KR101293420B1 - Solar power generating system - Google Patents

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KR101293420B1
KR101293420B1 KR1020120143323A KR20120143323A KR101293420B1 KR 101293420 B1 KR101293420 B1 KR 101293420B1 KR 1020120143323 A KR1020120143323 A KR 1020120143323A KR 20120143323 A KR20120143323 A KR 20120143323A KR 101293420 B1 KR101293420 B1 KR 101293420B1
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허정행
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허정행
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Abstract

PURPOSE: A solar power generation system is provided to focus beams of sunlight which are collected by multiple small solar voltaic modules on one a large-sized solar voltaic module. CONSTITUTION: A solar power generation system comprises a solar voltaic module (100) and a generation unit (200). The solar voltaic module is composed of a solar panel (110), a convex mirror (130), and a supporting and reflecting mirror (150). The generation unit comprises a heat absorbing unit (210), a heat receiving unit (230), a sterling engine (250), and a generator (270).

Description

태양열 발전시스템{SOLAR POWER GENERATING SYSTEM}SOLAR POWER GENERATING SYSTEM

본 발명은 태양열 발전시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내측에 통광홀이 구비된 집광판을 이용하여 효율적으로 태양광을 수집하고, 상기 수집된 태양광의 방향을 반사경을 이용하여 원하는 방향으로 주사시킬 수 있는 다수개의 집광부를 이용하여 소형집광판을 이용하여 효율적인 태양열발전이 가능한 태양열 발전시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a solar power generation system, and more particularly, to efficiently collect sunlight using a light collecting plate provided with a light through hole inside, and to scan the direction of the collected sunlight in a desired direction using a reflector. The present invention relates to a solar power generation system capable of efficient solar thermal power generation using a small light collecting plate using a plurality of light collecting parts.

화석연료가 고갈되어 가고, 화석연료로 인한 환경오염문제가 날로 심각해져 감에 따라 친환경적이고 반영구적인 천연에너지에 대한 관심이 날로 증대되어 가고 있는 추세에 있다. 이러한 친환경에너지의 대표적인 예로, 태양열을 이용한 발전, 풍력을 이용한 발전, 조력이나 수력을 이용한 발전 등이 있다. 이러한 친환경 발전장치들은 각자 나름의 장단점이 있다.As fossil fuels are depleted and environmental pollution due to fossil fuels becomes more and more serious, interest in eco-friendly and semi-permanent natural energy is increasing day by day. Representative examples of such environmentally friendly energy include solar power generation, wind power generation, tidal or hydro power generation. Each of these eco-friendly generators has its advantages and disadvantages.

조력이나 수력발전의 경우 대규모 댐이나 방조제 공사가 필요하기 때문에 많은 비용이 들뿐만 아니라 까다로운 입지조건으로 인하여 활용도가 떨어짐은 물론, 주변생태계에 악영향을 주기 때문에 활용에 한계가 있다. 그리고 풍력을 이용한 발전 또한 광범위한 설치지역이 필요하고, 풍력에 필요한 적절한 바람이 필요하기 때문에 입지선정에 많은 어려움이 있고, 바람이 지나치게 강하게 불거나 약하게 부는 경우에는 발전을 하기 어려운 문제점이 있다.In the case of tidal or hydroelectric power, large-scale dams and dike constructions are required, and they are not only costly, but also have difficulty in utilization due to difficult location conditions and adversely affect the surrounding ecosystem. In addition, power generation using wind power also requires a wide range of installation areas, and there is a lot of difficulty in selecting a location because of the need for proper wind power for wind power, and it is difficult to generate power when the wind blows too hard or weakly.

따라서, 일 변화는 있지만, 연중 입사광의 양을 예측할 수 있고, 태양 빛이 닿는 곳이라면 어디든지 설치가 가능하며, 부차적인 환경오염을 유발하지 않는 태양광에너지를 이용한 발전에 많은 관심과 연구가 이루어지고 있는 것이 현실이다. Therefore, although there is a change in work, it is possible to predict the amount of incident light throughout the year, and can be installed wherever the sun's light hits, and much attention and research have been made on power generation using solar energy that does not cause secondary environmental pollution. The reality is losing.

태양광을 이용한 발전에는 태양전지를 이용한 발전과 태양열을 이용한 발전이 있다. 태양전지를 이용한 발전의 경우, 발전효율이 낮고, 광범위한 지역에 태양전지를 설치하여야 하는 문제점이 있다. 특히, 태양전지를 이용한 발전의 경우 이론상의 최대 효율이 40%까지 가능한 것으로 알려져 있으나, 현재 상용화된 태양전지의 효율은 20%에도 미치지 못하기 때문에 상업적인 이용에 한계가 있다.Solar power generation includes power generation using solar cells and power generation using solar heat. In the case of power generation using solar cells, there is a problem in that power generation efficiency is low and solar cells should be installed in a wide area. Particularly, in the case of power generation using solar cells, the theoretical maximum efficiency is known to be possible up to 40%, but the efficiency of commercialized solar cells is currently less than 20%, so there is a limit to commercial use.

따라서 태양광을 이용한 발전 중 태양광을 수집하여 한곳으로 집중시켜 높은 열을 만들고, 이러한 열에너지를 이용한 발전에 대한 관심이 상당히 높다.
Therefore, during solar power generation, solar light is collected and concentrated in one place to generate high heat, and interest in power generation using such thermal energy is very high.

도 1은 종래기술에 따른 태양열발전시스템의 집광부 구조를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a light collecting unit structure of a solar thermal power system according to the prior art.

