KR101488931B1 - 수상 태양광 발전시스템 - Google Patents
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Abstract
태양의 위치에 맞추어 태양광발전장치의 방향을 조절함으로써, 태양광량을 증가시킬 수 있는 수상 태양광발전시스템을 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 태양광발전시스템은 복수의 태양전지 모듈로 구성되는 태양전지 어레이; 태양전지 어레이의 배면에 결합되어 태양전지 어레이를 지지하는 브라켓; 브라켓에 결합되고, 원호방향을 따라 일정한 간격으로 형성된 복수의 각도결정홀을 구비한 회동플레이트; 일단이 브라켓에 힌지 결합되며, 회동플레이트의 각도결정홀에 대응되는 부위에 고정홀이 형성된 지지대; 각도결정홀과 고정홀에 삽입 결합되어, 상기 태양전지 어레이의 지지대에 대한 회동을 정지하게 하는 삽입부재; 지지대와 결합되어, 태양전지 어레이가 물 위에 떠 있도록 하는 복수의 부력체를 포함한다.
Description
본 발명은 수상 태양광 발전시스템에 관한 것으로서, 수상에 설치되어 태양광발전을 하는 수상 태양광 발전장치의 방향을 태양의 위치에 맞추어 자유롭게 조절할 수 있도록 한 수상 태양광 발전시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지(Solar Battery)라 함은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 역할을 하는 광전지인데, 그 응용분야는 전자시계, 라디오, 무인등대, 무인중계기, 부표등, 인공위성, 로켓 등의 전력원으로 이용되고 있다. 또한 태양열 난방을 위한 주택, 도로상에서 안개가 끼었을 때 운전자에게 경보를 알려주는 안개경보등 및 송전탑 등의 구조물에 설치되는 항공장애등도 태양전지의 이용분야로써 활용되고 있다.
이와 같은 이용분야에서 사용되는 태양전지는 셀(Cell, 태양전지 1개를 뜻함.)과 셀을 필요한 수만큼 직병렬로 연결하여 태양전지판을 제작하고, 다시 이 태양전지판을 필요한 수만큼 직병렬로 연결하여 이용한다.
한편 이러한 태양전지는 태양광선을 받을 수 있는 주간에는 직접 발생된 전력을 그대로 이용할 수 있으나, 야간에는 전력이 생산되지 못하므로 전력을 지속적으로 얻어 쓰려면 회로를 구성하여 주간에 축전지에 일단 충전시켜 두었다가 이용하여야 한다.
이러한 태양광 발전은 에너지 밀도가 낮아 수 킬로미터에 달하는 대지에 태양전지판이 대량으로 설치되는데, 수많은 태양전지판을 설치하기 위한 대지가 부족하여 적합한 설치장소를 찾는데 많은 어려움이 있었으며, 넓고 평활한 대지는 지가가 높아 태양광 발전을 위하여 매입하기 힘든 점이 있고, 햇볕이 잘 드는 장소를 구하기 어려운 점이 있었다. 따라서, 태양전지판을 설치하기 위한 공간을 확보하는 것이 태양광 발전의 난제로 된다.
설치면적을 확보하는 방안으로 일조량이 풍부하고 개방된 넓은 면적을 쉽게 확보할 수 있는 하천이나 호수, 저수지, 댐, 바다 등의 수면에 설치하는 것을 고려할 수 있다.
태양광 발전장치를 수상에 설치한 종래기술로는 대한민국 공개실용신안공보 제2007-0000044호에 개시된 수상 태양광 발전 시스템이 개시되어 있다.
종래기술에 따른 수상 태양광 발전 시스템은 물에 부유되는 부이와, 부이 위에 설치되는 지지대와, 지지대에 태양광의 조사각에 맞게 일정한 각도를 유지하며 설치되는 다수의 태양전지 판넬로 이루어진다.
