KR101893269B1 - 태양광 태양열 리시버와, 집광형 태양광 에너지 변환 시스템 및 그 방법 - Google Patents

태양광 태양열 리시버와, 집광형 태양광 에너지 변환 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 태양열 리시버, 집광형 태양광 에너지 변환 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 태양광 태양열 리시버는, 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 집광부와, 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하는 에너지 변환부와, 집광부의 설정된 초점거리 범위 내에서 에너지 변환부가 이동 가능하도록 에너지 변환부 또는 집광부의 위치를 조정하는 위치 조정부와 에너지 변환부의 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하기 위해, 에너지 변환부 또는 집광부의 위치를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

태양광 태양열 리시버와, 집광형 태양광 에너지 변환 시스템 및 그 방법{Photovoltaic thermal hybrid solar collector, solar energy conversion system and method}
본 발명은 전기 에너지 및 열 에너지를 효율적으로 생산할 수 있는 태양광 태양열 리시버와, 집광형 태양광 에너지 변환 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
태양광을 집광시켜 전기 에너지 및 열 에너지를 생산하는 집광형 태양에너지 변환장치가 다양한 방식으로 연구되어 개발되고 있다.
종래 기술에 따른 집광형 태양에너지 변환장치는 일정한 초점거리에서 전기 및 열 에너지를 생산하는 고정형 리시버 구조를 갖는다.
이 경우, 일정한 초점거리에서 전기 에너지 및 열 에너지를 생산하므로, 사용자 요구에 따라 전기 및 열 에너지를 효율적으로 생산하지 못하는 문제점이 있었다.
예를 들면, 가정용 사용자가 겨울 오후에는 난방을 위한 열 에너지를 전기 에너지보다 더 많이 생산하기를 원하고 여름 오후에는 냉방 부하를 위한 전기 에너지를 열 에너지보다 더 많이 생산하기를 원하지만 고정형 리시버 구조로는 이러한 사용자의 요구를 수용할 수 없었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 집광 초점거리를 조절함으로써 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 효과적으로 조절할 수 있는 태양광 태양열 리시버와, 집광형 태양광 에너지 변환 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 태양열 리시버는, 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 집광부; 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하는 에너지 변환부; 집광부의 설정된 초점거리 범위 내에서 에너지 변환부가 이동 가능하도록 에너지 변환부 또는 집광부의 위치를 조정하는 위치 조정부; 및 에너지 변환부의 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하기 위해, 에너지 변환부 또는 집광부의 위치를 제어하는 제어부를 포함한다.
여기서, 에너지 변환부는, 제1 초점거리에서 전기 에너지를 최대로 생산하는 태양전지와, 제2 초점거리에서 열 에너지를 최대로 생산하는 열교환부를 구비할 수 있다.
또한, 제어부는 사용자의 생산패턴, 기상데이터, 사용자 지정 에너지 생산 스케줄, 일사량, 에너지 변환부의 초점위치, 열 생산량, 전기 생산량 중 적어도 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하도록 에너지 변환부의 초점 위치를 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 집광형 태양 에너지 변환 시스템은, 태양광 태양열 리시버; 기상데이터, 기간별 에너지 사용실적 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지 생산량에 대한 사용자의 생산패턴을 분석하는 패턴 분석부; 일사량, 태양광 태양열 리시버의 초점거리, 열 생산량 및 전기 생산량 중 적어도 하나를 감지하는 감지부; 사용자의 생산패턴, 기상데이터, 일사량, 태양광 태양열 리시버의 초점거리, 열 생산량, 전기 생산량 중 적어도 하나에 기초하여, 기간별로 전기 및 열 에너지의 생산 비중에 대한 에너지 생산 스케줄을 생성하는 연산부; 및 생성된 에너지 생산 스케줄에 따라 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하도록 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
일례로, 제어부는, 입력부를 통해 사용자로부터 기간별 사용자 지정 에너지 생산 스케줄을 입력받는 경우, 입력된 기간별 사용자 지정 에너지 생산 스케줄에 따라 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하도록 제어할 수 있다.
또한, 태양광 태양열 리시버는, 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 집광부; 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하는 에너지 변환부; 및 집광부의 설정된 초점거리 범위 내에서 에너지 변환부가 이동 가능하도록 에너지 변환부 또는 집광부의 위치를 조정하는 위치 조정부를 포함하며, 이때 제어부는 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하기 위해, 에너지 변환부 또는 집광부의 위치를 제어할 수 있다.