도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 태양열 발전시스템은 접시형상의 집광판(10) 전방에 흡열기(30)와 스터링엔진(50)이 구비되어 있다. 접시형상의 집광판(10)에 입사된 빛은 각 입사점에서 반사되어 흡열기(30)로 모이게 된다. 그리하여 흡열기(30)에서 높은 열이 발생되고, 상기 흡열기(30)에서 발생된 열을 이용하여 스터링엔진(50)을 회전시키면서 발전을 하게 된다.Referring to FIG. 1, the solar power generation system according to the related art includes a heat absorber 30 and a sterling engine 50 in front of a plate-shaped light collecting plate 10. Light incident on the plate-shaped light collecting plate 10 is reflected at each incident point and collected at the heat absorber 30. Thus, high heat is generated in the heat absorber 30, and power is generated while rotating the sterling engine 50 using the heat generated in the heat absorber 30.

그러나, 종래기술에 따른 태양열 발전시스템은 집광판(10)의 전방에 흡열기(30)와 스터링엔진(50)이 구비되기 때문에 상기 흡열기(30)와 스터링엔진(50)이 집광판(10)을 가리게 되는 문제점이 있다. 그러므로, 흡열기(30)와 스터링엔진(50)의 용량을 크게 하는 데는 한계가 있다.However, in the solar power generation system according to the related art, since the heat absorber 30 and the stirling engine 50 are provided in front of the light collecting plate 10, the heat absorber 30 and the stirling engine 50 may be used to collect the light collecting plate 10. There is a problem that is hidden. Therefore, there is a limit in increasing the capacity of the heat absorber 30 and the sterling engine 50.

그리고, 높은 태양열을 수집하기 위해서는 많은 양의 태양광을 수집하여야 하기 때문에 집광판(10)의 크기를 크게 할 수밖에 없다. 즉, 하나의 집광판(10)에 하나의 발전장치가 1:1로 구비될 수밖에 없기 때문에, 발전용량을 증대시키기 위해서는 집광판(10)의 크기를 크게 하여 수집되는 빛의 양을 크게 하는 수밖에 없다. In addition, in order to collect high solar heat, a large amount of sunlight must be collected, so that the size of the light collecting plate 10 is bound to be large. That is, since one power generating device may be provided in a single light collecting plate 10 in a 1: 1 ratio, in order to increase the power generating capacity, the light collecting plate 10 may be enlarged to increase the amount of collected light.

따라서 현재 개발되었거나 개발이 진행중인 태양열발전시스템의 집광판(10)은 10여m 내외의 대용량으로 이루어진 것이 대부분이다. 그러나 이와 같이 대용량의 집광판(10)을 사용하는 경우에는 초점을 작게 맞추는데 한계가 있고, 도심에서 안전하고 충분한 설치공간을 확보할 수 없기 때문에 도심에서 멀리 떨어진 외곽지역에 설치되어야 하는 문제점이 있다. 따라서 태양전지와 같이 도심의 옥상이나 벽면 등을 이용한 발전이 어렵다는 문제점이 있다. 그리고, 집광판(10)의 크기가 커지면 커질수록 제조비용이 증가하게 되는 문제점도 있다.Therefore, the light collecting plate 10 of the solar power generation system currently being developed or in progress is mostly made of a large capacity of about 10m. However, in the case of using the large-capacity light collecting plate 10, there is a limit to focusing small, there is a problem that should be installed in the outer area far from the city because it can not secure a safe and sufficient installation space in the city. Therefore, there is a problem in that power generation using a rooftop or a wall of a city such as a solar cell is difficult. In addition, as the size of the light collecting plate 10 increases, there is a problem that the manufacturing cost increases.

또한, 집광판(10)을 크게 할 경우에는 반사광으로 인한 눈부심과 수집된 태양광에서 발생하는 열기가 주변에 영향을 미치기 때문에 도심에서의 태양열발전을 더욱 어렵게 하는 문제점이 있다.In addition, when the light collecting plate 10 is enlarged, there is a problem in that solar heat generation in the city is more difficult because glare due to reflected light and heat generated from collected sunlight affect the surroundings.

따라서 소규모 집광판으로 많은 태양광을 수집할 수 있다면, 발전효율을 향상시킬 수 있음은 물론, 도심의 건물옥상 등과 같은 공간을 활용할 수 있기 때문에 전력소비 객체의 근거리에서 발전이 가능하여 더욱 효율적일 것이다. 특히 여러 개의 소형 집광판을 이용하여 하나의 발전시스템을 가동할 수 있다면 더욱 효과적일 것이다.
Therefore, if a large number of solar panels can be collected with a small light collecting plate, the power generation efficiency can be improved and the space such as the building roof of the city can be utilized, and thus it will be more efficient since power generation can be performed at a short distance. In particular, it would be more effective if a single power generation system could be operated using several small light collecting plates.

KR10-0350374 a1KR10-0350374 a1 KR10-0369897 a1KR10-0369897 a1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수개의 소형 집광판을 이용하여 태양열을 수집하고, 상기 다수개의 소형 집광판에서 수집된 태양광을 한곳으로 집중시켜 대형 집광판을 이용하여 태양광을 수집하는 것과 같은 효과를 볼 수 있는 태양열 발전시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention is to solve the above problems, to collect the solar heat using a plurality of small light collecting plate, and to collect the solar light using a large light collecting plate by concentrating the sunlight collected from the plurality of small light collecting plate to one place. The purpose is to provide a solar power system that can achieve the same effect.

상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로의 본 발명은, 내측에 수집된 태양광이 통과하는 통광홀이 구비되어 있는 접시형상의 집광판; 상기 집광판의 전방에 구비된 볼록부경; 상기 볼록부경을 고정시키는 지지대를 포함하여 구성될 수 있다.The present invention as a technical concept for achieving the above object, the plate-shaped light collecting plate is provided with a light through hole through which the solar light collected therein; A convex diameter provided at the front of the light collecting plate; It may be configured to include a support for fixing the convex diameter.

