KR101278718B1 - Hybrid type solar energy using system - Google Patents
Hybrid type solar energy using system Download PDFInfo
- Publication number
- KR101278718B1 KR101278718B1 KR1020120101095A KR20120101095A KR101278718B1 KR 101278718 B1 KR101278718 B1 KR 101278718B1 KR 1020120101095 A KR1020120101095 A KR 1020120101095A KR 20120101095 A KR20120101095 A KR 20120101095A KR 101278718 B1 KR101278718 B1 KR 101278718B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light
- heat
- optical filter
- solar
- heat storage
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 67
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims abstract description 64
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 31
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005678 Seebeck effect Effects 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- ZZEMEJKDTZOXOI-UHFFFAOYSA-N digallium;selenium(2-) Chemical compound [Ga+3].[Ga+3].[Se-2].[Se-2].[Se-2] ZZEMEJKDTZOXOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000001782 photodegradation Methods 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/40—Thermal components
- H02S40/44—Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/60—Thermal-PV hybrids
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 태양 에너지 이용 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 태양광을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 발전모듈과 태양열을 이용하여 열 에너지를 생성하는 축열모듈을 하나의 시스템으로 구성함으로써, 예를 들어 냉방을 하기 위해 전기 에너지가 많이 필요한 여름에는 발전모드로, 난방을 하기 위해 열 에너지가 많이 필요한 겨울에는 축열모드로 전환하여 1년 내내 효율적으로 사용 가능한 복합형 태양 에너지 이용 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a solar energy utilization system, and more specifically, by configuring a power generation module for generating electrical energy using solar light and a heat storage module for generating thermal energy using solar heat, for example, The present invention relates to a hybrid solar energy utilization system that can be efficiently used all year by switching to the power generation mode in the summer when electric energy is required for cooling and the heat storage mode in the winter when heat energy is required for heating.
최근 천연자원의 고갈과 화력 및 원자력 발전에 대한 환경 및 안정성 등의 문제가 대두되면서, 대표적인 친환경 그린 에너지(Green Energy)인 태양 에너지를 이용하여 전기 에너지 및 열 에너지를 생성하는 태양 에너지 이용 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Recently, due to the depletion of natural resources and the environmental and stability of thermal power and nuclear power generation, the solar energy utilization system that generates electric energy and heat energy using solar energy, which is a representative green energy, is developed. Research is actively underway.
태양 에너지 이용 시스템은 태양광을 이용하는 발전장치와 태양열을 이용하는 축열장치로 구분할 수 있다. 태양광을 이용한 발전장치는 광전효과를 기대할 수 있는 화합물반도체인 GaAs, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 등으로 제조된 솔라 셀(solar cell)을 이용하는 방식이다. 구체적으로, 솔라 셀을 가능한 넓은 면적에 배열하여 광전효과를 통하여 발전을 행하고 있다.Solar energy utilization system can be divided into solar power generator and solar heat storage device. The photovoltaic power generation device uses a solar cell made of GaAs, monocrystalline silicon, polycrystalline silicon, etc., which are expected to have a photoelectric effect. Specifically, the solar cells are arranged in the largest possible area to generate power through the photoelectric effect.
이러한 태양광 발전장치는 설비비가 적고 또한 설치가 용이하나, 대면적을 필요로 하고 광전변환효율이 매우 낮다고 하는 단점이 있다. 또한, 종래의 솔라 셀은 예컨대 직사광선을 통해서 얻어지는 열은 활용하지 못하고 그대로 버려지고 있다.Such a photovoltaic device is low in installation cost and easy to install, but has a disadvantage of requiring a large area and having a very low photoelectric conversion efficiency. In addition, the conventional solar cell is discarded as it is, without utilizing heat obtained through direct sunlight, for example.
보다 구체적으로, 결정질과 a-Si 박막형 태양광 모듈은 각각 변환 가능한 빛의 파장대역을 가지며, 이외의 파장은 입사되어 태양광 모듈의 온도 상승을 가져온다. 태양광 발전 효율은 온도가 상승함에 따라 감소하는 특성을 가지므로 이와 같은 태양광 모듈의 온도 상승은 발전 효율을 크게 떨어뜨리는 결과를 초래한다. 이러한 점 때문에, 일반적인 태양광 모듈에서는 광학필터 등을 이용하여 태양광 모듈이 변환 가능한 파장대의 빛만 태양광 모듈로 보내주고 이외의 파장대의 빛은 차단함으로써 상기 이외의 파장대의 빛에 해당하는 태양열은 활용되지 못하고 그대로 버려지는 것이다.More specifically, the crystalline and a-Si thin-film solar modules each have a wavelength band of light that can be converted, and other wavelengths are incident to bring about a temperature increase of the solar module. Since the photovoltaic power generation efficiency has a characteristic of decreasing as the temperature increases, such a temperature increase of the photovoltaic module greatly reduces the power generation efficiency. For this reason, in general solar modules, only the light of the wavelength range that can be converted by the solar module is sent to the solar module by using an optical filter, and the light of the other wavelength band is blocked, thereby utilizing the solar heat corresponding to the light of the wavelength band other than the above. It can't be thrown away.
한편, 태양열을 이용하는 축열장치는 입사되는 태양열로 물이나 기타 재료를 데우고 이를 이용해 2차적으로 발전을 하거나 또는 난방 설비에 이용하는 구조가 일반적인데, 이는 설비가 크고 효율이 대체적으로 낮은 단점을 가지고 있다. 효율의 증대를 위해 반구형 반사경을 이용하여 태양열을 집광하여 고온/고열량을 낼 수 있는 설비가 개발되고 있으며, 또한, 집열된 열이 외부로 손실되는 열량을 최소로 하여, 외부의 발전 또는 난방설비에 이용하기 위해 열의 전달이 용이한 구조를 갖도록 개선되고 있다.On the other hand, the heat storage device using solar heat is commonly used to heat the water or other materials with the incident solar heat, and to generate secondary power or use it for heating facilities in general, which has the disadvantage that the equipment is large and the efficiency is generally low. In order to increase efficiency, a device that can generate high temperature / high heat by condensing solar heat using a hemispherical reflector has been developed.In addition, by minimizing the amount of heat that is lost to the heat collected outside, It is being improved to have a structure that facilitates the transfer of heat for use.
그러나, 위에서 살펴본 바와 같이 종래에는 태양 에너지를 이용함에 있어 태양광과 태양열은 각기 다른 에너지 변환기구를 통해 전기 에너지 또는 열 에너지로 변환하고 있다. 특히 태양열의 경우에는 태양열을 집열하여 생활온수를 생산하거나 대단위의 집열시스템을 이용 고열화시켜 이를 이용하여 엔진을 돌려 전력을 생산하는 수준에 머물러 있는 실정이다.However, as described above, in the conventional use of solar energy, sunlight and solar heat are converted into electrical energy or thermal energy through different energy converters. In particular, in the case of solar heat, solar hot water is collected to produce domestic hot water or high temperature is collected using a large-scale heat collecting system, and the engine is used to produce electricity by turning the engine.