일례로, 집광부는 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 반사판 또는 집광 렌즈일 수 있다.
또 다른 예로, 제어부는 에너지 변환부가 집광부의 설정된 초점거리 범위 밖에 위치하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양광 태양열 리시버의 제어 방법은, 집광부를 이용하여 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 단계; 에너지 변환부가 집광부의 설정된 초점거리 범위 내에서, 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하는 단계; 및 에너지 변환부의 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하기 위해, 에너지 변환부의 초점 위치를 제어하는 단계를 포함한다.
이때, 에너지 변환부의 초점 위치를 제어하는 단계는 사용자의 생산패턴, 기상데이터, 사용자 지정 에너지 생산 스케줄, 일사량, 에너지 변환부의 초점위치, 열 생산량, 전기 생산량 중 적어도 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하도록 에너지 변환부의 초점 위치를 제어할 수 있다.
본 발명에 의하면, 집광 초점거리를 조절함으로써 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 효과적으로 조절할 수 있다.
본 발명에 의한 추가적인 효과는, 이후 실시예에 따라 추가적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 태양열 리시버의 구성도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 에너지 변환부를 나타내는 구성도이다.
도 3은 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하는 실시예로서, 도 3(a)는 제1 초점거리로 조절된 경우를 나타내고, 도 3(b)는 제2 초점거리로 조절된 경우를 나타내며, 도 3(c)는 제2 초점거리로 조절된 또 다른 경우를 나타낸다.
도 4는 집광방식에 따른 태양광 태양열 리시버의 구조를 나타내는 실시예로서, 도 4(a)는 선형 집광방식의 태양광 태양열 리시버를 나타내고, 도 4(b)는 포인트 집광방식의 태양광 태양열 리시버를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 집광형 태양 에너지 변환 시스템의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 태양열 리시버의 제어 과정을 설명하기 위한 도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자의 모드 지정에 따라 시간에 대해 생산되는 전기 및 에너지를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 생산 스케줄에 따라 계절별로 시간에 대해 생산되는 전기 및 에너지를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양광 태양열 리시버의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 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 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 태양열 리시버의 구성도를 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광 태양열 리시버는, 집광부(10), 에너지 변환부(20), 위치 조정부(30) 및 제어부(40)를 포함할 수 있다.
먼저, 집광부(10)는 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 구성으로서, 광을 반사시켜 집광하는 반사판 또는 광을 투과시켜서 집광하는 집광 렌즈 등으로 이루어질 수 있다. 다만, 도 1에서 집광부(10)는 반사판으로 형성되어 있다.
에너지 변환부(20)는 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하는 모듈로서, 도 2에서와 같이, 집광된 태양광을 전기 에너지로 변환하는 태양전지(21) 및 집광된 태양광을 열 에너지로 변환하는 열교환부(23)를 구비한다.
태양전지(21)는 반도체 성질을 이용하여 태양광을 전기 에너지로 변환하는 소자로서 적어도 하나의 단위 셀로 이루어질 수 있다. 또한, 각 단위 셀은 태양광을 흡수하여 전하를 생성하는 반도체와 광이 입사하는 수광면 측에 위치하여 상/하부 전극으로 이루어지고, 각각 단위 셀은 금속 리본 등으로 직/병렬로 연결되어 모듈화될 수 있다. 또한, 열교환부(23)는 태양전지(21)의 하부 및 그 주변에 위치하는 온수관(25) 등을 구비하여 집광된 태양열을 통해 냉수를 온수로 가열함으로써 열 에너지를 생성할 수 있다. 예로써, 온수관(25)은 한쪽이 냉수를 저장하고 있는 저장소에 연결되어 냉수를 공급받고, 다른 쪽이 온수를 저장하는 제2 저장소에 연결되어 가열된 온수를 공급할 수 있다.
