)에 대하여 부착 지점을 제공한다. 동작 동안, 상기 장방형 지지체(120)의 회전은 텐션 부재(358)를 연장시키고, 복원력이 가해진다. 상기 텐션 부재(358)는 어레이(100)의 회전에 의해 발생하고 증가하는 중량 오프셋(offset)을 오프셋 하도록 장방형 부재(120)가 회전할수록 더 큰 힘을 인가할 수 있다. 상기 텐션 부재(358)는 장방형 지지체 둘레에서 연장하는 코일 스프링을 더 포함한다. 상기 제1 및 제2 단부(356, 357) 중 하나는 장방형 지지체(120)에 부착된다. 상기 장방형 지지체(120)의 회전은 텐션 부재(358)가 복원력을 다시 제공하도록 한다.

특정 일실시 예로, 상기 동적 안티-백래쉬 메커니즘(350)은 수직 지지체(130) 중 하나에 고정되며, 각각 최대 160lb 힘을 갖는 두 개의 텐션 스프링을 포함한다. 상기 장방형 지지체(120)는 체인(chain)으로 스프링과 연결되는 스프로킷(sprocket)을 포함한다. 일 실시 예에서, 상기 스프로킷은 Martin 50A65 스프로킷이고, 상기 체인은 3피트의 #50 체인이다. 낮 시간 동안, 상기 동적 안티-백래쉬 메커니즘(350)은 어레이가 태양을 추적하도록 이동함에 따라 힘의 양을 변화시키면서 인가한다. 아침에 상기 어레이(100)에 의해 생성되는 모멘트는 반시계 방향으로 작용하고, 상기 동적 안티-백래쉬 메커니즘(350)은 완화된 상태의 스프링을 가지 며, 매우 작은 힘을 부여하는 안티-백래쉬 장치로서 작동한다. 정오까지 상기 어레이(100)는 실질적으로 평형을 이루고, 상기 스프링은 반시계방향 안티-백래쉬 모멘트를 발생시키는 약 절반의 힘(160lb 스프링의 실시 예에서 약 80lb)을 발생시킨다. 더 늦은 오후에, 상기 어레이(100)에 의해 생성된 모멘트는 극성(polarity)을 변경하고, 반대 방향으로의 힘을 압도할 수 있는 거의 최대한의 힘을 생성하는 스프링을 통해 반대 방향으로 작용하는 안티-백래쉬 메커니즘으로서 작용한다.

일 실시 예로, 상기 태양전지 모듈(200)은 각각 약 43"×67"이다. 도 15는 알루미늄 프레임 및 전체 중량을 약 70파운드 줄이는 플라스틱 또는 주름진 플라스틱 측부를 갖는 태양전지 모듈(200)의 일 실시예를 나타낸 것이다. 일 실시 예에서, 각 태양전지 모듈(200)은 대응하는 리시버(410) 위에 위치되는 3×5 배열의 렌즈(400)를 포함한다. 상기 렌즈는 약 13" 스퀘어(square)인 렌즈를 포함하는 특정 일실시 예를 포함하여 다양한 형태 및 사이즈를 포함할 수 있다. 또한, 상기 렌즈(400)와 리시버(410) 간의 초점 거리는 약 20"이다.

지표면(300)에 장착된 경우, 상기 장방형 지지체(120)는 도 1에 나타낸 바와 같이 북(N)-남(S)의 지향성으로 위치될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 지표면(300)은 대지면이다. 상기 장방형 지지체(120)는 요구되는 개수의 태양전지 모듈(200)을 이격시키는 길이를 포함한다. 낮 시간 동안의 전반에 걸쳐, 상기 어레이(100)는 태양 측을 향하는 태양전지 모듈(200)을 유지시키도록 조절된다. 상기 구동장치(170)는 장방형 지지체(120)를 회전시키고, 이에 따라 각각의 마운트(160) 및 그에 부착된 태양전지 모듈(200)을 회전시키는 힘을 제공하도록 주기적으로 작동될 수 있다. 상기 구동장치(170)에 의하여 인가되는 힘은 각 태양전지 어레이 모듈(200)이 동기화되고 일치하여 이동하도록 각 태양전지 리시버(200)가 동일한 양으로 제공된다. 상기 장방형 지지체(120)의 회전은 낮 시간 동안 태양전지 모듈(200)이 태양의 고도를 추적하도록 제공된다.

