KR101302063B1 - Apparatus of green-house intergrated photovoltaic power generation - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 태양광 발전 장치에 의해서 발생되는 에너지를 효율적으로 활용하여 온실의 난방비를 감소시키기 위한 온실 일체형 태양광 발전 장치에 관한 것이다. 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 온실 일체형 태양광 발전 장치는, 온실의 상부에 형성되며 상기 온실의 난방을 위한 태양광이 투과되는 투과모듈, 상기 투과모듈의 내부에 위치하여 투과된 태양광을 바탕으로 상기 온실의 난방을 위한 전기에너지를 발생시키는 태양전지모듈, 상기 태양전지모듈이 전기에너지를 발생시킴에 따라 발생되는 열에너지를 바탕으로 상기 온실을 난방하는 난방모듈 및 지구의 자전 및 공전에 의해 변화하는 태양의 위치에 따라 상기 태양전지모듈을 이동시키는 트래킹모듈을 포함한다. 본 발명에 의하면, 태양전지에 의해 발생되는 전기에너지뿐만 아니라 태양전지가 전기에너지를 발생시킴에 따라 발생되는 열에너지를 사용하여 온실을 난방할 수 있으므로, 태양전지에 의해서 발생되는 에너지를 보다 효율적으로 활용할 수 있으며, 이로 인해 온실의 난방에 소요되는 난방비를 획기적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다.An object of the present invention relates to a greenhouse integrated photovoltaic device for reducing the heating cost of the greenhouse by efficiently utilizing the energy generated by the photovoltaic device. In accordance with one aspect of the present invention for achieving the above object of the present invention, a greenhouse integrated photovoltaic device is formed in an upper portion of a greenhouse, and a transmission module for transmitting sunlight for heating the greenhouse, the interior of the transmission module. Solar cell module for generating electrical energy for heating the greenhouse based on the transmitted solar light located in the, Heating module for heating the greenhouse based on the heat energy generated by the solar cell module generates electrical energy And a tracking module for moving the solar cell module according to the position of the sun which is changed by the rotation and rotation of the earth. According to the present invention, since the greenhouse can be heated using not only the electric energy generated by the solar cell but also the heat energy generated as the solar cell generates the electric energy, the energy generated by the solar cell can be utilized more efficiently. And, this has the advantage that can significantly reduce the heating cost required for heating the greenhouse.
Description
본 발명은 온실 일체형 태양광 발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광 발전 장치를 사용하여 온실을 난방하기 위한 온실 일체형 태양광 발전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a greenhouse integrated photovoltaic device, and more particularly, to a greenhouse integrated photovoltaic device for heating a greenhouse using the photovoltaic device.
온실(Green-house)은 식물의 냉해(冷害)를 방지하기 위한 것으로, 주로 원예, 과일 및 채소를 포함한 농작물의 냉해를 방지하기 위하여 사용되고, 이뿐만 아니라 조경시설, 식물원 등에도 사용된다. 이러한 온실을 난방하기 위하여 300평을 기준으로 시간당 160KWh(약 14만 Kcal) 전력이 소비된다. 즉, 300평 규모의 온실에서 적어도 14만 Kcal 이상의 전력이 필요하므로, 일일 8시간씩 5개월 동안 난방을 하면 최대 5000만원(보일러 경유 1,750원/L, 평당 에너지 소모량 0.09L/H로 가정) 이상의 막대한 난방비가 소요되며, 이러한 난방비를 감소시키기 위한 자구책이 필요한 실정이다.Green-houses are used to prevent cold damage of plants, and are mainly used to prevent cold damage of crops including horticulture, fruits and vegetables, as well as landscaping facilities and botanical gardens. In order to heat such a greenhouse, 160KWh (about 140,000 Kcal) of electricity is consumed per 300 pyeong. In other words, in a 300-square-foot greenhouse, at least 140,000 Kcal or more of power is required, so heating for 5 months for 8 hours a day is more than 50 million won (assuming 1,750 won / L via boiler and 0.09L / H of energy per pyeong). A huge heating cost is required, and self-measurement is required to reduce such heating costs.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 온실에 태양광 발전 시스템을 도입할 수 있으나, 종래 태양광 발전 시스템은 태양광을 바탕으로 발생시킨 전기에너지만을 사용하여 온실을 난방하므로 에너지 효율 측면에서 매우 비효율적인 문제점이 있었다. 즉, 태양광 발전 시스템에 사용되는 태양전지는 광기전력 효과를 이용하여 빛에너지를 전기에너지로 변환시키며, 이러한 광기전력 효과에 의하여 태양전지에서 열에너지가 발생하나, 종래에는 이러한 열에너지를 사용하지 않아 태양광 발전 시스템에 의해 발생된 에너지를 효율적으로 활용하지 못하는 문제점이 있었다.In order to solve the above problems, a solar power generation system may be introduced into a greenhouse, but a conventional solar power generation system heats a greenhouse using only electric energy generated on the basis of solar light, which is very inefficient in terms of energy efficiency. there was. That is, the solar cell used in the photovoltaic power generation system converts light energy into electrical energy by using the photovoltaic effect, and thermal energy is generated from the solar cell by the photovoltaic effect. There was a problem in that the energy generated by the photovoltaic system could not be utilized efficiently.