따라서, 종래의 경우 1년 내내 태양 에너지를 효율적으로 사용하기 위해서는, 각각 별개의 시스템으로 구성된 태양광을 이용하는 발전장치와 태양열을 이용하는 축열장치를 모두 설치해야 하므로, 설치 면적을 크게 차지할 뿐만 아니라 설치 비용도 많이 소요되는 문제가 있다.Therefore, in the conventional case, in order to use solar energy efficiently throughout the year, it is necessary to install both a solar power generator and a solar heat storage device, each of which is composed of separate systems. There is also a problem that takes a lot.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 태양광을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 발전모듈과 태양열을 이용하여 열 에너지를 생성하는 축열모듈을 하나의 시스템으로 구성함으로써, 예를 들어 냉방을 하기 위해 전기 에너지가 많이 필요한 여름에는 발전모드로, 난방을 하기 위해 열 에너지가 많이 필요한 겨울에는 축열모드로 전환하여 1년 내내 효율적으로 사용 가능한 복합형 태양 에너지 이용 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, by configuring a power generation module for generating electrical energy using solar light and a heat storage module for generating thermal energy using solar heat, for example, cooling The purpose is to provide a complex solar energy utilization system that can be efficiently used all year by switching to power generation mode in summer when electric energy is needed to make a lot of energy and heat storage mode in winter when heat energy is required to be heated. .
본 발명의 다른 목적은, 발전모듈과 축열모듈을 하나의 시스템으로 구성함으로써, 설치 면적 및 비용을 최소화 할 수 있는 복합형 태양 에너지 이용 시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a combined solar energy utilization system that can minimize the installation area and cost by configuring the power generation module and the heat storage module as a system.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 복합형 태양 에너지 이용 시스템은, 태양으로부터 입사되는 광 중 특정 파장대의 빛을 받아 전기 에너지로 변환시키는 다수의 솔라 셀을 포함하는 태양광 모듈; 상기 솔라 셀들의 사이에 위치하며, 상기 특정 파장대의 빛은 반사하여 상기 솔라 셀로 집광시키고, 특정 파장대 이외의 파장대의 빛은 투과시키는 광학필터를 구비하는 집광유닛; 상기 집광유닛의 하부에 위치하며, 집광유닛을 투과하는 태양광의 빛을 받아 열 에너지로 변환시키는 축열유닛; 및 상기 광학필터를, 상기 특정 파장대의 빛을 상기 솔라 셀로 반사시켜 집광하는 제1위치로 펼치거나 상기 특정 파장대의 빛을 포함하여 모든 파장대의 빛을 상기 축열유닛으로 향하게 하는 제2위치로 접는 광학필터 접철유닛;을 포함한다.A hybrid solar energy utilization system according to the present invention for achieving the above object is a solar module including a plurality of solar cells for receiving light from a specific wavelength band of light incident from the sun to convert into electrical energy; A light collecting unit positioned between the solar cells, the light converging unit including an optical filter for reflecting the light of the specific wavelength band and condensing the light into the solar cell and transmitting light of a wavelength band other than the specific wavelength band; Located in the lower portion of the light collecting unit, the heat storage unit for receiving the light of the sunlight passing through the light collecting unit to convert the heat energy; And extending the optical filter to a first position reflecting light of the specific wavelength band to the solar cell and condensing the light, or folding the optical filter to a second position to direct light of all wavelength bands including the light of the specific wavelength band to the heat storage unit. And a filter folding unit.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 집광유닛은, 상기 태양광 모듈에 배열된 솔라 셀들의 행 또는 열들 사이에 횡방향으로 배열되며 삼각형의 종단면 형상을 갖는 투광성 재질의 프레임을 포함하고, 상기 프레임의 내부에 상기 광학필터가 접철 가능하게 배치되어 구성될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the condensing unit includes a frame made of a translucent material having a triangular longitudinal cross-sectional shape and arranged in a transverse direction between rows or columns of solar cells arranged in the solar module, wherein the frame The optical filter may be arranged to be folded inside the.
또한, 상기 집광유닛은, 상기 태양광 모듈에 배열된 솔라 셀들의 행 또는 열들 사이에 횡방향으로 배열되며 원형의 종단면 형상을 갖는 투광성 재질의 프레임을 포함하고, 상기 프레임의 내부에 상기 광학필터가 접철 가능하게 배치되어 구성될 수도 있다.The light condensing unit may include a translucent frame having a circular longitudinal cross-sectional shape and arranged in a transverse direction between rows or columns of solar cells arranged in the photovoltaic module, wherein the optical filter is disposed inside the frame. It may be arranged to be foldable.
여기서, 상기 프레임은 커버 글래스를 구비할 수 있다.Here, the frame may have a cover glass.
또한, 상기 축열유닛은, 상기 집광유닛 하부에 설치된 언더 커버에 채워진 열흡수매체; 상기 언더 커버 내에 상기 열흡수매체에 잠기도록 길이방향으로 설치된 열전달부재; 및 상기 열전달부재의 일단에 연결된 축열탱크;를 포함할 수 있다.The heat storage unit may further include a heat absorbing medium filled in an under cover installed under the light collecting unit; A heat transfer member installed longitudinally in the under cover to be immersed in the heat absorption medium; And a heat storage tank connected to one end of the heat transfer member.
상기 열전달부재는 흡열관 및 이 흡열관에 채워진 열전달매체를 포함할 수 있으며, 상기 흡열관은 히트 파이프 또는 동 파이프로 구성될 수 있다.The heat transfer member may include an endothermic tube and a heat transfer medium filled in the endothermic tube, and the endothermic tube may be formed of a heat pipe or a copper pipe.
또한, 상기 축열유닛은 상기 흡열관을 흐르는 열전달매체의 유량을 조절하기 위한 유량조절밸브를 포함할 수 있다.In addition, the heat storage unit may include a flow control valve for adjusting the flow rate of the heat transfer medium flowing through the heat absorbing tube.
또한, 상기 광학필터 접철유닛은, 상기 언더 커버에 상기 열전달부재와 간섭하지 않도록 가로 방향으로 설치되며, 중앙부를 중심으로 양측에 서로 반대 방향의 나사산이 형성된 리드스크류; 상기 리드스크류에 설치되어 리드스크류가 회전함에 따라 내측 또는 외측으로 직선 이동하는 한 쌍의 이동링; 일단은 상기 이동링에 연결되고 타단은 상기 광학필터에 연결된 연결부재; 및 상기 리드스크류를 정,역 회전시키기 위한 모터;를 포함할 수 있다.In addition, the optical filter folding unit is installed in the transverse direction so as not to interfere with the heat transfer member on the under cover, the lead screw is formed on both sides of the center portion in the opposite direction from each other; A pair of moving rings installed on the lead screw and linearly moving inward or outward as the lead screw rotates; A connection member connected at one end to the movable ring and at the other end to the optical filter; And a motor for forward and reverse rotation of the lead screw.