상기 장방형 지지체(120)의 회전에 부가하여, 하나 이상의 구동장치(180)는 연동 장치(140)를 이동시켜 태양전지 모듈(200)이 태양과 정렬하는 것을 부가적으로 유지하도록 한다. 상기 구동장치(180)는 제1 연동 장치(140a) 및 연동장치(140)의 부착 스트링을 이동시키도록 주기적으로 작동된다. 이러한 이동은 커플링(150), 그에 부착된 마운트(160) 및 태양전지 모듈(200)을 개개의 축(B)에 대하여 피벗(pivot) 하도록 한다. 이들 축(B)은 축(A)에 대하여 직교하게 이루어질 수 있다. 상기 일련의 연동장치(140)는 각각의 태양전지 모듈(200)이 그들의 각 축(B)에 대하여 일치하여 이동하도록 제공된다. 상기 축(B)에 대한 이동은 태양전지 모듈(200)이 낮 시간 동안 태양의 방위각 위치를 추적할 수 있도록 한다.

컨트롤러(190)는 지상용 태양추적 어레이(100)의 이동을 제어할 수 있다. 상기 컨트롤러(190)는 관련 메모리를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 컨트롤러(190)는 마이크로프로세서(microprocessor), 랜덤 액세스 메모리(RAM: Random Access Memory), 리드 온리 메모리(ROM: Read Only Memory), 입력/출력 인터페이스(input/output interface)를 포함한다. 상기 컨트롤러(190)는 제1 축(A) 에 대하여 장방형 지지체(120) 및 태양전지 모듈(200)을 회전시키기 위하여 하나 이상의 구동장치(170)의 동작을 제어한다. 상기 컨트롤러(190)는 연동장치(140)를 구동시키고, 제1 축(B)에 대하여 태양전지 모듈을 회전시키기 위하여 하나 이상의 구동장치(180)를 추가로 제어한다. 상기 컨트롤러(190)는 태양전지 모듈(200)이 태양의 방위와 고도를 추적하기 위하여 구동장치의 동작이 낮 시간에 대응하도록 내부 타이밍 메커니즘을 포함할 수 있다.

소정의 태양전지 모듈(200)에 의한 그림자는 그의 사이즈 및 형태에 의해 좌우되고, 또한 하늘의 태양 위치에 대한 그의 위치에 의해 좌우된다. 동-서 방향에서, 태양 위치는 150°까지 변화할 수 있다. 이와 관련하여, 태양의 고도가 지평선 위에서 15°이하인 경우, 그의 태양광은 유용한 양의 전기를 발생하는데 불충분한 세기인 것을 대체로 인정하는 것임을 알 수 있다. 따라서, 상기 태양전지 어레이(100)가 위치되는 위도는 거의 영향을 미치지 않는다.

북-남 방향에서, 지구의 축이 태양 둘레에서 지구의 궤도에 대하여 23°로 경사짐에 따라 태양 위치는 46°까지 변화한다. 이와 관련하여, 23°이하의 고도는 다른 조건들에 종속되며, 45°이상의 고도는 부족한 직달일사량(DNI: Direct Normal Insolation) 수준으로 인하여 대개는 적절하지 않은 것임을 알 수 있다.

상기 태양전지 어레이(100)는 태양전지 모듈(200) 간의 그림자 문제를 제거하거나 최소화하는 방식으로 구성된다. 일 실시 예로, 상기 장방형 지지체(120) 및 태양전지 모듈(200)의 각각의 섹션(121)은, 태양이 지평선 위에서 15°에 있는 위치에 대하여 태양전지 모듈이 충분히 비추어지고, 어떤 다른 모듈(200)에 의하여 어떤 소정의 모듈(200)이 그림자지지 않도록 각 모듈(200)이 이격되도록 사이징(sizing) 된다.

도 16은 북위 35°에서 15°이상의 모든 각도에 대한 태양의 고도를 나타낸 태양궤적도이다. 상기 태양 궤적도는 년간 세 번, 즉 하지점(가장 위의 점선으로 나타냄), 동지점(가장 아래의 점선으로 나타냄) 및 분점(equinoxes)(중간 점선으로 나타냄)에 대한 태양궤적을 나타낸다. 모든 다른 날들에서, 태양궤적은 가장 위의 점선과 가장 낮은 점선으로 한정한 포락선(envelope) 내의 범위에 있다. 그러므로, 동지점에서 태양궤적은 약 45°의 네거티브 방위각으로부터 약 45°의 포지티브 방위각으로 진행하고, 약 15°의 고도로부터 약 27°의 고도로 진행하며, 다시 15°의 고도로 복귀한다. 하지점 및 분점에서의 태양궤적은 유사한 범위를 나타낸다.