본 발명의 목적은 태양광 발전 장치에 의해서 발생되는 에너지를 효율적으로 활용하여 온실의 난방비를 감소시키기 위한 온실 일체형 태양광 발전 장치에 관한 것이다.An object of the present invention relates to a greenhouse integrated photovoltaic device for reducing the heating cost of the greenhouse by efficiently utilizing the energy generated by the photovoltaic device.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 온실 일체형 태양광 발전 장치는, 온실의 상부에 형성되며 상기 온실의 난방을 위한 태양광이 투과되는 투과모듈, 상기 투과모듈의 내부에 위치하여 투과된 태양광을 바탕으로 상기 온실의 난방을 위한 전기에너지를 발생시키는 태양전지모듈, 상기 태양전지모듈이 전기에너지를 발생시킴에 따라 발생되는 열에너지를 바탕으로 상기 온실을 난방하는 난방모듈 및 지구의 자전 및 공전에 의해 변화하는 태양의 위치에 따라 상기 태양전지모듈을 이동시키는 트래킹모듈을 포함한다.In accordance with one aspect of the present invention for achieving the above object of the present invention, a greenhouse integrated photovoltaic device is formed in an upper portion of a greenhouse, and a transmission module for transmitting sunlight for heating the greenhouse, the interior of the transmission module. Solar cell module for generating electrical energy for heating the greenhouse based on the transmitted solar light located in the, Heating module for heating the greenhouse based on the heat energy generated by the solar cell module generates electrical energy And a tracking module for moving the solar cell module according to the position of the sun which is changed by the rotation and rotation of the earth.
상기 투과모듈은, 비닐 또는 유리 중에서 적어도 하나의 재질이 사용된 무기둥 구조로 형성될 수 있다.The transmission module may be formed in an inorganic pillar structure using at least one material of vinyl or glass.
상기 태양전지모듈은, 상기 투과모듈로 투과된 태양광을 집속하기 위한 적어도 하나의 집광렌즈를 포함할 수 있다.The solar cell module may include at least one condenser lens for focusing sunlight transmitted through the transmission module.
상기 태양전지모듈은, 상기 투과모듈로 투과된 태양광을 집속하는 제1집광렌즈, 상기 제1집광렌즈를 통과한 태양광을 집속하는 제2집광렌즈, 상기 제2집광렌즈를 통과한 태양광의 반사율을 감소시키기 위한 커버글래스 및 상기 커버글래스를 통과한 태양광을 바탕으로 전기에너지를 발생시키는 태양전지를 더 포함할 수 있다.The solar cell module may include a first condensing lens for focusing sunlight transmitted through the transmission module, a second condensing lens for condensing sunlight passing through the first condensing lens, and a photovoltaic light passing through the second condensing lens. It may further include a cover glass for reducing the reflectance and a solar cell for generating electrical energy based on the sunlight passing through the cover glass.