상기 연결부재는, 상기 이동링에 일단이 연결되는 중공형 제1부재 및 일단은 상기 제1부재의 중공에 삽입되고 타단은 상기 광학필터에 연결된 제2부재를 구비하여, 상기 광학필터의 접철에 따른 광학필터의 길이 변화를 보상하도록 구성될 수 있다.The connecting member includes a hollow first member having one end connected to the moving ring and a second member inserted into a hollow of the first member and the other end connected to the optical filter. Can be configured to compensate for variations in the length of the optical filter accordingly.
또한, 상기 연결부재는, 상기 이동링에 일단이 연결된 제1부재 및 일단은 상기 제1부재의 타단에 연결되고 타단은 상기 광학필터에 연결된 탄성부재를 구비하여, 상기 광학필터의 접철에 따른 광학필터의 길이 변화를 보상하도록 구성될 수도 있다. 여기서, 상기 탄성부재는 스프링 등이 바람직하게 이용될 수 있다.The connecting member may include a first member having one end connected to the movable ring and one end connected to the other end of the first member and the other end connected to the optical filter, and the optical member according to the folding of the optical filter. It may also be configured to compensate for changes in the length of the filter. Here, the elastic member may be preferably used, such as a spring.
본 발명의 더욱 바람직한 실시예에 의하면, 복합형 태양 에너지 이용 시스템은, 상기 열전달부재에 연결되어 축열유닛으로부터 방열되는 열을 회수하여 추가적인 전기 에너지를 생산하는 열전소자를 더 포함할 수 있다.According to a more preferred embodiment of the present invention, the hybrid solar energy utilization system may further include a thermoelectric element connected to the heat transfer member to recover heat radiated from the heat storage unit to produce additional electrical energy.
한편, 본 발명에 의한 복합형 태양 에너지 이용 시스템은, 냉방을 위한 전기 에너지가 많이 필요한 여름에는 상기 광학필터를 제1위치로 펼쳐서 전기 에너지를 주로 생산하는 발전모드로, 난방을 위한 열 에너지가 많이 필요한 겨울에는 상기 광학필터를 제2위치로 접어서 열 에너지를 주로 생산하는 축열모드로 설정하여 운전하며, 상기 태양광 모듈에 의해 생산되는 전기 에너지를 이용하여 외부 전원 없이 독립적인 축열모드의 운전이 가능한 것을 특징으로 한다.On the other hand, the hybrid solar energy utilization system according to the present invention is a power generation mode that mainly produces electrical energy by expanding the optical filter to the first position in the summer when a large amount of electrical energy for cooling, heat energy for heating a lot In winter, the optical filter is folded to the second position and operated in a heat storage mode that mainly produces thermal energy, and an independent heat storage mode can be operated without an external power source by using the electric energy produced by the solar module. It is characterized by.
이상과 같은 본 발명에 의한 복합형 태양 에너지 이용 시스템은, 태양광을 이용하는 발전 시스템과 태양열을 이용하는 축열 시스템이 하나의 시스템으로 구성됨으로써, 설치 면적 및 비용을 최소화할 수 있다.In the complex solar energy using system according to the present invention as described above, since the power generation system using solar light and the heat storage system using solar heat are configured as one system, the installation area and cost can be minimized.
또한, 태양광 발전시 발전에 기여하지 못하고 솔라 셀의 가열을 야기하는 파장대의 빛은 솔라 셀로 집광되지 않기 때문에, 태양광 모듈의 광열화 현상을 방지할 수 있으므로, 태양광 모듈의 에너지 변환 효율 저하 및 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the light of the wavelength band that does not contribute to power generation during solar power generation and causes the heating of the solar cell is not collected by the solar cell, it is possible to prevent photodegradation of the solar module, thereby reducing the energy conversion efficiency of the solar module. And life can be prevented from being shortened.
또한, 축열유닛의 과열로 인해 방출되는 열을 열전소자를 이용하여 추가적인 전기 에너지로 생산 가능하므로, 여름철 태양 에너지를 이용한 전기 생산의 효율을 30~40% 이상 향상시킬 수 있다.In addition, since the heat discharged due to the overheating of the heat storage unit can be produced as an additional electric energy using a thermoelectric element, it is possible to improve the efficiency of electricity production using solar energy in
또한, 본 발명은 외부 전원 없이도 태양광 발전에서 생산되는 전기 에너지를 이용하여 외부 전원 없이 독립적인 태양열 시스템의 운영이 가능하며, 계절에 상관없이 1년 내내 효율적으로 사용 가능한 복합형 태양 에너지 이용 시스템을 제공할 수 있다.In addition, the present invention is capable of operating an independent solar system without an external power source by using the electrical energy produced by the solar power generation without an external power source, a composite solar energy utilization system that can be used efficiently throughout the year regardless of season Can provide.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 복합형 태양 에너지 이용 시스템의 개략적인 구성도,
도 2는 축열유닛의 구성을 설명하기 위하여 도시한 단면도,
도 3은 광학필터 접철유닛을 설명하기 위하여 도시한 단면도,
도 4는 도 3의 요부 분해 사시도,
도 5a 및 5b는 도 1에 나타낸 복합형 태양 에너지 이용 시스템의 모드 전환에 따른 광학필터의 위치를 나타낸 도면, 그리고,
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 의한 복합형 태양 에너지 이용 시스템의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a hybrid solar energy utilization system according to an embodiment of the present invention,
2 is a cross-sectional view for explaining the configuration of the heat storage unit,
3 is a cross-sectional view for explaining the optical filter folding unit,
4 is an exploded perspective view of the main part of FIG. 3;
5a and 5b are views showing the position of the optical filter according to the mode switching of the hybrid solar energy using system shown in FIG.