엠코 코퍼레이션(Emcore Corporation)으로 양도된 미국특허 제7,381,886호 공보는 태양전지 어레이 및 태양궤적에 대한 위치결정을 개시하고 있으며, 여기에 전적으로 참조로서 통합된다.

일 실시 예에서, 지상용 태양추적 어레이(100)는 전방 직선 방식(straight-forward manner)으로 설치될 수 있다. 상기 여러 구성요소들은 표준 차량(standard vehicle) 내에 적합하고, 한 사람 또는 제한된 수의 인원에 의해 설치될 수 있도록 경량으로 되도록 사이징(sizing) 된다. 또한, 상기 어레이(100)의 모듈 면은 초기 설치 이후 변경을 용이하게 한다. 추가적인 섹션(121) 및 수직 지지체(130)는 요구되는 개수의 추가적인 태양전지 모듈(200)을 수용하도록 프레임(100)에 부가될 수 있다. 또한, 상기 어레이(100)의 사이즈는 하나 이상의 태양전지 모듈(200)을 제거함으로써 설치 이후 감소할 수 있다. 하나 이상의 동적 안티-백래쉬 메커니즘(350)은 필요에 따라 어레이(100)에 부가될 수 있다. 일 실시 예에서, 추가적인 태양전 지 모듈(200)을 수용하도록 어레이(100)의 사이즈가 증가하는 경우, 추가적인 메커니즘(350)이 추가된다. 또한, 상기 편향 메커니즘의 무게추(352) 또는 개수 또는 사이즈는 필요한 균형력을 제공하도록 변경될 수 있다.

본 발명은 특정 실시 예에 대하여 나타내고 설명하였지만, 여기에서 설명된 기술에 근거하여 본 발명 및 본 발명보다 넓은 관점을 벗어나지 않고, 변화 및 변경이 가능함을 해당 분야의 당업자에 의해 명백하고, 따라서 모든 이러한 변경 및 변형이 본 발명의 범위 내에 있는 바와 같이, 첨부된 청구범위는 이들 범위 내에 포함되는 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위로만 정의되는 것임을 알 수 있다.

대체로, 여기에서 특히 첨부된 청구범위에서 사용된 용어(예를 들면, 첨부된 청구범위의 본문들)는 개괄적으로 제한되지 않은 용어(open term)(예를 들면, "포함하는(including)"의 용어는 "포함하지만 이에 제한되지 않은"으로 해석될 수 있고, "구비하는(haivng)"의 용어는 "적어도 구비하는"의 용어로 해석될 수 있고, "포함한다(includes)"의 용어는 "포함하지만 이에 한정되지 않은"으로 해석될 수 있고, "포함한다(comprises) 및 "포함하는" 및 "포함함" 등의 그의 변형은 "포함하지만 이에 한정되지 않은"것과 같이 의미를 포함하는, 제한하지 않은 것으로 구성되는 것임)를 의미하는 것임을 해당 분야의 당업자에 의해 명백한 것이다. 열거된 청구범위 기재의 특정 숫자는 청구범위에서 명백히 열거될 수 있는 의미를 의도하며, 이러한 열거의 부재에 있어서, 이러한 의미가 존재하지 않은 것임을 해당 분야의 당업자에 의해 명백한 것이다. 예를 들면, 이해를 위한 것으로서, 다음의 첨부되는 청구범위는 그 청구범위 열거를 도입하기 위하여 "적어도 하나" 및 "하나 이상"의 머리구(introductory phrase) 용법을 포함할 수 있다. 그러나 동일 청구범위가 "하나 이상" 또는 "적어도 하나"의 머리구 및 "하나(a, an)를 의미하는 부정 관사(예를 들면, 하나(a, an)는 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 일반적으로 해석될 수 있음)를 포함하더라도, 부정관사 "하나(a, an)"에 의한 청구범위 열거의 도입은 이러한 하나의 열거만을 포함하는 발명에 대하여 도입 청구범위 열거를 포함하는 어떤 특정 청구범위를 제한하는 것을 내포하도록 해석될 수 없으며, 청구범위 열거를 도입하도록 이용된 정관사의 이용에 대한 사실을 유지한다. 또한, 도입 청구범위 열거의 특정 개수를 명백히 열거할지라도, 해당 분야의 당업자라면 이러한 열거는 적어도 열거된 개수(예를 들면, 다른 수식 어구 없이 "두 개의 열거"의 있는 그대로의 열거는 적어도 두 개의 열거 또는 둘 이상의 열거를 일반적으로 의미함)를 의미하도록 일반적으로 해석될 수 있다는 것을 알 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지상용 태양추적 태양전지 어레이의 사시도.