이때, 태양전지(21)와 열교환부(23)는 최대 에너지를 생산하는 초점거리가 서로 다르게 설정된다. 예를 들어, 태양전지(21)는 제1 초점거리에서 전기 에너지를 최대로 생산하며, 열교환부(23)는 제1 초점거리와 다른 제2 초점거리에서 열 에너지를 최대로 생산할 수 있다. 일례로, 초점거리는 각 에너지 생산에 따른 관계, 집광부의 배율, 폭 길이에 따른 비율 등을 고려하여 초점거리를 도출할 수 있다.
위치 조정부(30)는 집광부(10)의 설정된 초점거리 범위 내에서 에너지 변환부(20)가 이동 가능하도록 에너지 변환부(20) 또는 집광부(10)의 위치를 조정할 수 있다. 일례로, 위치 조정부(30)는 고정 수단을 구비하여 한쪽이 집광부(10)와 결합되고, 나머지 다른 쪽이 에너지 변환부(20)와 결합되어 집광부(10)와 에너지 변환부(20)의 상대적인 위치를 고정시킬 수 있으며, 또한 이동 모터 등의 이동 수단을 구비하여 집광부(10)의 설정된 초점거리 범위 내에서 에너지 변환부(20)가 이동 가능하도록 에너지 변환부(20) 또는 집광부(10)의 상대적인 위치를 조정할 수 있다.
또한, 제어부(40)는 에너지 변환부(20)의 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하기 위해, 에너지 변환부(20)의 초점 위치를 제어한다. 예로써, 제어부(40)는 위치 조정부(30)를 제어하여 에너지 변환부(20) 또는 집광부(10)의 위치를 이동시킬 수 있다.
예를 들어, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 제어부(40)가 에너지 변환부(20)를 제1 초점거리에 위치하도록 제어하면, 집광된 태양광은 태양전지 영역에만 집중되어 전기 에너지를 최대로 생산하게 된다. 한편, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 제어부(40)가 에너지 변환부(20)를 이동시켜 제2 초점거리에 위치하도록 제어하면, 집광된 태양광은 태양전지 영역과 열 교환부 영역에 집중되어 제1 초점거리에 비해 전기 에너지는 적게 생산되지만 열 에너지는 최대로 생산할 수 있게 된다. 또한, 제2 초점거리는 도 3(c)와 같이, 제1 초점거리를 기준으로 도 3(b)와 서로 다른 방향에 설정될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 제1 초점거리 및 제2 초점거리와 같이, 에너지 변환부(20)를 이동시켜 집광 초점거리를 조절함으로써 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절할 수 있다. 즉, 전기와 열 에너지 생산의 유연성을 확보하여, 계절이나 주변환경의 변화에 따른 영향에 유연하게 대처할 수 있다.
또한, 제어부(40)는 사용자의 생산패턴, 기상데이터, 사용자 지정 에너지 생산 스케줄, 일사량, 에너지 변환부의 초점위치, 열 생산량, 전기 생산량 중 적어도 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하도록 에너지 변환부(20)의 위치를 제어할 수 있다.
여기서, 사용자의 생산패턴은 기상데이터, 기간별 에너지 사용실적 중 적어도 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지 생산량에 대해 분석된 사용자의 생산 패턴을 의미한다. 이때, 기간별은 연별, 계절별, 분기별, 월별, 주간별, 일별 또는 시간별 등으로 설정될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양광 태양열 리시버는 집광 방식에 따라 다른 형상의 집광부(10)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 도 4(a)와 같이, 집광부(10)(반사판 구조)는 반원통 형상으로 형성되어 태양광을 선형으로 집광하는 선형 집광 방식일 수 있다. 또한, 도 4(b)와 같이, 집광부(10)(반사판 구조)가 반구 형상(또는 사각형 형상)으로 형성되어 태양광을 한 점으로 집광하는 포인트 집광 방식일 수 있다. 이에 따라, 에너지 변환부(20)는 집광 방식에 대응되는 구조로 태양전지(21)와 열교환부(23)를 구비할 수 있다.
또 다른 예로써, 본 발명에 따른 집광부는, 복수의 집광렌즈로 이루어진 형태로 구성될 수 있으며, 또는 복수의 반사판으로 이루어진 형태로 구성될 수도 있다.
이어서, 도 5를 이용하여 본 발명에 따른 집광형 태양 에너지 변환 시스템을 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 집광형 태양 에너지 변환 시스템의 블록도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 집광형 태양 에너지 변환 시스템은, 태양광 태양열 리시버(100), 패턴 분석부(50), 감지부(60), 연산부(80), 제어부(40)를 포함할 수 있다.