6 is a schematic diagram of a hybrid solar energy utilization system according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 예시하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 이하에 상술되는 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어 지는 것일 뿐이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention illustrated below may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments illustrated below. The embodiments of the present invention described below are only provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하며, 동일하거나 대응하는 구성에 대해서는 도면에 같은 부재번호를 이용하여 표시하고 중복되는 설명은 생략한다.In addition, in describing the embodiments of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted and the same or corresponding configurations will be described in the drawings. The same reference numerals are used for the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 복합형 태양 에너지 이용 시스템은, 태양광 모듈(10), 집광유닛(20), 축열유닛(30), 광학필터 접철유닛(40) 및 제어부(50) 등을 구비한다. 도면에서 부호 60은 인버터, 70은 유량조절밸브, 80은 펌프, 90은 배터리, 그리고, 부호 100은 태양이다.As shown in FIG. 1, the hybrid solar energy using system according to an embodiment of the present invention includes a
상기 태양광 모듈(10)은 태양광의 특정 파장대의 빛을 받아 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 다수의 솔라 셀(11)을 포함한다. 상기 솔라 셀(11)은 실리콘, 단결정 실리콘, 폴리 실리콘, CIGS(Cupper Indium Gallium Diselenide) 또는 화합물 반도체 등으로 구성될 수 있다.The
상기와 같은 솔라 셀(11)들은 도시되지 않은 소정의 기판상에 일정간격을 두고 일렬로 배치되며, 태양(100)으로부터 입사되는 광 중 특정 파장대의 빛을 받아 전기 에너지를 생성한다. 여기서, 상기 특정 파장대의 빛이란 예를 들어, 400~500nm 파장대의 빛일 수 있다. 상기와 같은 특정 파장대 이외의 빛은 솔라 셀에 의한 전기 에너지 생산에 기여하지 못하고 솔라 셀의 온도를 상승시키는 역할을 하므로, 솔라 셀로 입사되지 않도록 할 필요가 있다.The
상기 집광유닛(20)은 상기 솔라 셀(11) 열들 사이에 위치하여 상기 특정 파장대의 빛은 반사하여 상기 솔라 셀(11)들로 집광시키고, 특정 파장대 이외의 파장대의 빛은 투과시킴으로써, 상기 특정 파장대 이외의 파장대의 빛이 솔라 셀(11)로 가지 않고 집광유닛(20) 하부의 후술하는 축열유닛(30)으로 보낸다. 이로써 솔라 셀(11)이 태양열에 의해 가열되지 않기 때문에, 솔라 셀(11)의 온도 상승으로 인해 전기 에너지 변환 효율이 저하되는 현상을 방지할 수 있다.The
상기와 같은 집광유닛(20)은 도 2에 도시된 바와 같이, 삼각형의 종단면 형상을 갖는 투광성 재질의 프레임(21)과 상기 프레임(21)의 내부에 설치되는 광학필터(25,25')를 포함한다.As shown in FIG. 2, the
상기 프레임(21)은 한 쌍의 커버 글래스(22,22')가 상부의 탑 지지바(23)와 하부 양측의 사이드 지지바(24,24')에 의해 지지되어 삼각 형상을 이루고 있다. 그리고, 상기 각 사이드 지지바(24,24')에는 솔라 셀(11)의 일단이 지지되어 있으며, 상기 솔라 셀(11)의 타단은 인접하여 설치되는 프레임(21)의 사이드 지지바에 지지되어 있다.The
상기 광학필터(25,25')는 상기 한 쌍의 커버 글래스(22,22')의 내측에 일정 간격을 두고 배치되며, 그 상단부가 상기 탑 지지바(23)에 지지되어 있고, 타단부는 후술하는 광학필터 접철유닛(40)에 지지되어 있다.The optical filters 25 and 25 'are disposed at predetermined intervals inside the pair of
상기 광학필터(25,25')는 태양(100)으로부터 입사되는 광 중 상기 태양광 모듈(10)이 전기 에너지로 변환 가능한 특정 파장대의 빛은 반사시키고, 상기 특정 파장대 이외의 파장대의 빛 즉, 태양광 모듈(10)의 온도 상승을 유발시키는 파장대의 빛은 투과시키는 특성이 있다.The optical filters 25 and 25 ′ reflect light of a specific wavelength band that can be converted into electrical energy by the
따라서, 자세히 후술하겠지만, 상기 광학필터(25,25')는 광학필터 접철유닛(40)에 의해 도 5a 및 5b에 나타낸 바와 같이, 프레임(21)의 내부에서 커버 글래스(22,22')와 평행하게 위치(제1위치)되거나 또는 수직하게 접혀질 수 있는데(제2위치), 이 때, 도 5a와 같이 펼쳐진 경우에는 태양으로부터 입사되는 광 중 특정 파장대의 빛은 상기 광학필터(25,25')에 의해 반사되어 솔라 셀(11)로 입사되는 반면, 상기 특정 파장대 이외의 파장대의 빛은 광학필터(25,25')를 투과하여 그 하부의 축열유닛(30)으로 흡수된다.Accordingly, as will be described later in detail, the
결과적으로, 발전모드에서는 전기 에너지로 변환 가능한 파장대의 빛은 집광되어 솔로 셀(11)로 입사되는 반면, 솔라 셀(11)의 온도를 상승시키는 파장대의 빛은 솔라 셀(11)로 입사되지 않기 때문에, 보다 많은 전기 에너지의 생산이 가능할 뿐만 아니라 솔라 셀(11)의 온도 상승으로 인한 종래와 같은 문제점, 즉 에너지 변환 효율의 감소 및 수명 단축이라는 문제를 해소할 수 있다.As a result, in the power generation mode, light in the wavelength band that can be converted into electrical energy is collected and incident on the
한편, 도시예에서는 상기 집광유닛(20)의 프레임(21)이 삼각형의 종단면 형상을 갖는 것이 도시되어 있으나, 상기 프레임(21)은 구체적으로 도시하지 않았으나, 원형의 종단면 형상을 갖도록 구성될 수도 있다. 이와 같이 원형의 종단면 형상을 갖는 프레임의 경우, 프레임(21)을 구성하는 커버 글래스를 지지하기 위한 별도의 지지바 등이 필요없기 때문에, 구성 부품수의 감소 및 조립성 향상이라는 효과를 기대할 수 있다.Meanwhile, although the