상기 난방모듈은, 상기 태양전지모듈의 하부에 위치하며, 상기 태양전지모듈이 전기에너지를 발생시킴에 따라 발생되는 열에너지를 흡수하기 위한 유체가 위치하는 난방파이프, 상기 난방파이프의 내부에 위치한 상기 유체의 온도를 검출하는 온도센서 및 상기 온도센서에서 검출된 온도에 따라 상기 유체의 흐름을 제어하는 펌프를 더 포함할 수 있다.The heating module is located under the solar cell module, a heating pipe in which a fluid for absorbing heat energy generated as the solar cell module generates electrical energy is located, the fluid located inside the heating pipe. A temperature sensor for detecting the temperature of the and may further include a pump for controlling the flow of the fluid in accordance with the temperature detected by the temperature sensor.
상기 난방파이프의 일면은, 내측으로 절곡되어 형성되며 상기 태양전지모듈이 상기 유체에 직접 접촉하도록 홈이 형성될 수 있다.One surface of the heating pipe may be formed to be bent inward and the groove may be formed so that the solar cell module is in direct contact with the fluid.
상기 트래킹모듈은, 지구의 자전 및 공전에 따라 변화하는 태양의 방위각에 대응하게 상기 태양전지모듈을 이동시키는 방위각조절부 및 지구의 자전 및 공전에 따라 변화하는 태양의 고도각에 대응하게 상기 태양전지모듈을 이동시키는 고도각조절부를 더 포함할 수 있다.The tracking module, the azimuth control unit for moving the solar cell module corresponding to the azimuth angle of the sun changes according to the rotation and revolution of the earth and the solar cell module corresponding to the altitude angle of the sun changes according to the rotation and revolution of the earth It may further include an altitude angle control unit for moving.
본 발명에 의하면, 태양전지에 의해 발생되는 전기에너지뿐만 아니라 태양전지가 전기에너지를 발생시킴에 따라 발생되는 열에너지를 사용하여 온실을 난방할 수 있으므로, 태양전지에 의해서 발생되는 에너지를 보다 효율적으로 활용할 수 있으며, 이로 인해 온실의 난방에 소요되는 난방비를 획기적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, since the greenhouse can be heated using not only the electric energy generated by the solar cell but also the heat energy generated as the solar cell generates the electric energy, the energy generated by the solar cell can be utilized more efficiently. And, this has the advantage that can significantly reduce the heating cost required for heating the greenhouse.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2는 도 1의 사시도이다.
도 3은 도 1의 트래킹모듈 동작 상태를 도시한 정면도이다.
도 4는 도 1의 태양전지모듈, 난방모듈을 도시한 정면도이다.
도 5는 도 1의 난방파이프를 도시한 사시도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a photovoltaic device according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of FIG.
3 is a front view illustrating an operating state of the tracking module of FIG. 1.
4 is a front view illustrating the solar cell module and the heating module of FIG. 1.
5 is a perspective view illustrating the heating pipe of FIG. 1.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the same reference numerals will be used for the same constituent elements in the drawings, and redundant explanations for the same constituent elements will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온실 일체형 태양광 발전 장치를 도시한 블럭도로, 온실 일체형 태양광 발전 장치는, 온실(50)의 상부에 형성되며 온실(50)의 난방을 위한 태양광이 투과되는 투과모듈(10), 투과모듈(10)의 내부에 위치하여 투과된 태양광을 바탕으로 온실(50)의 난방을 위한 전기에너지를 발생시키는 태양전지모듈(20), 태양전지모듈(20)이 전기에너지를 발생시킴에 따라 발생되는 열에너지를 바탕으로 온실(50)을 난방하는 난방모듈(30) 및 지구의 자전 및 공전에 따라 변화하는 태양의 위치에 대응하게 태양전지모듈(20)을 이동시키는 트래킹모듈(40)을 포함한다.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a greenhouse integrated photovoltaic device according to an embodiment of the present invention, wherein the greenhouse integrated photovoltaic device is formed on an upper portion of the