그러나, 종래기술의 수상 태양광 발전 시스템은 태양전지 판넬의 각도가 고정되어 있어, 계절 및 시간의 변화에 따라 변화하는 태양의 위치에 따라 태양광이 태양전지 판넬에 제대로 조사되지 못하여 발전효율이 떨어지는 문제점이 있었다
본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 태양의 위치에 맞추어 한 단락장치의 방향을 조절함으로써, 태양광량을 증가시킬 수 있는 수상 태양광 발전시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수상 태양광 발전시스템은 복수의 태양전지 모듈로 구성되는 태양전지 어레이; 상기 태양전지 어레이의 배면에 결합되어 상기 태양전지 어레이를 지지하는 브라켓; 상기 브라켓에 결합되어 상기 태양전지 어레이의 상하 경사각이 조절되게 하는 복수의 제1방향 조절유닛; 상기 제1방향 조절유닛과 결합되어, 상기 태양전지 어레이가 물 위에 떠 있도록 하는 복수의 부력체;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1방향 조절유닛은, 상기 브라켓에 결합되고, 원호방향을 따라 일정한 간격으로 형성된 복수의 각도결정홀을 구비한 회동플레이트; 일단이 상기 브라켓에 힌지 결합되며, 상기 회동플레이트의 각도결정홀에 대응되는 부위에 고정홀이 형성된 지지대; 상기 각도결정홀과 상기 고정홀에 삽입 결합되어, 상기 태양전지 어레이의 상기 지지대에 대한 회동을 정지하게 하는 삽입부재;를 포함할 수 있다.
또한, 수상 태양광 발전시스템은 상기 태양전지 어레이의 좌우 경사각을 조절하는 제2방향 조절유닛을 더 포함하되, 상기 제2방향 조절유닛은 육상에 고정 설치되며 상기 복수의 부력체 양단과 각각 동력전달부재로 연결된 회전체; 상기 회전체를 구동하는 모터;를 구비할 수 있다.
또한 수상 태양광 발전시스템은 상기 제2방향 조절유닛을 제어하여 상기 태양전지 어레이의 좌우 경사각이 자동적으로 조절되게 하는 제어부을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 부력체는, 원통형상의 중공체로서, 내부에 길이방향으로 형성된 다수의 격벽을 구비하여 다수의 격실이 형성된 몸체부; 상기 몸체부의 양단에 조립되어 몸체부의 양단을 밀폐시키되, 유선 형상으로 형성된 엔드캡; 상기 몸체부 하측에 형성되어, 상기 몸체부 하부의 격실 내로 물을 출입시키는 급배수구; 상기 급배수구를 막아 상기 몸체부 하부의 격실 내에 물이 저장될 수 있게 하는 밀봉부재; 를 포함할 수 있다.
상기 몸체부는 중앙에 형성된 원형의 중앙 격벽과 상기 중앙 격벽의 외주면과 상기 몸체부의 내주면을 연결하도록 형성된 다수의 외곽 격벽으로 이루어질 수 있다.
본 발명은 태양의 고도 또는 경도변위에 따라 태양을 추적하여 태양전지 어레이를 동서방향이나 상하방향으로 회전시킴으로써, 태양전지 어레이에 조사되는 태양광의 조사각을 최적화하고 광량을 증가시켜 발전효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 태양광 발전시스템의 사시도.
도 2는 도 1의 수상 태양광 발전시스템의 측면도.
도 3는 도 1의 부력체의 A-A'선에 따른 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수상 태양광 발전시스템의 사시도.
도 5는 도 4의 수상 태양광 발전시스템의 태양전지 어레이를 동서방향으로 회전 동작시키는 것을 나타낸 그림.
도 2는 도 1의 수상 태양광 발전시스템의 측면도.
도 3는 도 1의 부력체의 A-A'선에 따른 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수상 태양광 발전시스템의 사시도.
도 5는 도 4의 수상 태양광 발전시스템의 태양전지 어레이를 동서방향으로 회전 동작시키는 것을 나타낸 그림.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 태양광 발전시스템이고, 도 2는 도 1의 수상 태양광 발전시스템의 측면도이며, 도 3은 도 1의 수상 태양광 발전시스템의 부력체(40)의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수상 태양광 발전시스템은 태양전지 어레이(10), 브라켓(20), 제1방향 조절유닛(30), 부력체(40)를 포함하여 형성된다.
태양전지 어레이(10)는 복수의 태양전지 모듈로 구성된다. 태양전지 모듈은 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지의 최소 단위인 태양전지 셀을 직, 병렬로 연결, 조립하여 만든다. 마찬가지로 태양전지 어레이(10)는 다수의 태양전지 모듈을 직, 병렬로 연결, 조립하여 만든다.
브라켓(20)은 태양전지 어레이(10)의 배면에 결합되어 태양전지 어레이(10)를 지지하고 아래에서 설명할 제1방향 조절유닛(30)과 결합시키는 역할을 한다. 도 1 내지 도 2의 브라켓(20)은 ㄷ자 형상으로 형성되어, 태양전지 어레이(10) 배면에 직접 결합된 가로브라켓(21)과 가로브라켓(21) 위에 가로브라켓(21)과 엇갈리게 결합된 세로브라켓(23)으로 이루어져 있다.