본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 볼록부경은 상기 집광판과 동일한 포물각으로 구성되어 볼록한 부분이 상기 집광판에 대면되도록 구성될 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the convex diameter may be configured in the same parabolic angle as the light collecting plate so that the convex portion faces the light collecting plate.

본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 집광판의 후방으로 상기 통광홀과 동일선상에는 상기 통광홀을 통하여 입사된 태양광을 원하는 방향으로 반사시키는 반사경이 더 구비될 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, a reflector for reflecting the sunlight incident through the light through the light in the desired direction on the same line as the light through the rear of the light collecting plate may be further provided.

본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 반사경을 통하여 반사된 빛의 진행경로에는 상기 반사된 빛을 모아주는 볼록렌즈가 더 구비될 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, a convex lens for collecting the reflected light may be further provided in the traveling path of the light reflected through the reflector.

본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 태양열 발전장치용 집광부에는, 상기 수집된 태양광을 이용하여 발전을 하는 발전부가 더 구비될 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the light collecting unit for the solar power generator, the power generation unit for generating power using the collected solar light may be further provided.

본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 발전부는, 상기 수집된 태양광을 통하여 열을 흡수하는 흡열부와, 상기 흡열부를 통하여 수집된 열을 축적하는 집열부와, 상기 집열부의 열을 이용하여 회전하는 스터링엔진과, 상기 스터링엔진의 회전운동을 전기에너지로 변환하는 발전기를 포함하여 구성될 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the power generation unit, the heat absorbing portion for absorbing heat through the collected solar light, the heat collecting portion for accumulating the heat collected through the heat absorbing portion, and rotates using the heat of the heat collecting portion It may be configured to include a sterling engine and a generator for converting the rotational motion of the sterling engine into electrical energy.

본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 흡열부의 일측에는 태양광의 진행방향으로 갈수록 상기 태양광의 진행경로상에 멀어지도록 일측 또는 타측방향으로 기울어진 광수집부가 구비되어 있으며, 상기 흡열부의 타측에는 상기 흡열부의 열을 상기 집열부에 전달하는 제1 열전달부가 탈부착이 가능하도록 구비될 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, one end of the heat absorbing portion is provided with a light collecting portion inclined in one or the other direction so as to move away from the traveling path of the sunlight toward the progress of the sunlight, the other end of the heat absorbing portion A first heat transfer part for transferring heat to the heat collecting part may be provided to be detachable.

본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 집열부에는 용융염이 내장되어 있으며, 상기 집열부의 외측에는 진공부가 더 구비되어 상기 집열부를 단열하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment of the present invention, the heat collecting portion has a molten salt built-in, the outer side of the collecting portion is characterized in that the vacuum is further provided to insulate the heat collecting portion.

본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 스터링엔진은 다수 개가 병열로 연결되도록 구비될 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the Stirling engine may be provided so that a plurality dogs are connected in parallel.

본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 발전부에는, 상기 집광판과 상기 볼록부경을 포함하여 구성되는 집광부가 다수 개가 구비되어, 상기 다수개의 집광부에서 수집된 태양광이 상기 발전부의 흡열부로 수집되도록 구성될 수 있다.
In a preferred embodiment of the present invention, the power generation unit is provided with a plurality of light collecting parts including the light collecting plate and the convex diameter, so that the solar light collected from the plurality of light collecting parts are collected by the heat absorbing portion of the power generation unit. Can be.

본 발명에 따른 태양열 발전시스템에 의하면, 대형 집광판 대신에 다수개의 소형 집광판으로 구성되기 때문에 제조원가가 절감됨은 물론, 건물의 옥상 등과 같이 도심의 유휴공간을 활용한 발전이 가능하다는 이점이 있다. 그리고 소형 집광판은 대형 집광판에 비하여 초점을 작게 할 수 있기 때문에 발전효율을 향상시킬 수 있으며, 수집된 태양광을 원하는 방향으로 보낼 수 있고, 여러 개의 집광판에서 수집된 다수개의 태양광을 하나의 흡열기로 집중시킬 수도 있다. 따라서 발전에 필요한 공간을 획기적으로 줄일 수 있고, 외부로 눈부심이나 열기를 방출하지 않기 때문에 전력의 수용가 있는 곳에 인접하여 도심의 어느 곳에서든 발전이 가능하다는 이점이 있다.
According to the solar power generation system according to the present invention, since it is composed of a plurality of small light collecting plate instead of a large light collecting plate, the manufacturing cost is reduced, and there is an advantage that power generation using the idle space in the city, such as a roof of a building, is possible. In addition, since the small light collecting plate can reduce the focus compared to the large light collecting plate, the power generation efficiency can be improved, the collected solar light can be sent in a desired direction, and the plurality of solar light collected from the multiple light collecting plates can be transferred to one heat absorber. You can also focus. Therefore, the space required for power generation can be drastically reduced, and since it does not emit glare or heat to the outside, there is an advantage that power generation is possible anywhere in the city center adjacent to the reception of power.