상기 온실(50)은 농작물의 냉해(冷害)를 방지하기 위하여 사용되는 비닐온실, 조경시설과 식물원에 사용되는 유리온실 등을 포함한다. 도 2에 도시된 바에 의하면 투과모듈(10)은 온실(50)의 상부에 형성되어, 온실(50)의 난방을 위해 사용되는 태양광을 투과시키고 비, 눈, 바람 등의 외부환경으로부터 내부에 위치한 태양전지모듈(20), 난방모듈(30), 트래킹모듈(40)을 보호한다.The
또한, 투과모듈(10)의 크기는 내부에 적어도 하나의 트래킹모듈(40)이 위치하도록 충분한 공간을 가지도록 형성되며, 투과모듈(10)의 재질은 태양광을 투과하는 비닐 또는 유리 등으로 형성되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 투과모듈(10)의 재질은 95%이상의 투과율을 가지는 불소수지 필름으로 형성된다.In addition, the size of the
또한, 투과모듈(10)은 하나의 재질로 형성되거나 복수의 재질로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 투과모듈(10)은 비닐만으로 형성되거나 유리만으로 형성되거나 비닐과 유리를 함께 사용하여 형성될 수도 있다.In addition, the
또한, 투과모듈(10)은 내부에 위치하는 태양전지모듈(20)의 발전효율을 보다 향상시키기 위하여 무기둥 구조로 형성하는 것이 바람직하다. 무기둥 구조란 지지기둥 없이 구조체를 형성하는 것을 말하며, 투과모듈(10)을 지지하기 위한 지지기둥을 투과모듈(10)의 양 측면에만 구비되도록 함으로써, 양 측면에 구비된 지지기둥만으로 투과모듈(10)을 지지할 수 있어 투과모듈(10)의 내측을 무기둥 구조로 형성할 수 있다.
In addition, the
상기 태양전지모듈(20)은 투과모듈(10)로 투과된 태양광을 바탕으로 온실(50)의 난방을 위한 전기에너지를 발생시키는 것으로, 태양전지모듈(20)은 투과모듈(10)의 내부에 위치하며 태양광을 집속하기 위한 적어도 하나의 집광렌즈를 포함한다. 도 4에 도시된 바에 의하면 태양전지모듈(20)은, 투과모듈(10)로 투과된 태양광을 집속하는 제1집광렌즈(21), 제1집광렌즈(21)를 통과한 태양광을 집속하는 제2집광렌즈(22), 제2집광렌즈(22)를 통과한 태양광의 반사율을 감소시키기 위한 커버글래스(23) 및 커버글래스(23)를 통과한 태양광을 바탕으로 전기에너지를 발생시키는 태양전지(24)를 더 포함할 수 있다. 또한, 태양전지모듈(20)은 태양전지(24)가 부착되는 프레임(25)을 더 포함할 수 있다.The
상기 제1집광렌즈(21)는 투과모듈(10)에서 투과된 태양광을 제2집광렌즈(22)로 집속시키는 것으로, 제1집광렌즈(21)의 크기는 태양전지(24)의 크기에 따라 달라질 수 있으며, 제1집광렌즈(21)의 초점길이에 따라 제1집광렌즈(21)와 태양전지(24)의 이격거리도 달라질 수 있다.The
상기 제2집광렌즈(22)는 제1집광렌즈(21)를 통과한 태양광을 태양전지(24)로 집속시키는 것으로, 제2집광렌즈(22)는 제1집광렌즈(21)와 태양전지(24)의 사이에 위치한다. 또한, 제2집광렌즈(22)의 크기는, 제2집광렌즈(22)에 의해 집속되는 태양광이 태양전지(24)의 모든 면에 입사하도록 태양전지(24)의 면적과 동일하거나 작도록 형성하는 것이 바람직하다.The second condenser lens 22 focuses sunlight passing through the
또한, 제2집광렌즈(22)는 커버글래스(23)로부터 이격되게 위치하도록 할 수 있고, 커버글래스(23)에 부착되게 할 수도 있다. 제2집광렌즈(22)가 커버글래스(23)로부터 이격되어 위치하는 경우에 별도의 지지대를 구비하여 제2집광렌즈(22)를 고정하는 것이 바람직하며, 제2집광렌즈(22)가 커버글래스(23)에 부착되는 경우에는 별도의 지지대를 구비할 필요없이 제2집광렌즈(22)를 커버글래스(23)에 직접 부착하는 것이 바람직하다.In addition, the second condenser lens 22 may be positioned to be spaced apart from the cover glass 23 and may be attached to the cover glass 23. When the second condenser lens 22 is spaced apart from the cover glass 23, it is preferable to provide a separate support to fix the second condenser lens 22, and the second condenser lens 22 is fixed to the cover glass. When attaching to (23), it is preferable to attach the second condenser lens 22 directly to the cover glass 23 without having to provide a separate support.