제1방향 조절유닛(30)은 브라켓(20)에 결합되어 태양전지 어레이(10)의 상하 경사각이 조절되게 하는 것으로서 회동플레이트(31), 지지대(33), 삽입부재(35)로 이루어진다.
도 1 내지 도 2에 도시된 회동플레이트(31)는 원호형상으로 형성되어 있다. 또한, 양단이 세로브라켓(23)에 결합되고, 원호방향을 따라 일정한 간격으로 형성된 복수의 각도결정홀(31a)을 구비하고 있다.
지지대(33)는 일단이 브라켓(20)에 힌지 결합되며, 회동플레이트(31)의 각도결정홀(31a)에 대응되는 부위에 고정홀(미도시)이 형성된다. 도 2의 지지대(33)는 부등호(＜) 형상으로 형성되어, 꼭지점 부위가 세로브라켓(23)에 힌지 결합되어 있다. 따라서, 세로브라켓(23)에 결합되어 있는 태양전지 어레이(10)가 지지대(33)의 꼭지점 부위를 중심으로 회동되게 된다. 그리고 양 다리 부위는 아래에서 상술할 부력체(40)에 결합되어 있다.
삽입부재(35)는 각도결정홀(31a)과 고정홀에 삽입 결합되어, 태양전지 어레이(10)가 지지대(33)에 대해 회동하는 것을 방지한다. 즉, 태양전지 어레이(10)를 회전시키면 태양광 어레이에 결합된 회동플레이트(31)도 같이 회전을 하게 된다. 태양광 어레이를 일정한 각도로 회전시킨 후 각도를 고정하고자 하면, 고정홀과 이에 대응되는 회동플레이트(31)의 각도결정홀(31a)에 삽입부재(35)를 삽입 결합하여 회동이 되지 않도록 한다. 삽입부재(35)는 일반적인 볼트일 수도 있고 탄성부재와 연결되게 형성되어 태양전지 어레이(10)의 각도를 변경할 때는 각도결정홀(31a)로부터 빼내 당기고 있다가, 각도 설정이 완료되어 당김을 해제하면 각도결정홀(31a)로 삽입되게 되는 것일 수도 있다.
부력체(40)는 제1방향 조절유닛(30)과 결합되어, 태양전지 어레이(10)가 물 위에 떠 있도록 하는 것으로서, 도 1 내지 도 3에 도시된 부력체(40)는 각각이 몸체부(41), 엔드캡(48), 클램프부(60), 밀봉부재(47)로 구성된 다수의 부력체(40)가 균형판(65)에 의해 하나로 연결되어 있다.
몸체부(41)는 원통형상의 중공체로서, 내부에 길이방향으로 형성된 다수의 격벽을 구비하여 다수의 격실이 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이 중앙에 형성된 원형의 중앙 격벽(42)과 중앙 격벽(42)의 외주면과 몸체부(41)의 내주면을 연결하도록 형성된 다수의 외곽 격벽(43)으로 이루어질 수 있다. 그리하여 몸체부(41) 내부는 중앙의 격실(44)과 외곽의 격실(45)로 구획된다. 이와 같이 몸체부(41)가 이중의 격실로 구획, 형성됨으로써, 몸체부(41)의 외곽 부분들이 파손되더라도 중앙의 격실(44)에 의해 물 위에 떠 있을 수 있게 된다.
몸체부(41)는 폴리에틸렌(Polyethylene; 이하 PE) 수지를 압출 성형하여 제작할 수 있다. PE 수지는 비중이 낮아 물에 잘 뜨고, 충격에 강하여 잘 부서지지 않는 장점이 있으므로, 몸체부(41)의 재질로 바람직하다. 그리고, 길이방향으로 형성된 다수의 격벽을 구비하여, 다수의 격실이 형성되므로, 수상에 떠 있는 다른 물체 등에 의해 몸체부(41)의 일부분이 파손되어 일부 격실로 물이 유입되더라도, 부력체(40)는 물에 잠기지 않고, 안정적으로 물 위에 떠 있게 된다. 따라서, 몸체부(41) 파손에 따른 침수 방지를 위한 목적으로 내부를 충전재로 채울 필요가 없어, 원가를 절감할 수 있다.