도 1은 종래기술에 따른 태양열발전시스템의 집광부 구조를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 태양열 발전시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 태양열 발전시스템의 집광부의 일부 구성을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 태양열발전시스템의 발전부의 구성을 나타내는 도면.
도 5는 도 4에 도시된 흡열부의 구성을 나타내는 도면.
도 6은 도 5에 도시된 흡열부의 탈부착상태를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 태양열발전시스템에 다수개의 집광부가 구비된 상태를 나타내는 도면.1 is a view showing a light collecting unit structure of a solar thermal power generation system according to the prior art.
2 is a view showing a schematic configuration of a solar thermal power system according to the present invention.
3 is a view showing a part of the condenser of the solar power generation system according to the present invention.
Figure 4 is a view showing the configuration of the power generation unit of the solar thermal power system according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of an endothermic portion shown in FIG. 4. FIG.
6 is a view illustrating a detachable state of the heat absorbing unit illustrated in FIG. 5.
7 is a view showing a state in which a plurality of light collecting parts are provided in a solar thermal power system according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 태양열 발전시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 태양열 발전시스템의 집광부의 일부 구성을 나타내는 도면이다.2 is a view showing a schematic configuration of a solar power generation system according to the present invention, Figure 3 is a view showing a partial configuration of the light collecting portion of the solar power generation system according to the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 태양열 발전시스템은 집광판(110), 볼록부경(130), 반사경(150) 및 볼록렌즈(170)를 포함하여 구성되는 집광부(100)와 상기 집광부(100)에 의하여 수집된 태양열을 이용하여 발전을 하는 발전부(200)를 포함하여 구성될 수 있다.2 and 3, the solar power generation system according to the present invention includes a light collecting unit 110, a convex diameter 130, a reflector 150, and a convex lens 170. It may be configured to include a power generation unit 200 for generating power using the solar heat collected by the light collecting unit 100.

집광판(110)은 원판형상의 구조가 가장자리에서 중심점으로 갈수록 일측방향으로 오목하게 휘어진 접시형상으로 구성된다. 접시형상의 집광판(110)은 종래의 태양열발전장치에서 일반적으로 사용되는 형상으로, 오목한 부분의 내측면에는 반사율이 높은 거울 등이 구비되어 입사된 빛이 집광판(110)의 전방(오목한 면의 앞쪽을 말함, 이하 동일) 어느 한 부분에 집중되도록 모아주는 역할을 한다.The light collecting plate 110 is configured as a plate shape in which a disk-shaped structure is concave in one direction as it goes from the edge to the center point. The plate-shaped light collecting plate 110 is a shape generally used in a conventional solar power generator, and the inner surface of the concave portion is provided with a mirror having a high reflectance, so that incident light is placed in front of the light collecting plate 110 (the front of the concave surface). It refers to, below the same) serves to gather to focus on any one part.

한편, 본 발명에 따른 집광판(110)은 내측에 후술하여 설명할 볼록부경(130)에서 반사된 빛이 통과하는 통광홀(115)이 구비되어 있다. 통광홀(115)은 집광판(110)의 중심부에 구비되는 것이 바람직하며, 필요에 따라 다소의 변형이 가능할 수도 있으나 원형의 구멍으로 형성되는 것이 바람직하다. 통광홀(115)의 크기는 후술하여 설명할 볼록부경(130)의 크기에 대응되는 형상으로 구성된다. 볼록부경(130) 및 볼록부경(130)을 통하여 반사된 빛이 통광홀(115)을 통과하는 방법 등에 관해서는 후술하여 상세하게 설명한다.On the other hand, the light collecting plate 110 according to the present invention is provided with a light through hole 115 through which the light reflected from the convex diameter 130 to be described later. The light transmitting hole 115 is preferably provided at the center of the light collecting plate 110, and may be slightly modified as necessary, but is preferably formed as a circular hole. The size of the light transmitting hole 115 is configured in a shape corresponding to the size of the convex diameter 130 to be described later. The convex diameter 130 and the method through which the light reflected through the convex diameter 130 passes through the through hole 115 will be described in detail later.

볼록부경(130)은 집광판(110)의 전방에 구비되어 집광판(110)에 의하여 집중된 빛을 균일한 방향성을 가지도록 하여 집광판(110)의 후방으로 반사시켜주는 역할을 한다. 볼록부경(130)은 한쪽면이 볼록한 형상으로 구성되고, 반사율이 높은 거울로 구성되며, 볼록한 면이 집광판(110)의 오목한 면과 대면되도록 구비된다. 볼록부경(130)의 곡면은 집광판(110)의 오목한 부분과 동일한 포물각을 가지도록 구성되는 것이 바람직하다. 그리하여 도면에 도시된 바와 같이, 집광판(110)으로 유입된 빛이 반사되어 볼록부경(130)으로 집중되면, 볼록부경(130)에 부딪힌 빛은 다시 집광판(110)방향으로 직진하도록 반사된다. 볼록부경(130)에서 반사된 빛은 집광판(110)의 통광홀(115)을 통하여 상기 집광판(110)의 후방으로 주사된다. 여기서 포물각이란 집광판(110)의 오목한 면을 형성하는 곡선과 볼록부경(130)의 볼록한 면을 형성하는 곡면의 기울어진 각도를 나타낸다.The convex diameter 130 is provided at the front of the light collecting plate 110 to serve to reflect the light concentrated by the light collecting plate 110 to the rear of the light collecting plate 110. The convex diameter 130 is configured to have a convex shape on one side, and has a high reflectance mirror, and the convex surface is provided to face the concave surface of the light collecting plate 110. The curved surface of the convex diameter 130 is preferably configured to have the same parabolic angle as the concave portion of the light collecting plate 110. Thus, as shown in the figure, when the light introduced into the light collecting plate 110 is reflected and concentrated in the convex diameter 130, the light hit by the convex diameter 130 is reflected back to the light collecting plate 110 direction. The light reflected by the convex diameter 130 is scanned to the rear of the light collecting plate 110 through the light through hole 115 of the light collecting plate 110. Here, the parabolic angle refers to the inclination angle of the curve forming the concave surface of the light collecting plate 110 and the curved surface forming the convex surface of the convex diameter 130.