태양광 태양열 리시버(100)는 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하는 장치로서, 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 집광부(10); 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하는 에너지 변환부(20); 집광부(10)의 설정된 초점거리 범위 내에서 에너지 변환부(20)가 이동 가능하도록 에너지 변환부(20) 또는 집광부(10)의 위치를 조정하는 위치 조정부(30)를 포함할 수 있다.
패턴 분석부(50)는 기상데이터, 기간별 에너지 사용실적 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지 생산량에 대한 사용자의 생산패턴을 분석하는 구성이다.
여기서, 기상데이터는 온도, 습도, 풍속 등의 기상데이터로서, 통신부(미도시) 등을 이용하여 외부의 기상정보서버 등으로부터 수집 가능한 데이터이다. 또한, 기간별 에너지 사용실적은 사용자가 전기 및 열 에너지에 대해 이전에 사용한 에너지 사용실적으로서, 온도, 습도, 풍속 또는 기간별(예로써, 계절별, 시간별 등)로 통계 분석되어 시스템 내부의 데이터베이스(미도시) 내에 저장된 데이터이다.
감지부(60)는 각각의 센서를 이용하여 일사량, 태양광 태양열 리시버(100)의 초점거리(즉, 에너지 변환부(20)의 초점위치), 열 생산량 및 전기 생산량 중 적어도 하나를 감지하는 구성이다.
연산부(70)는 사용자의 생산패턴, 기상데이터, 일사량, 태양광 태양열 리시버(100)의 초점거리, 열 생산량, 전기 생산량 중 적어도 하나에 기초하여, 기간별로 전기 및 열 에너지의 생산 비중에 대한 에너지 생산 스케줄을 생성하는 구성이다.
제어부(40)는 생성된 에너지 생산 스케줄에 따라 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하도록 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하도록 제어한다. 예를 들면, 제어부(40)는 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하기 위해, 에너지 변환부(20)의 초점 위치를 제어할 수 있다.
일례로, 제어부(40)는, 입력부(80)를 통해 사용자로부터 직접 기간별 사용자 지정 에너지 생산 스케줄을 입력받는 경우, 입력된 기간별 사용자 지정 에너지 생산 스케줄에 따라 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 사용자 설정에 의해 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절할 수 있다.
다른 예로써, 제어부(40)는 사용자 명령 또는 설정된 조건을 만족하는 경우, 에너지 생산을 중단하기 위해, 에너지 변환부(20)가 집광부(10)의 설정된 초점거리 범위 밖에 위치하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 태양 추적 실패 복구 또는 파킹 모드 해제 등 태양광이 설정된 초점거리를 벗어나 에너지 변환부의 외관 등에 집광되어 리시버를 손상시킬 수 있는 경우 에너지 변환부(20)를 집광부(10)의 설정된 초점거리 범위 밖으로 위치 이동시킴으로써 손상을 최소화할 수 있다.
이어서, 도 6을 이용하여 본 발명에 따른 태양광 태양열 리시버의 제어 과정을 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 태양열 리시버의 제어 과정을 설명하기 위한 도이다.
먼저, 사용자 패턴분석 과정(S100)에 있어서, 제어부는 외부로부터 온도, 습도, 풍속 등의 기상데이터를 수집하고(S110), 또한, 사용자의 에너지사용 실적 데이터를 시스템 내부의 데이터 베이스로부터 수집한다(S120). 여기서, 에너지 사용 실적 데이터는 온도, 습도, 풍속 및 계시별(계절 및 시간별)로 미리 통계 분석된 데이터이다. 이어서, 기상데이터와 에너지 사용 실적 데이터를 이용하여 예상되는 에너지 사용을 계시별, 온습도별 등으로 통계, 분석한다(S130). 이어서, 전기 및 열 에너지에 대한 에너지 사용 패턴을 생성한다(S140).
사용자 입력 과정(S200)에 있어서, 사용자는 외부로부터 기상 데이터로서 기상 예보 정보를 획득할 수 있다(S210). 이에 따라, 사용자는 기상 예보 등을 이용하여 전기 및 열 에너지 생산에 대한 사용자 지정 스케줄 데이터를 직접 입력할 수 있다(S220).