몸체부(41) 하측에는 급배수구(46)가 형성되어, 몸체부(41) 하부의 격실 내로 물을 출입시키며 밀봉부재(47)는 급배수구(46)를 막아 몸체부(41) 하부의 격실 내에 물이 저장될 수 있게 한다. 따라서, 급배수구(46)를 통해 몸체부(41) 하부에 물이나 비중이 높은, 액체, 금속, 모래 등을 채움으로써, 별도의 중심추 없이도 부력체(40)가 물 위에서 안정적으로 유지되게 할 수 있다.
엔드캡(48)은 몸체부(41)의 양단에 조립되어 몸체부(41) 양단을 밀폐시키는 역할을 한다. 따라서, 외부의 물이 몸체부(41) 내부로 침투되지 않게 한다. 도 1 내지 도 2의 엔드 캡은 원뿔형상으로 형성되어 있다. 엔드캡(48)이 원뿔형상으로 형성되므로 너울성 파도 및 바람으로부터 저항을 적게 받아, 부력체(40)가 파도 및 바람에 의해 한쪽이 들려 전도될 가능성이 줄어들게 된다. 도 1 내지 도 2의 엔드 캡은 원뿔형상으로 형성되어 있지만, 엔드 캡의 형상은 이에 한정되지 않고 반구형과 같은 유선형으로 제작될 수도 있다.
클램프부(60)는 몸체부(41)의 외측에 설치되어, 몸체부(41)와 지지대(33)를 결합시키는 역할을 한다. 도 2에서는 지지대(33)의 하면에 연결부재(61)가 용접 접합된 후 클램프부(60)와 결합되어 있다. 그리고 연결부재(61)와 클램프부(60)는 볼트(63)에 의해 견고히 체결되어 있다.
균형판(65)은 다수의 부력체(40)를 하나로 이어주며, 태양전지 어레이(10)의 무게에 맞추어 부력체(40)에 일정한 하중을 가함으로써, 부력체(40)가 균형을 유지할 수 있도록 한다. 그리고, 이 균형판(65) 위에 작업자가 올라가 태양전지 어레이(10)의 경사각을 조절하는 작업을 수행할 수 있다. 따라서, 도시하지는 않았지만, 균형판(65)의 상면에는 격자무늬의 홈이 형성되어 작업자의 미끄러짐 등을 방지하게 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수상 태양광 발전시스템의 사시도를 도시한 것이고, 도 5는 도 4의 수상 태양광 발전시스템의 태양전지 어레이(10)를 동서방향으로 회전 동작시키는 것을 나타낸 그림이다.
도 4 내지 도 5에 도시된 수상 태양광 발전시스템은 도 1의 수상 태양광 발전시스템에 비해 태양전지 어레이(10)의 좌우 경사각을 조절하는 제2방향 조절유닛(50)을 더 포함하고 있다.
제2방향 조절유닛(50)은 육상에 고정 설치되며, 상기 복수의 부력체(40) 좌우 양단과 각각 와이어(55)로 연결되어 상기 와이어(55)의 장력을 조절하는 도르래(51)와 도르래(51)를 구동하는 모터(53)로 이루어져 있다. 모터(53)를 정역회전시키면, 모터(53)의 회전력이 모터(53)에 감긴 와이어(55)에 전달되어 수상 태양광 발전장치가 회전을 함에 따라 태양전지 어레이(10)의 좌우 경사각을 조절할 수 있게 된다.