볼록부경(130)은 지지대(미도시)에 의하여 집광판(110)의 전방에 고정된다. 이때, 지지대는 도면에 도시되지는 않았지만 일단이 상기 집광판(110)에 고정되고, 타단이 상기 볼록부경(130)에 고정되면서 상기 볼록부경(130)을 상기 집광판(110)의 전방에 고정될 수 있도록 삼각다리 형상으로 구성될 수 있다.The convex diameter 130 is fixed to the front of the light collecting plate 110 by a support (not shown). At this time, although not shown in the drawings, one end is fixed to the light collecting plate 110 and the other end is fixed to the convex diameter 130 while the convex diameter 130 may be fixed to the front of the light collecting plate 110. It may be configured in the shape of a triangular leg.

반사경(150)은 집광판(110)의 후방으로 전술하여 설명한 통광홀(115)과 동일선상에 구비되어 볼록부경(130)에서 반사되어 통광홀(115)을 통과하여 집광판(110)의 후방으로 주사된 빛을 반사시키는 역할을 한다. 반사경(150)은 빛의 방향을 틀어주는 역할을 하는 것으로, 반사경(150)을 통하여 후술하여 설명하는 바와 같이 다수개의 집광부(100)에서 수집된 빛을 하나의 흡열부로 모아줄 수 있다. 반사경(150)은 반사율이 높은 평면거울로 구성될 수 있다.The reflector 150 is provided on the same line as the above-described light transmitting hole 115 to the rear of the light collecting plate 110, is reflected from the convex diameter 130, passes through the light transmitting hole 115, and scans the back of the light collecting plate 110. It reflects the light. The reflector 150 serves to change the direction of the light, and may collect light collected from the plurality of light collecting units 100 as one heat absorbing unit as described below through the reflector 150. The reflector 150 may be configured as a planar mirror having a high reflectance.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예로 전술하여 설명한 반사경(150)을 통하여 반사된 빛의 진행경로 상에는 반사된 빛을 모아주는 볼록렌즈(170)가 더 구비될 수 있다. 그리하여 집광판(110)에서 1차로 모여진 빛을 볼록렌즈(170)를 통하여 더욱 작은 초점으로 모아줌으로써 집광비를 더욱 높일 수 있다.Meanwhile, a convex lens 170 may be further provided on the traveling path of the light reflected through the reflector 150 described above as a preferred embodiment of the present invention. Thus, by collecting the light collected primarily from the light collecting plate 110 to a smaller focus through the convex lens 170, the light collecting ratio can be further increased.

이와 같이 집광된 빛은 다양한 용도의 에너지원으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 직접적으로 물을 끓여서 온수로 사용하거나 증기를 발생시켜 발전을 할 수도 있고, 스터링엔진(250)을 이용하여 발전을 하는 것도 가능하다. 그리고 후술하여 설명하는 바와 같이, 용융염을 이용하여 열을 축적한 다음 일몰 후에도 계속적으로 발전을 할 수 있는 발전시스템을 구출할 수도 있다.
The light collected in this way can be used as an energy source for various purposes. For example, by directly boiling water to use hot water or generating steam to generate power, it is also possible to generate power using the Stirling engine (250). As described later, the molten salt may be used to accumulate heat, and then a power generation system capable of continuously generating power even after sunset may be rescued.

도 4는 본 발명에 따른 태양열발전시스템의 발전부의 구성을 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 흡열부의 구성을 나타내는 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 흡열부의 탈부착상태를 나타내는 도면이다.4 is a view showing the configuration of the power generation unit of the solar power generation system according to the present invention, Figure 5 is a view showing the configuration of the heat absorbing portion shown in Figure 4, Figure 6 is a view showing a detachable state of the heat absorbing portion shown in FIG. to be.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 태양열 발전장치에 구비되는 발전부(200)는 전술하여 설명한 집광부(100)에서 수집된 빛을 이용하여 태양열발전을 하는 것으로, 흡열부(210), 집열부(230), 스터링엔진(250) 및 발전기(270)를 포함하여 구성될 수 있다.4 to 6, the power generation unit 200 provided in the solar power generation apparatus according to the present invention performs solar thermal power generation using light collected by the light collecting unit 100 described above. ), A heat collecting unit 230, a stirling engine 250 and a generator 270 may be configured.

집열부(230)는 집광부(100)를 통하여 유입된 태양광을 열에너지형태로 축적하는 것으로, 원통 또는 다각형 형태의 통으로 구성될 수 있다. 그리고 집열부(230)의 내부에는 용융염(melten salt)이 내장될 수 있고, 외측면에는 진공부(235)가 구비되어 상기 집열부(230)를 진공단열시키게 된다. 용융염은 공지의 다양한 조성물로 구성될 수 있으며, 필요에 따라서는 부피가 작고 비용이 저렴한 소금(천일염)이 사용될 수도 있다.The heat collecting unit 230 accumulates solar light introduced through the light collecting unit 100 in the form of thermal energy, and may be configured as a cylindrical or polygonal cylinder. In addition, a molten salt may be embedded in the heat collecting unit 230, and a vacuum unit 235 is provided on an outer surface of the heat collecting unit 230 to insulate the heat collecting unit 230. The molten salt may be composed of various known compositions, and if necessary, a small volume (low cost salt) may be used.

전술하여 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 태양열 발전장치는 집광부(100)에서 수집된 빛을 이용하여 곧바로 스터링엔진(250)을 돌리면서 발전을 하는 것도 가능하다. 그러나 이러한 경우에는 열손실이 높으며, 일몰 후에는 발전을 할 수 없는 단점이 있다. 따라서 집광부(100)에서 수집된 빛에너지는 집열부(230)에 열에너지형태로 저장하고, 상기 집열부(230)의 축적된 열에너지를 이용하여 일몰 후에도 연속적으로 발전을 할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.As described above, the solar power generator according to the present invention may generate power by directly turning the sterling engine 250 by using the light collected by the light collecting unit 100. However, in this case, the heat loss is high, there is a disadvantage that can not generate power after sunset. Therefore, the light energy collected by the light collecting part 100 is preferably stored in the heat collecting part 230 in the form of thermal energy, and configured to continuously generate power after sunset using the accumulated heat energy of the light collecting part 230. Do.