상기 커버글래스(23)는 제2집광렌즈(22)에 의해 집속되는 태양광의 반사율을 감소시키기 위한 것으로 태양전지(24)의 상부에 부착되며, 이때 커버글래스(23)의 부착에 따른 굴절 손실을 줄이기 위하여 실리콘 수지를 사용하여 커버글래스(23)를 태양전지(24)에 부착하는 것이 바람직하다. 또한, 커버글래스(23)는 유리 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 반사율을 감소시키기 위하여 커버글래스(23)의 표면에 무반사 코팅, 텍스처링(Texturing)을 할 수 있다.The cover glass 23 is attached to the upper portion of the solar cell 24 to reduce the reflectance of the sunlight focused by the second condensing lens 22, and at this time, the refractive glass due to the attachment of the cover glass 23 In order to reduce, it is preferable to attach the cover glass 23 to the solar cell 24 using a silicone resin. In addition, the cover glass 23 is preferably formed of a glass material, and in order to reduce the reflectance, the surface of the cover glass 23 may be subjected to antireflection coating and texturing.
상기 태양전지(24)는 태양광을 전기에너지로 변환하는 것으로, 프레임(25)의 상부에 부착된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지(24)는 3~5족 화합물 반도체 적층형 태양전지인 삼중접합태양전지로 형성될 수 있고, 이러한 태양전지(24)의 출력은 태양전지(24)의 크기와 제1집광렌즈(21)의 크기에 따라 달라진다.The solar cell 24 converts sunlight into electrical energy and is attached to an upper portion of the frame 25. The solar cell 24 according to an embodiment of the present invention may be formed of a triple junction solar cell, which is a group 3-5 compound semiconductor stacked solar cell, and the output of the solar cell 24 is the size of the solar cell 24. And the size of the
예를 들어, 태양전지(24)의 크기가 0.3025㎠이고 제1집광렌즈(21)의 크기가 12㎝×12㎝인 경우에 기하학적인 집광비가 476배이므로 이상적인 출력은 약 6와트 정도이나 제1집광렌즈(21)에서의 손실 및 집광시 발생하는 열에 의해 실제 출력은 약 3와트 정도이고, 태양전지(24)의 크기가 1.0㎠이고 제1집광렌즈(21)의 크기가 24㎝×24㎝인 경우에 기하학적인 집광비가 484배이므로 이상적인 출력은 약 20와트 정도이나 제1집광렌즈(21)에서의 손실 및 집광시 발생하는 열에 의해 실제 출력은 약 10와트 정도이다.
For example, when the size of the solar cell 24 is 0.3025 cm 2 and the size of the
상기 난방모듈(30)은 태양전지(24)가 전기에너지를 발생시킴에 따라 발생되는 열에너지를 바탕으로 온실(50)을 난방하는 것으로, 일반적으로 태양전지(24)는 광기전력 효과(Photo Voltanic Effect)를 이용하여 빛에너지를 전기에너지로 변환시킨다. 광기전력 효과란 반도체의 p-n접합부나 정류작용이 있는 금속과 반도체의 경계면에 강한 빛을 입사시키면, 반도체 중에 만들어진 전자와 정공이 접촉전위차 때문에 분리되어 양쪽 물질에서 서로 다른 종류의 전기가 나타나는 현상을 말한다. 이와 같은 광기전력 효과에 의하여 태양전지(24)에서는 열에너지가 발생하며, 난방모듈(30)은 이러한 열에너지를 이용하여 온실(50)을 난방한다.The