감지 과정(S300)에 있어서, 감지부는 각각의 측정부를 이용하여 일사량, 현재 리시버의 초점위치, 열 생산량 및 전기 생산량을 감지할 수 있다.
전기 및 열 에너지에 대한 생산량 연산 과정(S400)에 있어서, 먼저 기상 데이터를 사용할지 여부를 판단한다(S410). 이어서, 사용자 지정 스케줄 데이터가 입력되었는지 판단한다(S420). 이어서, 사용자 지정 스케줄 데이터, 에너지 사용 패턴 및 기상 데이터 등을 이용하여 에너지 사용 패턴을 결정한다(S430). 이어서, 감지 과정(S300)에서 감지된 감지값, 사용자 지정 스케줄 데이터, 에너지 사용패턴 및 기상 데이터 중 적어도 하나를 이용하여 에너지 생산 스케줄을 생성한다(S440). 이어서, 에너지 생산 스케줄에 따른 열 생산량 스케줄과 전력 생산량 스케줄을 출력한다(S450).
또한, 리시버의 초점위치를 연산 및 제어하는 과정(S500)에 있어서, 먼저 에너지 생산 스케줄에 따라 전력 에너지 생산이 우선인지 열 에너지 생산이 우선인지 판단한다(S510). 만일, 전력 에너지 생산이 우선인 경우(Yes) 리시버의 초점위치를 제1 초점거리 즉 전력 생산 우선 위치로 이동시킨다(S520). 만일, 열 에너지 생산이 우선인 경우(No) 리시버의 초점위치를 제2 초점거리 즉 열 생산 우선 위치로 이동시킨다(S530). 이와 같은 과정을 통해 집광형 태양광 태양열 리시버의 초점 위치를 제어할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 집광형 태양 에너지 변환 시스템은 사용자의 사용패턴, 기상예측 데이터 등을 활용하여 사용자의 전기 및 열 에너지를 최적으로 생산할 수 있으며, 다양한 생산 방식으로 전기 및 열 에너지를 생산할 수 있다.
예를 들면, 도 7에서와 같이, 사용자 제어에 따라 열 에너지를 우선적으로 생산하는 열에너지 우선 생산 모드(a), 전기 에너지를 우선적으로 생산하는 전기 에너지 우선 생산 모드(b) 또는 제1 기간 동안에는 열 에너지를 우선적으로 생산하고 제2 기간 동안에는 전기 에너지를 우선적으로 생산하는 시간별 우선 생산 모드(c)를 이용할 수 있다.
또는, 도 8(a)와 같이, 에너지 생산 스케줄에 따라 겨울 및 여름에는 전기 및 열 에너지를 번갈아가며 우선적으로 생산하고, 또는 도 8(b)와 같이, 봄 및 가을에는 열 에너지를 우선적으로 생산하도록 할 수도 있다. 일례로, 사용자가 원하는 에너지를 최대한 확보하기 위해서는 DNI(direct normal irradiation) 분석 등을 통해 에너지 생산 가능성을 분석할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 계절 또는 사용자의 에너지 사용환경에 유연하게 대응하여 집광되는 태양 에너지를 효율적으로 활용할 수 있다.
이어서, 도 9를 이용하여 본 발명에 따른 태양광 태양열 리시버의 제어 방법을 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양광 태양열 리시버의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광 태양열 리시버의 제어 방법은, 먼저, 집광부를 이용하여 태양광을 일정한 초점거리에 집광시킨다(S10). 이어서, 에너지 변환부가 집광부의 설정된 초점거리 범위 내에서 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산한다(S20). 이어서, 에너지 변환부의 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하기 위해, 에너지 변환부의 초점 위치를 제어한다(S30).