흡열부(210)는 집열부(230)의 어느 한 부분에 구비되어 집광부(100)를 통하여 수집된 태양광을 통하여 열을 흡수하여 집열부(230)로 전달하는 것으로, 일측에는 광수집부(215)가 구비되어 있고, 타측에는 상기 흡열부(210)가 집열부(230)에 탈부착할 수 있도록 하는 제1 열전달부(213)가 구비될 수 있다.The heat absorbing part 210 is provided at any part of the heat collecting part 230 and absorbs heat through sunlight collected through the light collecting part 100, and transmits the heat to the heat collecting part 230. 215 is provided, and on the other side, a first heat transfer part 213 may be provided to allow the heat absorbing part 210 to be attached to and detached from the heat collecting part 230.

흡열부(210)는 공지의 다양한 구성이 적용될 수 있으나, 바람직하게는 도면에 도시된 바와 같이 상기 흡열부(210)의 일측에 태양광의 진행방향으로 갈수록 상기 태양광의 진행 경로 상에서 멀어지도록 일측 또는 타측방향으로 기울어지는 광수집부(215)가 구비되도록 할 수 있다. 이와 같이, 흡열부(210)에 기울어진 형태의 광수집부(215)가 구비되는 경우에는 상기 광수집부(215)로 입사된 빛이 상기 광수집부(215) 내부에서 여러 번 반사되면서 최대한 많은 열을 흡수할 수 있게 된다(도 5 참조). 광수집부(215)는 흡열부(210)에 다수개가 구비될 수 있다.The heat absorbing portion 210 may be applied to various known configurations, but preferably, one side or the other side of the heat absorbing portion 210 is further away from the progress path of the sunlight toward one side of the heat absorbing portion 210 as shown in the drawing. The light collecting unit 215 inclined in the direction may be provided. As such, when the light collecting unit 215 having the inclined shape is provided in the heat absorbing unit 210, the light incident to the light collecting unit 215 is reflected several times in the light collecting unit 215 to generate as much heat as possible. It can absorb (refer FIG. 5). The light collecting unit 215 may be provided in plurality in the heat absorbing unit 210.

한편, 흡열부(210)의 타측에 구비된 제1 열전달부(213)는 집열부(230)에 탈부착 가능하게 구비될 수 있다. 흡열부(210)의 제1 열전달부(213)는 태양광이 입사될 때는 태양열을 흡수하여 집열부(230)로 전달하는 역할을 하지만, 일몰 후 태양광이 더 이상 입사되지 않을 때에는 집열부(230)의 열이 제1 열전달부로 역류하여 상기 흡열부(210)를 통하여 방출됨으로써 상기 흡열부(210)가 라디에이터(radiator)의 역할을 할 수 있다. 따라서 태양광이 입사되지 않을 때에는 제1 열전달부(213)를 집열부(230)로부터 분리시켜두는 것이 바람직하다.Meanwhile, the first heat transfer part 213 provided on the other side of the heat absorbing part 210 may be detachably attached to the heat collecting part 230. The first heat transfer unit 213 of the heat absorbing unit 210 serves to absorb the solar heat when the sunlight is incident and transfer it to the heat collecting unit 230, but when the sunlight is no longer incident after sunset, the heat collecting unit ( The heat of 230 flows back to the first heat transfer part and is discharged through the heat absorbing part 210 so that the heat absorbing part 210 may serve as a radiator. Therefore, when sunlight is not incident, it is preferable to separate the first heat transfer part 213 from the heat collecting part 230.

스터링엔진(250)(Stiring engine)은 닫힌 공간 안의 가스를 서로 다른 온도에서 압축, 팽창시켜서 열에너지를 운동에너지로 바꾸는 장치로, 이론상 가장 높은 열효율을 가진다. 그리고 내연기관과 같이 폭발행정이 필요 없기 때문에 태양열발전과 같이 외부열원을 이용한 발전에 가장 많이 사용되는 발전기(270)관 중에 하나이다. 스터링엔진(250)은 공지의 기술로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Stirling engine 250 (Stiring engine) is a device that converts the thermal energy into kinetic energy by compressing and expanding the gas in the closed space at different temperatures, has the highest thermal efficiency in theory. And since there is no need for an explosive stroke like an internal combustion engine, it is one of the generator 270 tubes most used for power generation using an external heat source, such as solar thermal power. Sterling engine 250 is a well-known technique, and a detailed description thereof will be omitted.

한편, 본 발명에 따른 태양열 발전장치는 다수개의 스터링엔진(250)을 병열로 연결하여 회전토크를 향상시킬 수 있다. 종래기술에 따른 태양열발전장치는 집광판(110)의 전방에 스터링엔진(250)이 구비되기 때문에 스터링엔진(250)의 용량이나 개수를 키우는데 많은 제약이 있다. 그러나 본 발명에 따른 태양열 발전장치는 스터링엔진(250)이 집광판(110)과는 별개로 구성되기 때문에 스터링엔진(250)의 개수를 늘리는데 아무런 제약이 없으므로 다양한 용량으로 구성할 수 있는 이점이 있다. 스터링엔진(250)은 집열부(230) 축적된 열을 이용하여 회전하게 된다. On the other hand, the solar power generator according to the present invention can improve the rotational torque by connecting a plurality of sterling engine 250 in parallel. In the solar cell apparatus according to the related art, since a sterling engine 250 is provided in front of the light collecting plate 110, there are many limitations in increasing the capacity or number of the sterling engine 250. However, since the sterling engine 250 is configured separately from the light collecting plate 110, the solar power generator according to the present invention has no advantage in increasing the number of sterling engines 250. The stirling engine 250 rotates using the heat accumulated in the heat collecting part 230.