상기 축열유닛(30)은 상기 집광유닛(20)의 하부에 위치하며, 집광유닛을 투과하는 모든 파장대의 빛을 받아 열 에너지로 변환시켜 축열하는 역할을 한다. 이러한 축열유닛(30)은 언더 커버(31), 상기 언더 커버(31)에 채워진 열흡수매체(32), 상기 언더 커버(31) 내에 상기 열흡수매체(32)에 잠기도록 길이방향으로 설치된 열전달부재(33) 및 상기 열전달부재(33)의 일단에 연결된 축열탱크(34)를 포함한다.The
상기 열전달부재(33)는 흡열관 및 이 흡열관에 채워진 열전달매체를 포함할 수 있으며, 상기 흡열관은 히트 파이프 또는 동 파이프로 구성될 수 있으나, 이를 꼭 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 흡열관에는 이 흡열관을 흐르는 열전달매체의 유량을 조절하기 위한 유량조절밸브(70)가 설치되어 있다.The
상기와 같이 구성된 축열유닛(30)은 상기 집광유닛(20)을 투과하는 태양광이 열흡수매체(32)에 흡수되어 열 에너지로 변환되고, 이와 같은 열흡수매체(32)에 의해 생산된 열 에너지가 상기 열전달부재(33)를 통하여 축열탱크(34)로 이동하여 축열된다. In the
상기 축열탱크(34)에는 예를 들어, 난방용수가 저장되어 있고, 이 난방용수가 상기 열전달부재(33)에 의해 전달되는 열 에너지에 의해 소정 온도로 가열된다. 그리고, 상기 축열탱크(34)에는 주택의 바닥을 경유하는 난방용수 순환관(35)이 연결되어 있고, 이 순환관(35)에 설치된 펌프(80)에 의해 상기 난방용수가 축열탱크(34)로부터 주택의 바닥으로 계속 순환하기 때문에, 난방을 이룰 수 있다. 도 1에서 부호 36은 난방용수를 보조적으로 가열하기 위한 전기 히터이다.In the
상기 광학필터 접철유닛(40)은 상기 광학필터(25,25')를, 상기 특정 파장대의 빛을 상기 솔라 셀(11)로 반사시켜 집광하는 제1위치로 펼치거나 상기 특정 파장대의 빛을 포함하여 모든 파장대의 빛을 상기 축열유닛(30)으로 향하게 하는 제2위치로 접는 역할을 하며, 본 실시예예서는 광학필터가 제1위치로 펼쳐진 상태를 발전모드로, 그리고, 제2위치로 접혀진 상태를 축열모드로 이름하여 설명한다.The optical
상기 광학필터 접철유닛(40)은 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 언더 커버(31)에 상기 열전달부재(33)와 간섭하지 않도록 가로 방향으로 설치되며, 중앙부를 중심으로 양측에 서로 반대 방향의 나사산이 형성된 리드스크류(41), 상기 리드스크류(41)에 설치되어 리드스크류(41)가 회전함에 따라 내측 또는 외측으로 직선 이동하는 한 쌍의 이동링(42,42'), 일단은 상기 이동링(42,42')에 연결되고 타단은 상기 광학필터(25,25')에 연결된 연결부재(43) 및 상기 리드스크류(41)를 정,역 회전시키기 위한 모터(44)를 포함한다.3 and 4, the optical
여기서, 상기 리드스크류(41)는 상기 광학필터(25,25')의 양쪽 또는 어느 한 쪽에 설치될 수 있으며, 이 리드스크류(41)와 간섭하지 않도록 전술한 열전달부재가 프레임(21)의 내부에 설치된다.Here, the
상기 연결부재(43)는, 상기 이동링(42,42')에 일단이 연결되는 중공형 제1부재(43a) 및 일단은 상기 제1부재(43a)의 중공에 삽입되고 타단은 상기 광학필터(25,25')에 연결된 제2부재(43b)를 구비하여, 상기 광학필터(25,25')의 접철에 따른 광학필터(25,25')의 길이 변화를 보상하도록 구성된다.The connecting member 43 is a hollow
또한, 상기 연결부재(43)는 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기 이동링에 일단이 연결된 제1부재 및 일단은 상기 제1부재의 타단에 연결되고 타단은 상기 광학필터에 연결된 탄성부재를 구비하여, 상기 광학필터의 접철에 따른 광학필터의 길이 변화를 보상하도록 구성될 수도 있다. 여기서, 상기 탄성부재는 스프링 등이 바람직하게 이용될 수 있다.In addition, although not shown in detail, the connecting member 43 includes a first member having one end connected to the moving ring and one end connected to the other end of the first member and the other end having an elastic member connected to the optical filter. The optical filter may be configured to compensate for a change in length of the optical filter due to folding of the optical filter. Here, the elastic member may be preferably used, such as a spring.
이와 같은 광학필터 접철유닛(40)은 도 3에서, 모터(44)가 예를 들어 정방향(시계방향)으로 회전하면, 리드스크류(41)가 정방향으로 회전함으로써 그 양단부에 위치해 있던 한 쌍의 이동링(42,42')이 각각 내측으로 이동하게 되며, 이에 따라 상기 이동링(42,42')에 각각 연결되어 있는 광학필터(25,25')가 점진적으로 접혀지게 되고, 최종적으로는 도 3에서 일점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 광학필터(25,25')가 완전히 접혀지게 된다.In the optical
한편, 상기와 같은 상태에서 모터(44)가 역방향(반시계방향)으로 회전하면, 리드스크류(41)가 역방향으로 회전함으로써 내측으로 이동해 있던 한 쌍의 이동링(42,42')이 각각 외측으로 이동하게 되며, 이에 따라 광학필터(25,25')도 서서히 펴쳐지면서 최종적으로는 도 3에서 실선으로 나타낸 바와 같이 광학필터(25,25')가 완전히 펼쳐지게 된다.On the other hand, when the
상기와 같은 과정을 통해 여름에는 광학필터(25,25')가 펼쳐진 발전모드로 설정하고, 겨울에는 광학필터(25,25')가 접혀진 축열모드로 설정할 수 있으며, 도 5a는 발전모드, 그리고, 도 5b는 축열모드에서 본 발명의 요부 상태를 개략적으로 나타내고 있다. 이를 참조하여 본 발명에 의한 복합형 태양 에너지 이용 시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.Through the above process, it is possible to set the power generation mode in which the
본 발명에 의한 복합형 태양 에너지 이용 시스템은, 예를 들어 여름에는 냉방을 위하여 필요한 전기를 많이 생산하기 위한 발전모드로 설정하여 사용하는 한편, 겨울에는 난방을 위하여 필요한 열을 많이 생산하기 위한 축열모드로 설정하여 사용할 수 있다.Hybrid solar energy utilization system according to the present invention, for example, in the summer to set the power generation mode for producing a lot of electricity required for cooling, while in the heat storage mode for producing a lot of heat required for heating in winter Can be set and used.