상기 난방모듈(30)은, 태양전지모듈(20)의 하부에 위치하며 태양전지모듈(20)이 전기에너지를 발생시킴에 따라 발생되는 열에너지를 흡수하기 위한 유체가 위치하는 난방파이프(31), 난방파이프(31)의 내부에 위치한 유체의 온도를 검출하는 온도센서(32) 및 온도센서(32)에서 검출된 온도에 따라 유체의 흐름을 제어하는 펌프(33)를 더 포함할 수 있다.The
상기 난방파이프(31)는 태양전지모듈(20)에 포함된 태양전지(24)가 전기에너지를 발생시킴에 따라 발생되는 열에너지를 흡수하기 위한 것으로, 난방파이프(31)의 내부에는 열에너지를 흡수하기 위한 유체가 위치한다. 또한, 난방파이프(31)는 태양전지(24)에서 발생되는 열에너지를 손실없이 유체로 전달하기 위하여 열전도율이 높은 재질(예를 들어, 금속)로 형성되는 것이 바람직하고, 열전도율을 보다 향상시키기 위하여 난방파이프(31)는 태양전지모듈(20)과 접촉되는 면적을 최대화할 수 있는 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 난방파이프(31)의 내부에 흐르는 유체도 열전도율이 높은 물질을 사용하는 것이 바람직하다.The
또한, 도 4, 5에 도시된 바에 의하면 태양전지모듈(20)이 위치하는 난방파이프(31)의 일면은, 내측으로 절곡되어 형성되며 태양전지모듈(20)이 유체에 직접 접촉하도록 홈(31a)이 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 내측으로 절곡된 난방파이프(31)의 일면에 태양전지모듈(20)을 삽입함으로써, 태양전지모듈(20)과 유체가 접촉하는 면적을 최대화할 수 있으며, 이로 인해 태양전지모듈(20)에서 발생되는 열에너지의 흡수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 내측으로 절곡된 난방파이프(31)의 일면에 홈(31a)을 형성하여 태양전지모듈(20)과 유체가 직접 접촉하도록 함으로써, 태양전지모듈(20)에서 발생되는 열에너지의 흡수율을 보다 향상시킬 수 있다.4 and 5, one surface of the
또한, 태양전지모듈(20)의 하부에 위치한 난방파이프(31)는 연장 형성되어 온실(10)의 내부에도 위치하도록 하며, 이로 인해 태양전지(24)에서 발생되는 열에너지를 흡수한 유체가 난방파이프(31)를 따라 온실(10)로 흐르도록 할 수 있다.In addition, the
상기 온도센서(32)는 난방파이프(31)의 내부에 설치되어, 난방파이프(31)의 내부에 위치하는 유체의 온도를 검출한다. 온도센서(32)는 태양전지모듈(20)에 의해 변화된 유체의 온도를 정확하게 검출하기 위하여 태양전지모듈(20)이 위치한 난방파이프(31)의 내부에 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 도 4에 도시된 바에 의하면 온도센서(32)는 태양전지모듈(20)이 위치한 난방파이프(31)의 내부에 설치되어, 태양전지모듈(20)에서 발생된 열에너지에 의해 변화된 유체의 온도를 검출한다.The
상기 펌프(33)는 온도센서(32)에서 검출된 온도에 따라 유체의 흐름을 제어하는 것으로, 온도센서(32)에서 검출된 온도가 기준온도보다 낮은 경우에는 유체가 흐르지 않도록 제어하고 온도센서(32)에서 검출된 온도가 기준온도보다 높은 경우에 유체가 난방파이프(31)를 따라 흐르도록 제어한다. 예를 들어, 기준온도가 80℃로 설정된 경우에 펌프(33)는 온도센서(32)에서 검출된 유체의 온도가 80℃보다 낮으면 유체가 흐르지 않도록 제어하고, 온도센서(32)에서 검출된 유체의 온도가 80℃보다 높으면 유체가 난방파이프(31)를 따라 흐르도록 제어한다.The
이와 같이, 태양전지(24)가 전기에너지를 발생시킴에 따라 발생되는 열에너지를 흡수하여 온도가 상승한 유체를 난방파이프(31)를 따라 온실(50)로 흐르도록 함으로써, 태양전지(24)에서 발생되는 열에너지를 이용하여 온실(50)을 난방할 수 있다.