발전기(270)는 스터링엔진(250)의 회전운동을 이용하여 전기를 생산하는 것이다. 발전기(270)는 공지의 다양한 구성이 적용될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
Generator 270 is to produce electricity using the rotational motion of the stirling engine (250). Generator 270 may be applied to a variety of known configurations, a detailed description thereof will be omitted.

한편, 도면에서 설명되지 않은 도면번호 290은 가스흡열기를 나타낸다. 본 발명에 따른 태양열 발전장치는 집열부(230)에 축적된 열을 이용하여 주간에는 물론 야간에도 안정적으로 전기를 생산할 수 있다. 그러나 일반적으로 야간에는 전력소모량이 적으로, 주간의 전력소비량을 기준으로 발전시스템을 구축할 경우에는 야간에 생산된 전력의 일부가 남게 된다. 그러므로 이러한 전력을 효율적으로 이용할 필요가 있는데, 그 예로 축전지에 잉여전력을 저장하는 방법을 고려할 수 있다.Meanwhile, reference numeral 290, which is not described in the drawing, denotes a gas absorber. The solar power generator according to the present invention can stably produce electricity at daytime as well as at night by using heat accumulated in the heat collecting part 230. In general, however, when the power generation system is built based on the amount of electricity consumed at night and based on the amount of electricity consumed during the day, some of the electricity produced at night remains. Therefore, it is necessary to use such power efficiently, for example, a method of storing surplus power in a storage battery may be considered.

또 다른 방법으로는, 잉여전력을 이용하여 물을 전기분해하고, 여기서 생산된 수소에너지를 활용하는 방법이 있다. 이 경우 생산된 수소와 산소를 가스흡열기(290)에서 연소시켜 집열부(230)에 공급할 수도 있다. 가스흡열기(290)는 제2 열전달부(295)를 통하여 집열부(230)와 연결될 수 있는데, 제2 열전달부(295)는 전술하여 설명한 흡열부(210)와 마찬가지로 집열부(230)에 탈부착이 가능하도록 구비될 수 있다.
Another method is to electrolyze water using surplus power and utilize the hydrogen energy produced therein. In this case, the produced hydrogen and oxygen may be burned in the gas absorber 290 and supplied to the collector 230. The gas absorber 290 may be connected to the heat collecting unit 230 through the second heat transfer unit 295, and the second heat transfer unit 295 may be connected to the heat collecting unit 230 similarly to the heat absorbing unit 210 described above. It may be provided to be detachable.

도 7은 본 발명에 따른 태양열발전시스템에 다수개의 집광부가 구비된 상태를 나타내는 도면이다.7 is a view illustrating a state in which a plurality of light collecting units are provided in the solar thermal power generation system according to the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 태양열발전시스템은 전술하여 설명한 바와 같이 집광부(100)의 구조와 집광부(100)에 구비돈 반사경(150)을 이용하여 상기 집광부(100)에서 수집된 빛을 원하는 방향으로 보낼 수 있다. 따라서 소형 집광판(110)을 여러 개 설치하여 여기서 모여진 빛을 발전부(200)의 흡열부(210)로 집중시킬 수 있다. 따라서 종래처럼 대형 집광판(110) 대신에 다수개의 소형 집광판(110)을 이용하여 대형 집광판(110)보다 더 효율적인 태양열발전이 가능하다.
Referring to FIG. 7, the solar power generation system according to the present invention collects from the light collecting unit 100 using the structure of the light collecting unit 100 and the reflector 150 provided in the light collecting unit 100 as described above. Can send the light in the desired direction. Therefore, by installing a plurality of small light collecting plate 110 it is possible to concentrate the light collected here to the heat absorbing portion 210 of the power generation unit 200. Therefore, by using a plurality of small light collecting plate 110 instead of the large light collecting plate 110 as in the prior art it is possible to more efficient solar power generation than the large light collecting plate 110.

상기와 같은 구성에서 본 발명에 따른 태양열발전시스템의 작동방법을 살펴보면, 집광판(110)에 입사된 빛은 상기 집광판(110)의 오목한 면에서 반사되어 전면의 어느 한 초점으로 수렴되게 된다. 이렇게 수집된 빛은 집광판(110)의 전방으로 상기 집광판(110)에서 반사된 빛이 수렴되는 초점에 대응되는 위치에 구비된 볼록부경(130)에 부딪혀서 다시 집광판(110) 방향으로 직진하게 된다. 볼록부경(130)은 집광판(110)과 동일한 포물각으로 형성되어 있기 때문에 상기 볼록부경(130)에서 반사된 빛은 집광판(110)방향으로 직진하여 상기 집광판(110)에 형성된 통광홀(115)을 지나서 집광판(110)의 후방으로 나가게 된다.Looking at the operating method of the solar thermal power generation system according to the present invention in the configuration as described above, the light incident on the light collecting plate 110 is reflected from the concave surface of the light collecting plate 110 is converged to any one focus of the front. The collected light hits the convex diameter 130 provided at a position corresponding to a focal point where the light reflected from the light collecting plate 110 converges toward the front of the light collecting plate 110, and then goes straight toward the light collecting plate 110. Since the convex diameter 130 is formed at the same parabolic angle as that of the condensing plate 110, the light reflected from the convex diameter 130 goes straight in the direction of the condensing plate 110, so that the light through hole 115 formed in the condensing plate 110 is formed. Pass through the rear of the light collecting plate (110).