도 5a는 발전모드를 설명하기 위하여 도시한 것으로, 도시된 바와 같이 발전모드에서 광학필터(25,25')는 프레임(21)의 내부에서 양측 커버 글래스(22,22')에 평행하게 펼쳐져 있다.FIG. 5A illustrates the power generation mode. In the power generation mode, as illustrated, the
이에 따라, 태양(100)으로부터 입사되는 광 중 태양광 모듈(10)에 의해서 전기 에너지로 변환 가능한 특정 파장대의 빛(점선 화살표)은 광학필터(25,25')에 의해 반사되고, 이에 따라 솔라 셀(11)에는 직접 입사되는 빛과 함께 보다 많은 양의 빛이 집광되어 보내진다. 반면, 상기 특정 파장대 이외의 빛(실선 화살표)은 광학 필터(25,25')를 투과하여 하부의 축열유닛(30)으로 보내져 열 에너지로 변환되어 축열된다.Accordingly, the light (dotted arrow) of a specific wavelength band that can be converted into electrical energy by the
이러한 작용에 의해 솔라 셀(11)들에는 전기 에너지로 변환 가능한 특정 파장대의 빛은 많이 입사되나, 그외 파장대의 빛은 적게 입사되므로, 솔라 셀(11)의 과열 현상을 방지할 수 있으며, 따라서, 솔라 셀의 과열로 인한 에너지 변환 효율의 저하 및 수명 단축 문제를 해소할 수 있다. 이 때, 특정 파장대의 빛이 집광되어 솔라 셀로 입사되므로, 보다 많은 전기 에너지를 생산할 수 있다.Due to this action, a lot of light of a specific wavelength band that can be converted into electrical energy is incident on the
상기 태양광 모듈(10)에 의해 생산된 전기 에너지는 인버터(60)를 통하여 교류로 변환되어 주택에 공급됨으로써 사용된다.The electrical energy produced by the
도 5b는 축열모드를 설명하기 위하여 도시한 것으로, 도시된 바와 같이 축열모드에서 광학필터(25,25')는 프레임(21)의 내부에서 중앙부로 접혀져 있다.FIG. 5B is a diagram for explaining the heat storage mode. In the heat storage mode, as illustrated, the
이에 따라, 태양(100)으로 입사되는 모든 파장대의 태양광 빛은 집광유닛(20)을 투과하여 하부의 축열유닛(30)으로 입사되어 축열된다. 물론, 이 경우에도 솔라 셀(11)의 직상방으로부터 입사되는 빛은 솔라 셀(11)로 입사되지만, 그 입사량은 광학필터(25,25')의 반사 작용에 의한 발전모드에서 보다 적다. 또한, 집광유닛(20)의 직상방으로부터 입사되는 빛 중 특정 파장대의 빛이 상기 발전모드에서는 반사되어 솔라 셀(11)로 입사되었지만, 본 축열모드에서는 상기 특정 파장대의 빛도 모두 집광유닛(20)을 투과하여 축열유닛(30)으로 입사되므로 열에너지가 많이 생산될 수 있다.Accordingly, sunlight of all wavelengths incident to the
상기 축열유닛(30)에서 생산된 열 에너지는 열전달부재(33)를 통하여 축열탱크(34)로 전달되고, 이에 의해 축열탱크(34)에 저장되어 있는 난방용수가 가열됨으로써 난방에 이용될 수 있다. 여기서, 열전달부재(33)에 설치되어 있는 유량조절밸브(70)를 이용하여 열전달매체의 양을 조절함으로써 축열탱크(34) 내의 난방용수 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다.The heat energy produced by the
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 복합형 태양 에너지 이용 시스템은, 여름철에는 발전모드로 설정하여 냉방 등을 위하여 필요한 많은 전기를 생산하여 공급할 수 있고, 겨울철에는 난방을 위한 열에너지를 많이 생산하여 공급할 수 있는 등 1년 내내 효율적으로 사용할 수 있다.As described above, the hybrid solar energy utilization system according to the present invention can be set to a power generation mode in summer to produce and supply a lot of electricity necessary for cooling, etc., and in winter to produce and supply a lot of thermal energy for heating. It can be used efficiently all year round.
또한, 발전모드에서 솔라 셀로 입사되는 특정 파장대의 빛을 집광시켜 보내고, 전기 에너지 생산에 불필요한 빛은 보내지 않으므로, 보다 많은 전기 에너지를 생산할 수 있을 뿐만 아니라 솔라 셀이 가열되어 발생하는 에너지 변환 효율 저하 및 수명 단축 문제를 해소할 수 있다.In addition, in the power generation mode, it transmits light of a specific wavelength band incident to the solar cell, and transmits unnecessary light for electric energy production, thereby not only producing more electric energy but also lowering energy conversion efficiency caused by heating of the solar cell. It can solve the problem of shortening the life.
한편, 첨부한 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 복합형 태양 에너지 이용 시스템을 개략적으로 나타낸 것이다.On the other hand, Figure 6 attached schematically shows a hybrid solar energy utilization system according to another embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 복합형 태양 에너지 이용 시스템을 구성하는 기본적인 구조는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예와 동일하다. 다만, 본 실시예에서는 축열유닛(30)으로부터 방출되는 열 에너지를 추가의 전기 에너지로 회수하기 위한 열전소자(110)의 구성이 추가되어 있다는 점이 일 실시예와 다르다.As shown in FIG. 6, the basic structure of the hybrid solar energy utilization system is the same as the embodiment of the present invention described above. However, this embodiment is different from the embodiment in that the configuration of the
구체적으로 살펴보면, 여름철 등에 축열유닛(30)은 온수 온도가 제한 온도 이상으로 상승하는 경우가 발생될 수 있는데, 이러한 경우 발열팬 등을 작동시켜 온도 온도를 일정하게 유지시켜 준다. 이 때, 축열된 열 에너지가 방출되며, 방열팬을 작동시키기 위해 전기 에너지가 소비된다.Specifically, the
본 실시예에서는 상기와 같이 방열되는 열을 열전소자(110)를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 것이 가능하다. 상기 열전소자(110)는 축열유닛(30)의 열전달부재의 축열탱크(34) 입구측에 설치된 유량조절밸브(70)에 일단이 연결되고, 타단은 상기 열전달부재의 출구측에 연결되어 있다. 그리고, 상기 열전소자(110)는 제어부(50)와 연결되어 있다.In this embodiment, it is possible to produce electrical energy by using the
열전소자(110)는 열과 전기의 상호작용으로 나타나는 각종 효과를 이용한 소자를 말하는 것으로, 본 실시예에서는 열을 전기 에너지로 변환하여 추가적인 발전을 가능하게 하는 역할을 한다.The
상기 열전소자(110)는 온도 차이에 의한 제백효과(Seebeck effect)에 의해 전기 에너지를 생산하는데, 온도차가 높을수록 에너지 변환 효율이 높아진다. 본 발명에서는 상기 열전소자(110)가 고온부인 열전달부재의 축열탱크 입구측과 저온부인 열전달부재의 축열탱크 출구측에 연결되어 있기 때문에, 매우 효과적이다.The
그외 다른 구성은 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예와 동일하므로, 동일한 참조부호를 부여하여 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 상기와 같은 열전소자(110)에 의하 추가적인 전기 에너지를 생산할 수 있다는 작용 효과 이외의 효과도 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예와 동일하므로 여기서는 구체적인 설명은 생략한다.The other configuration is the same as the embodiment of the present invention described above, and the same reference numerals will be omitted detailed description. In addition, since the effects other than the effect of producing additional electrical energy by the
이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 축열유닛의 과열로 인해 방출되는 열을 열전소자를 이용하여 추가적인 전기 에너지로 생산 가능하므로, 여름철 태양 에너지를 이용한 전기 생산의 효율을 30~40% 이상 향상시킬 수 있다.According to another embodiment of the present invention, since the heat discharged due to the overheating of the heat storage unit can be produced as an additional electric energy by using a thermoelectric element, the efficiency of electricity production using solar energy in the summer improves 30 to 40% or more You can.