As such, the solar cell 24 absorbs the heat energy generated as the electric energy is generated and flows the fluid whose temperature rises to the
상기 트래킹모듈(40)은 태양전지모듈(20)의 발전효율을 향상시키기 위한 것으로, 트래킹모듈(40)은 태양전지모듈(20)과 태양광이 수직을 이루도록 태양의 위치에 따라 태양전지모듈(20)을 이동시킨다. 도 3에 도시된 바에 의하면 트래킹모듈(40)은, 지구의 자전 및 공전에 따라 변화하는 태양의 방위각에 대응하게 태양전지모듈(20)을 이동시키는 방위각조절부(41) 및 지구의 자전 및 공전에 따라 변화하는 태양의 고도각에 대응하게 태양전지모듈(20)을 이동시키는 고도각조절부(42)를 더 포함할 수 있다. 또한, 트래킹모듈(40)은 적어도 하나의 태양전지모듈(20)이 결합되는 지지부(43)를 더 포함하며, 지지부(43)의 일단은 방위각조절부(41)와 결합되고 타단은 고도각조절부(42)와 결합된다. 또한, 트래킹모듈(40)의 설치시에 방위각조절부(41)와 결합되는 지지부(43)의 일단은 남쪽을 향하도록 하고 고도각조절부(42)와 결합되는 지지부(43)의 타단은 북쪽을 향하도록 한다.The
상기와 같은 방향으로 트래킹모듈(40)을 설치함으로써 일주운동에 따라 변화하는 태양의 위치에 대응하게 태양전지모듈(20)을 이동시킬 수 있다. 즉, 방위각조절부(41)를 통해 지지부(43)를 회전시킴으로써 태양의 방위각의 변화에 대응하게 태양전지모듈(20)을 이동시킬 수 있다. 이때, 방위각조절부(41)는 태양전지모듈(20)과 태양광이 수직을 이루도록 지지부(43)를 회전시키는 것이 바람직하다.By installing the
또한, 고도각조절부(42)를 통해 지지부(43)의 타단을 상승시키거나 하강시킴으로써 태양의 고도각의 변화에 대응하게 태양전지모듈(20)을 이동시킬 수 있다. 이때, 고도각조절부(42)는 태양전지모듈(20)과 태양광이 수직을 이루도록 지지부(43)의 타단을 상승시키거나 하강시키는 것이 바람직하다.In addition, by raising or lowering the other end of the
이와 같이, 방위각조절부(41)와 고도각조절부(42)를 통해 지구의 자전 및 공전에 따라 변화하는 태양의 방위각, 고도각에 대응하게 태양전지모듈(20)을 이동시킴으로써, 태양전지모듈(20)의 발전효율을 보다 향상시킬 수 있다.
As such, by moving the
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be possible.
10 : 투과모듈 20 : 태양전지모듈
21 : 제1집광렌즈 22 : 제2집광렌즈
23 : 커버글래스 24 : 태양전지
25 : 프레임 30 : 난방모듈
31 : 난방파이프 32 : 온도센서
33 : 모터 40 : 트래킹모듈
41 : 방위각조절부 42 : 고도각조절부
43 : 지지부 50 : 온실10: transmission module 20: solar cell module
21: first condenser lens 22: second condenser lens
23: cover glass 24: solar cell
25
31: heating pipe 32: temperature sensor
33: motor 40: tracking module
41: azimuth control unit 42: altitude angle control unit
43: support 50: greenhouse
Claims (7)
상기 투과모듈의 내부에 위치하여 투과된 태양광을 바탕으로 상기 온실의 난방을 위한 전기에너지를 발생시키는 태양전지모듈;
상기 태양전지모듈이 전기에너지를 발생시킴에 따라 발생되는 열에너지를 바탕으로 상기 온실을 난방하는 난방모듈; 및
지구의 자전 및 공전에 의해 변화하는 태양의 위치에 따라 상기 태양전지모듈을 이동시키는 트래킹모듈을 포함하고,
상기 난방모듈은 상기 태양전지모듈이 전기에너지를 발생시킴에 따라 발생되는 열에너지를 흡수하기 위한 유체가 위치하는 난방파이프, 상기 난방파이프의 내부에 위치한 상기 유체의 온도를 검출하는 온도센서 및 상기 온도센서에서 검출된 온도에 따라 상기 유체의 흐름을 제어하는 펌프를 포함하며,
상기 난방파이프는 상기 태양전지모듈의 하부에서 온실의 내부를 향하여 연장되어, 상기 태양전지모듈로부터 열 에너지를 흡수한 유체가 상기 난방파이프를 따라 온실 내부를 순환할 수 있도록 형성되는 온실 일체형 태양광 발전 장치.A transmission module formed at an upper portion of the greenhouse and transmitting sunlight for heating the greenhouse;
A solar cell module which is positioned inside the transmission module and generates electric energy for heating the greenhouse based on the transmitted sunlight;
A heating module for heating the greenhouse based on thermal energy generated by the solar cell module generating electric energy; And
It includes a tracking module for moving the solar cell module according to the position of the sun changes by the rotation and revolution of the earth,
The heating module includes a heating pipe in which a fluid for absorbing thermal energy generated when the solar cell module generates electrical energy is located, a temperature sensor detecting a temperature of the fluid located inside the heating pipe, and the temperature sensor. A pump for controlling the flow of the fluid in accordance with the temperature detected in,
The heating pipe extends from the lower part of the solar cell module toward the inside of the greenhouse, so that the fluid absorbing heat energy from the solar cell module is formed to circulate inside the greenhouse along the heating pipe. Device.