도 2는 일 실시 예에 따른 장방형 지지체에 연결되는 마운트(mount) 및 태양전지 모듈의 사시도.

도 3은 일 실시 예에 따른 장방형 지지체에 연결되는 마운트의 사시도.

도 4는 일 실시 예에 따른 장방형 지지체에 연결되는 한 쌍의 마운트의 사시도.

도 5는 일 실시 예에 따른 장방형 지지체에 연결되는 마운트 및 태양전지 어레이의 사시도.

도 6은 일 실시 예에 따른 장방형 지지체에 연결되는 베이스(base)의 사시도.

도 7은 일 실시 예에 따른 연동 장치 및 피벗 커플링(pivot coupling)의 부분 사시도.

도 8은 일 실시 예에 따른 연동 장치에 연결되는 커플링의 사시도.

도 9는 일 실시 예에 따른 장방형 지지체에 연결되는 마운트 및 장방형 지지체에 작동가능하게 연결되는 구동장치의 부분 사시도.

도 10은 일 실시 예에 따른 지상용 태양추적 태양전지 어레이의 일부분을 나타낸 평면도.

도 11은 일 실시 예에 따른 장방형 지지체로부터 외측으로 연장하는 백래쉬 방지(anti-backlash) 메커니즘을 개략적으로 나타낸 측면도.

도 12는 일 실시 예에 따른 장방형 지지체에 작동가능하게 연결되는 편향 부재를 부분적이고 개략적으로 나타낸 도면.

도 13은 일 실시 예에 따른 지상용 태양추적 광전지 어레이에 작동가능하게 연결되는 균형 메커니즘을 개략적으로 나타낸 도면.

도 14a는 일 실시 예에 따라 제1 지향성으로의 구동 트레인(train)의 기어를 개략적으로 나타낸 측면도.

도 14b는 일 실시 예에 따라 제2 지향성으로의 구동 트레인의 기어를 개략적으로 나타낸 측면도.

도 15는 일 실시 예에 따른 태양전지 어레이 모듈의 사시도로서, 일부 절단하여 나타낸 사시도.

도 16은 고도 및 방위의 함수로서 지구에서의 태양 궤적을 나타낸 그래프.

Claims

엔드 투 엔드(end to end) 구성으로 배치되는 다수의 이산(discrete) 섹션들로 구성되는 장방형 지지체;

제1 축에 대하여 상기 장방형 지지체를 제1 방향 및 제2 방향으로 회전시키도록 상기 장방형 지지체에 작동가능하게 연결되는 구동장치;

상기 장방형 지지체에 연결되며, 그 장방형 지지체의 길이를 따라 이격되는 복수의 마운트;

상기 복수의 마운트 중 서로 다른 마운트에 각각 연결되고, 대응하는 리시버 위에 위치된 복수의 렌즈를 갖는 사각형 케이스를 각각으로 포함하는 복수의 태양전지 어레이 모듈;

상기 장방형 지지체로부터 이격되고, 상기 복수의 마운트 각각을 함께 연결시키며, 각각 별개의 길이를 포함하는 연동장치(linkage)들의 스트링(string);

을 포함하고,

상기 장방형 지지체는 낮 시간 동안에 태양을 추적하기 위하여 제1 평면 내에서 상기 복수의 태양전지 모듈의 각각을 동시에 이동시키도록 상기 구동장치에 의해 상기 제1 축에 대하여 회전가능하게 되고;

상기 연동장치들의 스트링은 낮 시간 동안에 태양을 추적하기 위하여 상기 제1 평면과 각각 직교하는 제2 평면들 내에서 상기 복수의 마운트 각각과 상기 연결된 태양전지 모듈을 회전시키도록 상기 장방형 지지체를 따라 축 방향으로 이동가능한

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제1항에 있어서,

상기 장방형 지지체를 회전시키는데 상기 구동장치를 보조하기 위하여 상기 장방형 지지체에 연결되는 동적 안티-백래쉬 메커니즘(dynamic anti-backlash mechanism)을 더 포함하는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제2항에 있어서,