여기서, 에너지 변환부의 초점 위치를 제어하는 단계(S30)는 사용자의 생산패턴, 기상데이터, 사용자 지정 에너지 생산 스케줄, 일사량, 에너지 변환부의 초점위치, 열 생산량, 전기 생산량 중 적어도 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하도록 에너지 변환부의 초점 위치를 제어할 수 있다. 이에 따라, 집광 초점거리를 조절함으로써 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 효과적으로 조절할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 집광부 20: 에너지 변환부
21: 태양전지 23: 열교환부
30: 위치 조정부 40: 제어부
50: 패턴 분석부 60: 감지부
70: 연산부 100: 태양광 태양열 리시버

Claims (11)

  1. 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 집광부;
    집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하되, 사용자의 설정에 의해 서로 다른 초점거리에서 상기 전기 및 열 에너지를 생산하는 에너지 변환부;
    상기 집광부의 설정된 초점거리 범위 내에서 에너지 변환부가 이동 가능하도록 상기 에너지 변환부 또는 상기 집광부의 위치를 조정하는 위치 조정부;
    상기 에너지 변환부의 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하기 위해, 상기 에너지 변환부 또는 상기 집광부의 위치를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 태양광 태양열 리시버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 변환부는,
    제1 초점거리에서 전기 에너지를 최대로 생산하는 태양전지와,
    제2 초점거리에서 열 에너지를 최대로 생산하는 열교환부를 구비하는 태양광 태양열 리시버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 사용자의 생산패턴, 기상데이터, 사용자 지정 에너지 생산 스케줄, 일사량, 에너지 변환부의 초점위치, 열 생산량, 전기 생산량 중 적어도 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하도록 상기 에너지 변환부의 초점 위치를 제어하는 태양광 태양열 리시버.
  4. 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하되, 사용자의 설정에 의해 서로 다른 초점거리에서 상기 전기 및 열 에너지를 생산하는 태양광 태양열 리시버;
    기상데이터, 기간별 에너지 사용실적 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지 생산량에 대한 사용자의 생산패턴을 분석하는 패턴 분석부;
    일사량, 태양광 태양열 리시버의 초점거리, 열 생산량 및 전기 생산량 중 적어도 하나를 감지하는 감지부;
    상기 사용자의 생산패턴, 기상데이터, 일사량, 태양광 태양열 리시버의 초점거리, 열 생산량, 전기 생산량 중 적어도 하나에 기초하여, 기간별로 전기 및 열 에너지의 생산 비중에 대한 에너지 생산 스케줄을 생성하는 연산부; 및
    생성된 에너지 생산 스케줄에 따라 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하도록 상기 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하도록 제어하는 제어부
    를 포함하는 집광형 태양광 에너지 변환 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 입력부를 통해 사용자로부터 기간별 사용자 지정 에너지 생산 스케줄을 입력받는 경우, 입력된 기간별 사용자 지정 에너지 생산 스케줄에 따라 상기 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하도록 제어하는 집광형 태양광 에너지 변환 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 태양광 태양열 리시버는,
    태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 집광부;
    집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하는 에너지 변환부;
    상기 집광부의 설정된 초점거리 범위 내에서 에너지 변환부가 이동 가능하도록 상기 에너지 변환부 또는 상기 집광부의 위치를 조정하는 위치 조정부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하기 위해, 상기 에너지 변환부 또는 상기 집광부의 위치를 제어하는 집광형 태양광 에너지 변환 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 에너지 변환부는,
    제1 초점거리에서 전기 에너지를 최대로 생산하는 태양전지와,
    제2 초점거리에서 열 에너지를 최대로 생산하는 열교환부를 구비하는 집광형 태양광 에너지 변환 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 집광부는 상기 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 반사판 또는 집광 렌즈인 집광형 태양광 에너지 변환 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 에너지 변환부가 상기 집광부의 설정된 초점거리 범위 밖에 위치하도록 제어 가능한 집광형 태양광 에너지 변환 시스템.
  10. 집광부를 이용하여 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 단계;
    에너지 변환부가 상기 집광부의 설정된 초점거리 범위 내에서, 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하되, 사용자의 설정에 의해 서로 다른 초점거리에서 상기 전기 및 열 에너지를 생산하는 단계; 및
    상기 에너지 변환부의 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하기 위해, 상기 에너지 변환부의 초점 위치를 제어하는 단계;
    를 포함하는 집광형 태양광 에너지 변환 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 에너지 변환부의 초점 위치를 제어하는 단계는,
    사용자의 생산패턴, 기상데이터, 사용자 지정 에너지 생산 스케줄, 일사량, 에너지 변환부의 초점위치, 열 생산량, 전기 생산량 중 적어도 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하도록 상기 에너지 변환부의 초점 위치를 제어하는 집광형 태양광 에너지 변환 방법.
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