또한, 도시되지는 않았지만 본 발명에 따른 수상 태양광 발전시스템은 제2방향 조절유닛(50)을 제어하여 태양전지 어레이(10)의 좌우 방향이 자동적으로 조절되게 하는 제어부를 더 포함할 수도 있다. 제어부를 포함으로써 태양의 위치에 따라 좌우 방향을 조절하는 수작업을 거치지 않고, 태양전지 어레이(10)의 방향이 자동적으로 조절되게 함으로써, 최적의 전력 생산 효과를 갖는 태양광의 경사각을 설정할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 태양광 발전시스템은 태양의 고도 또는 경도변위에 따라 태양을 추적하여 태양전지 어레이(10)를 동서방향이나 상하방향으로 회전시킴으로써, 태양전지 어레이(10)에 조사되는 태양광의 조사각을 최적화하고 광량을 증가시켜 발전효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 태양전지 어레이 20: 브라켓
21: 가로브라켓 23: 세로브라켓
30: 제1방향 조절유닛 31: 회동플레이트
31a: 각도결정홀 33: 지지대
35: 삽입부재 40: 부력체
41: 몸체부 42: 중앙 격벽
43: 외곽 격벽 44: 중앙의 격실
45: 외곽의 격실 46: 급배수구
47: 밀봉부재 48: 엔드캡
50: 제2방향 조절유닛 51: 도르래
53: 모터 55: 와이어
60: 클램프부 61: 연결부재
63: 볼트 65: 균형판
21: 가로브라켓 23: 세로브라켓
30: 제1방향 조절유닛 31: 회동플레이트
31a: 각도결정홀 33: 지지대
35: 삽입부재 40: 부력체
41: 몸체부 42: 중앙 격벽
43: 외곽 격벽 44: 중앙의 격실
45: 외곽의 격실 46: 급배수구
47: 밀봉부재 48: 엔드캡
50: 제2방향 조절유닛 51: 도르래
53: 모터 55: 와이어
60: 클램프부 61: 연결부재
63: 볼트 65: 균형판
Claims (6)
- 복수의 태양전지 모듈로 구성되는 태양전지 어레이;
상기 태양전지 어레이의 배면에 결합되어 상기 태양전지 어레이를 지지하는 브라켓;
상기 브라켓에 결합되고 원호방향을 따라 일정한 간격으로 형성된 복수의 각도결정홀을 구비한 회동플레이트와, 일단이 상기 브라켓에 힌지 결합되며, 상기 회동플레이트의 각도결정홀에 대응되는 부위에 고정홀이 형성된 지지대와, 상기 각도결정홀과 상기 고정홀에 삽입 결합되어 상기 태양전지 어레이의 상기 지지대에 대한 회동을 정지하게 하는 삽입부재를 포함하여, 상기 태양전지 어레이의 상하 경사각이 조절되게 하는 복수의 제1방향 조절유닛;
원통형상의 중공체로서 내부에 길이방향으로 형성된 다수의 격벽을 구비하여 다수의 격실이 형성된 몸체부와, 상기 몸체부의 양단에 조립되어 몸체부의 양단을 밀폐시키되 유선 형상으로 형성된 엔드캡과, 상기 몸체부 하측에 형성되어 상기 몸체부 하부의 격실 내로 물을 출입시키는 급배수구와, 상기 급배수구를 막아 상기 몸체부 하부의 격실 내에 물이 저장될 수 있게 하는 밀봉부재를 포함하여 형성되고, 상기 제1방향 조절유닛과 결합되어 상기 태양전지 어레이가 물 위에 떠 있도록 하는 복수의 부력체; 및
상기 복수의 부력체와 결합되어, 복수의 부력체를 하나로 이어주며, 상면에 격자무늬의 홈이 형성된 사각 단면의 균형판;
를 포함하며,
상기 몸체부는,
중앙에 형성된 원형의 중앙 격벽과 상기 중앙 격벽의 외주면과 상기 몸체부의 내주면을 연결하도록 형성된 다수의 외곽 격벽으로 이루어지고,
상기 삽입부재는 탄성부재가 마련되어 탄성력에 의해 상기 각도결정홀에 자동으로 삽입되는 수상 태양광 발전시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 태양전지 어레이의 좌우 경사각을 조절하는 제2방향 조절유닛을 더 포함하되, 상기 제2방향 조절유닛은, 육상에 고정 설치되며 상기 복수의 부력체 양단과 각각 동력전달부재로 연결된 회전체; 상기 회전체를 구동하는 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전 시스템. - 제 3항에 있어서,
상기 제2방향 조절유닛을 제어하여 상기 태양전지 어레이의 좌우 경사각이 자동적으로 조절되게 하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수상 태양광 발전시스템. - 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20140055901A KR101488931B1 (ko) | 2014-05-09 | 2014-05-09 | 수상 태양광 발전시스템 |
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| KR20140055901A KR101488931B1 (ko) | 2014-05-09 | 2014-05-09 | 수상 태양광 발전시스템 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR101488931B1 true KR101488931B1 (ko) | 2015-02-02 |
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ID=52590102
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| KR20140055901A KR101488931B1 (ko) | 2014-05-09 | 2014-05-09 | 수상 태양광 발전시스템 |
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| KR (1) | KR101488931B1 (ko) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20170030844A (ko) | 2015-09-10 | 2017-03-20 | 주식회사 라스테크 | 수면부상식 태양광 발전장치 |
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- 2014-05-09 KR KR20140055901A patent/KR101488931B1/ko active IP Right Grant
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