상기 구동장치에 작동가능하게 연결되는 제1 기어 및 상기 장방형 지지체에 작동가능하게 연결되는 제2 기어를 더 포함하고,

상기 동적 안티-백래쉬 메커니즘은 낮 시간의 추적 동작 동안에 상기 제1 기어의 기어치의 제1 에지가 상기 제2 기어의 제2 에지와의 접촉을 유지시키도록 구성되는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제1항에 있어서,

상기 장방형 지지체에 연결되어, 상기 장방형 지지체가 회전 위치를 벗어나서 상기 구동장치에 의해 회전된 후에는 상기 복수의 태양전지 모듈의 질량의 분포로 인해 상기 장방형 지지체에 작용하는 힘을 평형시키는 동적 안티-백래쉬 메커니즘을 더 포함하는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제4항에 있어서,

상기 동적 안티-백래쉬 메커니즘은 낮 시간의 시작 시의 제1 회전 위치와 낮 시간의 종료 시의 제2 회전 위치 사이의 상기 제1 회전 방향으로의 이동 동안, 상기 구동장치가 상기 장방형 지지체에 일정한 토크를 인가하도록 구성되는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제4항에 있어서,

상기 동적 안티-백래쉬 메커니즘은 상기 장방형 지지체에 연결되는 풀리(pulley) 및 상기 풀리로부터 연장되어 무게추와 연결되는 케이블을 포함하는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제4항에 있어서,

상기 동적 안티-백래쉬 메커니즘은 상기 지상용 태양추적 광전지 어레이의 위치에너지를 일정한 수준으로 유지시키는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제1항에 있어서,

상기 지상용 태양추적 광전지 어레이의 중력 중심은 상기 장방형 지지체를 따라 위치되는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제1항에 있어서,

상기 구동장치와 연동장치들의 스트링에 작동가능하게 연결되어 상기 제1 축에 대한 장방형 지지체의 회전 및 상기 연동장치들의 스트링의 축 이동을 제어하는 컨트롤러를 더 포함하는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제1항에 있어서,

상기 장방형 지지체는 4인치의 직경을 갖는 파이프인

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제1항에 있어서,

상기 복수의 태양전지 모듈 각각은 43인치의 폭과 67인치의 길이를 갖는 사각형 형상을 포함하는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
대지의 표면 위에서 연장하는 장방형 지지체;

상기 장방형 지지체와 작동가능하게 연결되어, 태양을 제1 축에 대해서 추적하도록 낮 시간 동안 상기 장방형 지지체를 제1 방향으로 회전시키고, 낮 시간의 종료 이후에 상기 장방형 지지체를 제2 방향으로 회전시키는 구동장치;

상기 장방형 지지체에 피벗 가능하게 결합하고, 상기 장방형 지지체의 길이를 따라 이격되고, 상기 장방형 지지체의 길이를 따라 쌍으로 정렬되며, 상기 장방형 지지체로부터 외측의 제1 방향으로 연장하는 상기 쌍의 제1 모듈 및 반대되는 외측의 제2 방향으로 연장하는 상기 쌍의 제2 모듈을 갖는 복수의 평면 태양전지 모듈;

지지면에 대하여 접촉하도록 구성되는 제1 단부와 상기 장방형 지지체에 작동가능하게 연결되는 제2 단부를 각각 포함하며, 상기 장방형 지지체를 따라 상기 각 태양전지 모듈들로부터 각각 이격되는 복수의 수직 지지체; 및

상기 장방형 지지체에 연결되어, 상기 장방형 지지체를 상기 제2 방향으로 회전시키는 힘을 인가하도록 구성되는 균형 메커니즘;

을 포함하며,

상기 장방형 지지체는 상기 태양전지 모듈들이 낮 시간 동안 상기 제1 축에 대하여 태양을 동시에 추적할 수 있도록 회전을 위하여 저널링(journaling) 되고,

상기 태양전지 모듈들은 그 태양전지 모듈 각각이 상기 장방형 지지체의 장축에 실질적으로 직교하는 축을 따라 동시에 회전하고, 낮 시간 동안 상기 장축에 실질적으로 직교하는 상기 축에 대하여 태양을 추적할 수 있도록 피벗 가능하게 결합하는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제12항에 있어서,

상기 균형 메커니즘은 상기 장방형 지지체가 회전 위치를 벗어나서 제1 방향으로 회전한 후에, 상기 장방형 지지체에 상기 힘을 인가하도록 구성되어 상기 복수의 태양전지 모듈의 질량 분포를 평형시키는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제13항에 있어서,