통광홀(115)을 통과한 빛은 반사경(150)에 의하여 발전부(200) 방향으로 반사되게 되며, 구체적으로는 발전부(200)에 구비된 흡열부(210)로 주사된다. 이때, 다수개의 집광부(100)가 구비된 경우에는 다수개의 광원으로부터 다수개의 빛이 동시에 흡열부(210)로 집중되도록 할 수 있다. 또한, 필요에 따라서는 흡열부(210)로 주사되는 빛의 경로 상에 볼록렌즈(170)를 더 구비하여 집광비를 더욱 높여줄 수 있다.The light passing through the light transmission hole 115 is reflected by the reflector 150 toward the power generation unit 200, and specifically, is scanned by the heat absorbing unit 210 provided in the power generation unit 200. In this case, when the plurality of light collecting units 100 are provided, the plurality of light sources from the plurality of light sources may be simultaneously concentrated on the heat absorbing unit 210. In addition, if necessary, a convex lens 170 may be further provided on the path of the light scanned by the heat absorbing unit 210 to further increase the condensing ratio.

이렇게 수집된 빛은 집열부(230)에 축적되어 태양이 있는 낮에는 물론, 일몰 후에도 계속하여 발전가능하도록 할 수 있다.
The collected light may be accumulated in the heat collecting unit 230 so that it is possible to continue to generate power after sunset as well as during the day when the sun is present.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Although the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be defined by the appended claims and equivalents thereof.

100: 집광부 110: 집광판
115: 통광홀 130: 볼록부경
150: 반사경 170: 볼록렌즈
200: 발전부 210: 흡열부
213: 제1 열전달부 215: 광수집부
230: 집열부 235: 진공부
250: 스터링엔진 270: 발전기100: light collecting unit 110: light collecting plate
115: through hole 130: convex diameter
150: reflector 170: convex lens
200: power generation unit 210: heat absorbing unit
213: first heat transfer part 215: light collecting part
230: heat collecting portion 235: vacuum portion
250: Stirling engine 270: generator

Claims (10)

내측에 수집된 태양광이 통과하는 통광홀이 형성되어 있는 접시형상의 집광판, 상기 집광판의 전방에 구비된 볼록부경, 상기 볼록부경을 고정시키는 지지대를 포함하여 구성되는 태양열 발전장치용 집광부에 있어서,
상기 볼록부경은 상기 집광판과 동일한 포물각으로 구성되어 볼록한 부분이 상기 집광판에 대면되도록 구성되고,
상기 집광판의 후방으로 상기 통광홀과 동일선상에는 상기 통광홀을 통하여 입사된 태양광을 원하는 방향으로 반사시키는 반사경이 더 구비되어 있으며,
상기 반사경을 통하여 반사된 빛의 진행경로에는 상기 반사된 빛을 모아주는 볼록렌즈와 상기 수집된 태양광을 이용하여 발전을 하는 발전부가 더 구비되어 있으며,
상기 발전부는 상기 수집된 태양광을 통하여 열을 흡수하는 흡열부와, 상기 흡열부를 통하여 수집된 열을 축적하는 집열부와, 상기 집열부의 열을 이용하여 회전하는 스터링엔진과, 상기 스터링엔진의 회전운동을 전기에너지로 변환하는 발전기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양열 발전장치.
In the light-converging portion for solar power generation device comprising a plate-shaped light collecting plate formed with a light-transmitting hole through which the collected solar light passes inside, a convex diameter provided in front of the light collecting plate, and a support for fixing the convex diameter ,
The convex diameter is configured to have the same parabolic angle as that of the light collecting plate so that the convex portion faces the light collecting plate,
A reflector for reflecting sunlight incident through the light through the light in the desired direction is further provided on the same line as the light through the rear of the light collecting plate.
The traveling path of the light reflected through the reflector is further provided with a convex lens for collecting the reflected light and a power generation unit for generating power using the collected solar light,
The power generation unit absorbs heat through the collected solar light, a heat collecting unit for accumulating heat collected through the heat absorbing unit, a stirling engine that rotates using the heat of the heat collecting unit, and the sterling engine Solar power generation apparatus comprising a generator for converting rotational motion into electrical energy.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 흡열부의 일측에는 태양광의 진행방향으로 갈수록 상기 태양광의 진행경로상에 멀어지도록 일측 또는 타측방향으로 기울어진 광수집부가 구비되어 있으며, 상기 흡열부의 타측에는 상기 흡열부의 열을 상기 집열부에 전달하는 제1 열전달부가 탈부착이 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 태양열 발전장치.
The method according to claim 1,
One side of the heat absorbing portion is provided with a light collecting portion inclined in one side or the other direction so as to move away from the progress path of the solar light toward the traveling direction of the sunlight, the other side of the heat absorbing portion to transfer the heat of the heat absorbing portion to the heat collecting portion The solar power generator, characterized in that the first heat transfer unit is provided to be detachable.
청구항 1에 있어서,
상기 집열부에는 용융염이 내장되어 있으며, 상기 집열부의 외측에는 진공부가 더 구비되어 상기 집열부를 단열하는 것을 특징으로 하는 태양열 발전장치.
The method according to claim 1,
The collector is a molten salt is built-in, the solar unit is further provided with a vacuum unit on the outside of the collector to insulate the collector.
청구항 1에 있어서,
상기 스터링엔진은 다수 개가 병열로 연결되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 태양열 발전장치.
The method according to claim 1,
The stirling engine is a solar power generator, characterized in that the plurality is provided to be connected in parallel.
청구항 1에 있어서,
상기 발전부에는,
상기 집광판과 상기 볼록부경을 포함하여 구성되는 집광부가 다수 개가 구비되어, 상기 다수개의 집광부에서 수집된 태양광이 상기 발전부의 흡열부로 수집되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 태양열 발전장치.
The method according to claim 1,
In the power generation unit,
And a plurality of condensing parts including the condensing plate and the convex diameter, and the solar light collected by the condensing parts is collected by the heat absorbing part of the power generating part.
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