비닐 또는 유리 중에서 적어도 하나의 재질이 사용된 무기둥 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 온실 일체형 태양광 발전 장치.The method of claim 1, wherein the transmission module,
Greenhouse integrated photovoltaic device, characterized in that formed of an inorganic pillar structure using at least one material of vinyl or glass.
상기 투과모듈로 투과된 태양광을 집속하기 위한 적어도 하나의 집광렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 온실 일체형 태양광 발전 장치.The method of claim 1, wherein the solar cell module,
Greenhouse integrated photovoltaic device comprising at least one condenser lens for focusing the sunlight transmitted through the transmission module.
상기 투과모듈로 투과된 태양광을 집속하는 제1집광렌즈;
상기 제1집광렌즈를 통과한 태양광을 집속하는 제2집광렌즈;
상기 제2집광렌즈를 통과한 태양광의 반사율을 감소시키기 위한 커버글래스; 및
상기 커버글래스를 통과한 태양광을 바탕으로 전기에너지를 발생시키는 태양전지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온실 일체형 태양광 발전 장치.The method of claim 3, wherein the solar cell module,
A first condenser lens for condensing sunlight transmitted through the transmission module;
A second condenser lens for condensing sunlight passing through the first condenser lens;
A cover glass for reducing a reflectance of sunlight passing through the second condensing lens; And
Greenhouse integrated photovoltaic device further comprising a solar cell for generating electrical energy based on the sunlight passing through the cover glass.
내측으로 절곡되어 형성되며 상기 태양전지모듈이 상기 유체에 직접 접촉하도록 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 온실 일체형 태양광 발전 장치.According to claim 1, One side of the heating pipe,
Greenhouse integrated solar power generation device characterized in that the groove is formed bent inward and the solar cell module is in direct contact with the fluid.
지구의 자전 및 공전에 따라 변화하는 태양의 방위각에 대응하게 상기 태양전지모듈을 이동시키는 방위각조절부; 및
지구의 자전 및 공전에 따라 변화하는 태양의 고도각에 대응하게 상기 태양전지모듈을 이동시키는 고도각조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온실 일체형 태양광 발전 장치.The method of claim 1, 2, 3, 4 or 6, wherein the tracking module,
An azimuth control unit for moving the solar cell module corresponding to the azimuth of the sun which changes according to the rotation and revolution of the earth; And
Greenhouse integrated solar power generation device further comprises an altitude angle control unit for moving the solar cell module corresponding to the altitude angle of the sun changes according to the rotation and rotation of the earth.
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KR1020110078893A KR101302063B1 (en) | 2011-08-09 | 2011-08-09 | Apparatus of green-house intergrated photovoltaic power generation |
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JP2007214235A (en) * | 2006-02-08 | 2007-08-23 | Toru Fukushima | Solar-ray energy composite using system device |
JP2011015676A (en) * | 2009-07-10 | 2011-01-27 | Lite-On Green Technologies Inc | Solar energy greenhouse |
-
2011
- 2011-08-09 KR KR1020110078893A patent/KR101302063B1/en not_active IP Right Cessation
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JP2007214235A (en) * | 2006-02-08 | 2007-08-23 | Toru Fukushima | Solar-ray energy composite using system device |
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