상기 구동장치에 작동가능하게 연결되는 제1 기어 및 상기 장방형 지지체에 작동가능하게 연결되는 제2 기어를 더 포함하고,

상기 균형 메커니즘은 상기 제1 축에 대하여 태양을 추적하도록 상기 제1 기어의 제1 방향으로의 회전 동안, 서로 치합된 제1 기어 및 제2 기어를 유지시키는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제12항에 있어서,

상기 복수의 태양전지 모듈은 상기 장방형 지지체와 정렬되는 중력 중심을 갖고 상기 장방형 지지체를 따라 위치되는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제12항에 있어서,

상기 균형 메커니즘은 상기 장방형 지지체를 따라 중심에 있는 풀리, 무게추 및 상기 무게추와 풀리 사이에서 연장하는 케이블을 포함하는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제12항에 있어서,

상기 균형 메커니즘은 상기 지상용 태양추적 광전지 어레이의 위치에너지를 일정한 수준으로 유지시키는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제12항에 있어서,

상기 장방형 지지체를 따라 위치되는 제2 균형 메커니즘을 더 포함하고,

상기 제2 균형 메커니즘은 상기 장방형 지지체의 길이를 따라 상기 균형 메커니즘으로부터 이격되는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제12항에 있어서,

상기 각 태양전지 모듈은 대응하는 리시버 위에 위치된 복수의 렌즈를 갖는 사각형 케이스를 포함하는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제19항에 있어서,

상기 사각형 케이스는 43인치의 폭 및 67인치의 길이를 포함하는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제12항에 있어서,

상기 장방형 지지체로부터 이격되고, 상기 각 태양전지 모듈들을 함께 연결시키는 연동장치들의 스트링을 더 포함하고,

상기 연동장치들의 스트링은 낮 시간 동안 태양을 추적하도록 장축에 실질적으로 직교하는 축을 따라 상기 태양전지 모듈을 회전시키도록 상기 장방형 지지체를 따라 축 방향으로 이동가능한

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제12항에 있어서,

상기 복수의 수직 지지체들 각각은 각각 4인치의 높이와 폭을 갖는 사각 단면 형상을 포함하는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제12항에 있어서,

상기 장방형 지지체는 대지의 표면 위에서 실질적으로 북남 방향으로 연장하는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
장방형 지지체;

상기 장방형 지지체에 연결되며, 그 장방형 지지체의 길이를 따라 이격되는 복수의 마운트;

상기 복수의 마운트에 연결되고, 상응하는 리시버와 정렬되는 복수의 렌즈들을 각각 포함하는 복수의 태양전지 모듈;

낮 시간 동안에 태양을 추적하도록 제1 평면 내에서 상기 태양전지 모듈들 각각을 동시에 이동시키도록 상기 장방형 지지체를 제1 축에 대하여 제1 방향으로 회전시키도록 구성되고, 낮 시간의 종료 시에 상기 장방형 지지체를 시작 지점으로의 제2 방향으로 회전시키도록 더 구성되는 제1 구동장치;

상기 장방형 지지체에 연결되어, 상기 장방형 지지체의 회전을 상기 시작 지점으로의 제2 방향으로 인가하는 균형 메커니즘;

낮 시간 동안 태양을 추적하도록 상기 제1 평면과 각각 직교하는 제2 평면 내에서 상기 복수의 마운트들 및 상기 연결된 태양전지 모듈들 각각을 회전시키도록 상기 장방형 지지체를 따라 축 방향으로 이동가능한 연동장치들의 스트링; 및

상기 장방형 지지체를 따라 상기 연동장치들의 스트링을 축 방향으로 이동시키도록 구성되는 제2 구동장치를 포함하는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제24항에 있어서,

상기 균형 메커니즘은 상기 지상용 태양추적 광전지 어레이의 위치에너지를 일정한 수준으로 유지시키는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제24항에 있어서,

상기 장방형 지지체는 엔드 투 엔드(end to end) 배치로 함께 부착되는 다수의 이산(discrete) 섹션들을 포함하는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제26항에 있어서,

상기 이산 섹션들 각각은 상기 복수의 마운트 중 하나를 포함하는

지상용 태양추적 광전지 어레이.
제24항에 있어서,

상기 균형 메커니즘은 낮 시간에 상기 제1 구동장치가 상기 제1 방향으로의 회전 동안 상기 장방형 지지체에 일정한 힘을 인가하도록 상기 장방형 지지체에 힘을 인가하는

지상용 태양추적 광전지 어레이.