이상에서, 본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것일 뿐 한정의 의미로 이해되어서는 안될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 특허청구범위 내에서 자유로이 실행될 수 있을 것이다.In the above, the present invention has been described by way of example. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of description and should not be regarded as limiting. Various modifications and variations of the present invention are possible in light of the above teachings. Therefore, unless otherwise indicated, the present invention may be practiced freely within the scope of the claims.
10;태양광 모듈 11;솔라 셀
20;집광유닛 21;프레임
25,25';광학필터 30;축열유닛
40;광학필터 접철유닛 41;리드스크류
42,42';이동링 43;열전달부재
44;모터 50;제어부10;
20;
25, 25 ';
40; Optical
42, 42 '; Moving ring 43; Heat transfer member
44;
Claims (12)
상기 솔라 셀들의 사이에 위치하며, 상기 특정 파장대의 빛은 반사하여 상기 솔라 셀로 집광시키고, 특정 파장대 이외의 파장대의 빛은 투과시키는 광학필터를 구비하는 집광유닛;
상기 집광유닛의 하부에 위치하며, 상기 집광유닛을 투과하는 태양광의 빛을 받아 열 에너지로 변환시키는 축열유닛; 및
상기 광학필터를, 상기 특정 파장대의 빛을 상기 솔라 셀로 반사시켜 집광하는 제1위치로 펼치거나 상기 특정 파장대의 빛을 포함하여 모든 파장대의 빛을 상기 축열유닛으로 향하게 하는 제2위치로 접는 광학필터 접철유닛;을 포함하되,
상기 광학필터 접철유닛은,
언더 커버에 열전달부재와 간섭하지 않도록 가로 방향으로 설치되며, 중앙부를 중심으로 양측에 서로 반대 방향의 나사산이 형성된 리드스크류;
상기 리드스크류에 설치되어 리드스크류가 회전함에 따라 내측 또는 외측으로 직선 이동하는 한 쌍의 이동링;
일단은 상기 이동링에 연결되고 타단은 상기 광학필터에 연결된 연결부재; 및
상기 리드스크류를 정,역 회전시키기 위한 모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 태양 에너지 이용 시스템.A solar module including a plurality of solar cells that receive light from a specific wavelength band among light incident from the sun and convert the light into electrical energy;
A light collecting unit positioned between the solar cells, the light converging unit including an optical filter for reflecting the light of the specific wavelength band and condensing the light into the solar cell and transmitting light of a wavelength band other than the specific wavelength band;
Located in the lower portion of the light collecting unit, the heat storage unit for receiving the light of the sunlight passing through the light collecting unit to convert the heat energy; And
An optical filter that extends the optical filter to a first position that reflects light of the specific wavelength band to the solar cell and condenses or to a second position that directs light of all wavelength bands including the light of the specific wavelength band to the heat storage unit; Including folding unit;
The optical filter folding unit,
Lead screws are installed in the transverse direction so as not to interfere with the heat transfer member on the under cover, the screw thread formed in opposite directions on both sides of the center portion;
A pair of moving rings installed on the lead screw and linearly moving inward or outward as the lead screw rotates;
A connection member connected at one end to the movable ring and at the other end to the optical filter; And
And a motor for forward and reverse rotation of the lead screw.
상기 태양광 모듈에 배열된 솔라 셀들의 행 또는 열들 사이에 횡방향으로 배열되며 삼각형의 종단면 형상을 갖는 투광성 재질의 프레임을 포함하고, 상기 프레임의 내부에 상기 광학필터가 접철 가능하게 배치되어 구성된 것을 특징으로 하는 복합형 태양 에너지 이용 시스템.According to claim 1, wherein the light collecting unit,
It includes a frame of a translucent material arranged in the transverse direction between the rows or columns of the solar cells arranged in the photovoltaic module, and having a triangular longitudinal cross-sectional shape, wherein the optical filter is foldable disposed inside the frame A hybrid solar energy utilization system.
상기 태양광 모듈에 배열된 솔라 셀들의 행 또는 열들 사이에 횡방향으로 배열되며 원형의 종단면 형상을 갖는 투광성 재질의 프레임을 포함하고, 상기 프레임의 내부에 상기 광학필터가 접철 가능하게 배치되어 구성된 것을 특징으로 하는 복합형 태양 에너지 이용 시스템.According to claim 1, wherein the light collecting unit,
It includes a frame of a translucent material arranged in the transverse direction between the rows or columns of the solar cells arranged in the photovoltaic module and having a circular longitudinal cross-sectional shape, wherein the optical filter is foldable disposed inside the frame A hybrid solar energy utilization system.
상기 프레임은 커버 글래스를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합형 태양 에너지 이용 시스템.The method according to claim 2 or 3,
And the frame has a cover glass.
상기 집광유닛 하부에 설치된 언더 커버에 채워진 열흡수매체;
상기 언더 커버 내에 상기 열흡수매체에 잠기도록 길이방향으로 설치된 열전달부재; 및
상기 열전달부재의 일단에 연결된 축열탱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 태양 에너지 이용 시스템.According to claim 1, wherein the heat storage unit,
A heat absorption medium filled in an under cover installed below the light collecting unit;
A heat transfer member installed longitudinally in the under cover to be immersed in the heat absorption medium; And
And a heat storage tank connected to one end of the heat transfer member.
상기 열전달부재는 흡열관 및 이 흡열관에 채워진 열전달매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 태양 에너지 이용 시스템.The method of claim 5,
The heat transfer member includes a heat absorbing tube and a heat transfer medium filled in the heat absorbing tube.
상기 흡열관은 히트 파이프 또는 동 파이프인 것을 특징으로 하는 복합형 태양 에너지 이용 시스템.The method according to claim 6,
The endothermic tube is a heat pipe or a copper pipe, characterized in that the hybrid solar energy utilization system.
상기 연결부재는, 상기 이동링에 일단이 연결되는 중공형 제1부재 및 일단은 상기 제1부재의 중공에 삽입되고 타단은 상기 광학필터에 연결된 제2부재를 구비하여, 상기 광학필터의 접철에 따른 광학필터의 길이 변화를 보상하도록 구성된 것을 특징으로 하는 복합형 태양 에너지 이용 시스템.The method of claim 1,
The connecting member includes a hollow first member having one end connected to the moving ring and a second member inserted into a hollow of the first member and the other end connected to the optical filter. Hybrid solar energy utilization system, characterized in that configured to compensate for changes in the length of the optical filter according to.
상기 연결부재는, 상기 이동링에 일단이 연결된 제1부재 및 일단은 상기 제1부재의 타단에 연결되고 타단은 상기 광학필터에 연결된 탄성부재를 구비하여, 상기 광학필터의 접철에 따른 광학필터의 길이 변화를 보상하도록 구성된 것을 특징으로 하는 복합형 태양 에너지 이용 시스템.The method of claim 1,
The connecting member includes a first member having one end connected to the movable ring, and one end connected to the other end of the first member and the other end connected to the optical filter, so that the connecting member includes an elastic member connected to the optical filter. A hybrid solar energy utilization system, configured to compensate for changes in length.
상기 열전달부재에 연결되어 축열유닛으로부터 방열되는 열을 회수하여 추가적인 전기 에너지를 생산하는 열전소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 태양 에너지 이용 시스템.The method of claim 5,
And a thermoelectric element connected to the heat transfer member to recover heat radiated from the heat storage unit to produce additional electric energy.
냉방을 위한 전기 에너지가 많이 필요한 여름에는 상기 광학필터를 제1위치로 펼쳐서 전기 에너지를 주로 생산하는 발전모드로, 난방을 위한 열 에너지가 많이 필요한 겨울에는 상기 광학필터를 제2위치로 접어서 열 에너지를 주로 생산하는 축열모드로 설정하여 운전하며, 상기 태양광 모듈에 의해 생산되는 전기 에너지를 이용하여 외부 전원 없이 독립적인 축열모드의 운전이 가능한 것을 특징으로 하는 복합형 태양 에너지 이용 시스템.The method of claim 1,
It is a power generation mode in which the optical filter is unfolded to the first position in the summer that requires a lot of electrical energy for cooling, and mainly produces electrical energy. In the winter where much heat energy for the heating is required, the optical filter is folded to the second position. Operating by setting to the heat storage mode to mainly produce, and using the electric energy produced by the solar module independent solar power storage mode, characterized in that the operation of the independent heat storage mode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120101095A KR101278718B1 (en) | 2012-09-12 | 2012-09-12 | Hybrid type solar energy using system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120101095A KR101278718B1 (en) | 2012-09-12 | 2012-09-12 | Hybrid type solar energy using system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101278718B1 true KR101278718B1 (en) | 2013-06-25 |
Family
ID=48867698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020120101095A KR101278718B1 (en) | 2012-09-12 | 2012-09-12 | Hybrid type solar energy using system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101278718B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015060490A1 (en) * | 2013-10-22 | 2015-04-30 | 한국에너지기술연구원 | Solar power generation system using single high-temperature molten salt heat storage tank |
KR101524405B1 (en) * | 2014-04-14 | 2015-05-29 | 강원대학교산학협력단 | A Multi-Generating System using Solar Light and Solar Heat |
KR101610071B1 (en) * | 2014-11-25 | 2016-04-07 | 한국광기술원 | Structure of pvt module |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100941926B1 (en) * | 2009-04-07 | 2010-02-11 | 송근용 | Photovoltaic-thermal energy congeneration system |
KR20100130517A (en) * | 2009-06-03 | 2010-12-13 | 박영환 | Apparatus for condensing sunlight of two-way tracing for loof |
-
2012
- 2012-09-12 KR KR1020120101095A patent/KR101278718B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100941926B1 (en) * | 2009-04-07 | 2010-02-11 | 송근용 | Photovoltaic-thermal energy congeneration system |
KR20100130517A (en) * | 2009-06-03 | 2010-12-13 | 박영환 | Apparatus for condensing sunlight of two-way tracing for loof |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015060490A1 (en) * | 2013-10-22 | 2015-04-30 | 한국에너지기술연구원 | Solar power generation system using single high-temperature molten salt heat storage tank |
KR101524405B1 (en) * | 2014-04-14 | 2015-05-29 | 강원대학교산학협력단 | A Multi-Generating System using Solar Light and Solar Heat |
KR101610071B1 (en) * | 2014-11-25 | 2016-04-07 | 한국광기술원 | Structure of pvt module |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ju et al. | A review of concentrated photovoltaic-thermal (CPVT) hybrid solar systems with waste heat recovery (WHR) | |
Sharaf et al. | Concentrated photovoltaic thermal (CPVT) solar collector systems: Part II–Implemented systems, performance assessment, and future directions | |
Tyagi et al. | Advancement in solar photovoltaic/thermal (PV/T) hybrid collector technology | |
Liu et al. | Thermodynamic and optical analysis for a CPV/T hybrid system with beam splitter and fully tracked linear Fresnel reflector concentrator utilizing sloped panels | |
US20040025931A1 (en) | Solar panel for simultaneous generation of electric and thermal energy | |
KR101032515B1 (en) | Photovoltaic apparatus comprising angle-adjustable reflecting plate | |
KR101979659B1 (en) | Building Integrated Photovoltaic and Thermal system | |
JP2013136999A (en) | Solar light and heat hybrid power generation system | |
US20140224295A1 (en) | Effective and scalable solar energy collection and storage | |
Psomopoulos | Solar energy: Harvesting the sun’s energy for a sustainable future | |
JP2006317128A (en) | Photovoltaic power generator and solar heat hot-water unit | |
KR20160136528A (en) | Solar thermal and photovoltaic composite energy water heater | |
KR101278718B1 (en) | Hybrid type solar energy using system | |
KR101997761B1 (en) | Combined solar thermal and photovoltaics system using hybird solar cell based on concentrated type and planar type | |
KR101628668B1 (en) | Apparatus for controlling temperature of photovoltaic panel | |
US10153726B2 (en) | Non-concentrated photovoltaic and concentrated solar thermal hybrid devices and methods for solar energy collection | |
JP6138495B2 (en) | Power generation system | |
CN103626126A (en) | Solar thermal-arrest hydrogen production equipment | |
KR20120056648A (en) | Electro-generation system with function for heating of water using solar cell and thermo-electric device | |
KR102023697B1 (en) | Solar panel apparatus for multiple generation using a solar energy | |
KR101670325B1 (en) | Solar thermal and Photovoltaic hybrid generation system using solar concentrator | |
CN204304844U (en) | Low-temperature solar energy light and heat collection type semiconductor thermo-electric generation apparatus | |
CN105007038B (en) | Photo-thermal power station photovoltaic auxiliary power generation system | |
CN107863920A (en) | A kind of wave band radiation energy-storing and power-generating system and array | |
CN215909457U (en) | High-efficient photovoltaic power generation system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
A302 | Request for accelerated examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160614 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170609 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190614 Year of fee payment: 9 |