KR102245242B1 - 태양에너지 저장시스템 - Google Patents
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Abstract
태양에너지 저장시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 태양에너지 저장시스템은, 내부에 냉각부 및 열전발전부를 수납하는 수납공간이 형성되고, 일측면에 냉각부로 냉풍 또는 냉각수가 인입되는 냉각수 인입구 및 냉각부를 통과한 가열된 냉각수가 배출되는 냉각수 토출구가 형성되고, 타측에 열전발전부로부터 생산된 전기에너지를 외부로 전달하는 전력 인출단자가 형성된 하우징부; 상기 하우징부의 상부에 소정 공간을 형성하도록 돔 구조로 장착되고, 하우징부의 상부면 및 하부면과 함께 내부를 고진공상태를 유지하도록 밀폐 구조를 형성하는 유리돔; 상기 하우징부의 상부면에 탑재되고 유리돔 내부에 내장되며, 유리돔을 통해 입사되는 태양에너지를 흡수하는 흑체부; 상기 흑체부의 하부면에 장착되고, 흑체부로부터 흡수된 태양에너지를 전달받은 태양에너지를 이용하여 발전을 수행하는 열전발전부; 및 상기 하우징부의 내부에 장착되고, 외부로부터 전달받은 냉각수를 이용하여 열전발전부의 일측면을 냉각하는 냉각부;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 흑체를 이용하여 태양열을 효과적으로 집광하여 전기에너지 및 온수를 획득할 수 있는 구성을 포함하는 태양에너지 저장시스템을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 흑체를 이용하여 태양열을 효과적으로 집광하여 전기에너지 및 온수를 획득할 수 있는 구성을 포함하는 태양에너지 저장시스템을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 태양에너지 저장시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흑체, 유리돔, 고진공을 이용하여 태양열을 효과적으로 집광하여 전기에너지, 수소, 온풍 및 온수를 획득할 수 있는 구성을 포함하는 태양에너지 저장시스템에 관한 것이다.
석유, 석탄과 같은 화석연료의 고갈에 따른 대체에너지의 개발과 화석연료가 야기하는 환경오염에 따른 친환경적인 그린에너지 개발 요구가 전 세계적으로 요구됨에 따라 근래에 여러 종류의 자연친화적인 에너지를 개발하기 위한 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있는 상황이다.
다양한 종류의 자연친화적인 에너지 중에서 특히 태양에너지를 활용하는 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
태양에너지를 활용하여 전기를 생산하는 발전기술로는 태양광을 이용하여 전기를 발생시키는 태양광 발전과 태양열을 이용하여 전기를 발생시키는 태양열 발전이 있다.
태양광을 이용하는 발전장치는 광전효과를 이용하여 태양의 광에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 태양전지(solar cell)를 이용하는 방식으로, 태양전지가 실장되는 태양전지 리시버와, 상기 태양전지의 상부에 렌즈를 설치하여 태양광을 상기 태양전지에 집광하는 구조이다. 태양전지를 이용하는 발전은 설치가 용이하고 설비비가 적게 드는 이점이 있다.
그러나, 태양전지의 광전변환효율이 낮기 때문에 발전을 위하여 다수의 태양전지를 사용하고, 집광을 위하여 넓은 면적을 필요로 한다. 또한, 태양전지를 이용하여 발전하는 과정에서 발생한 열이 활용되지 못하고 버려지게 되는 문제점이 있다.
태양열을 이용하는 발전장치는 태양의 열에너지를 집열하여 물과 같은 열매체를 가열하고, 가열된 열매체를 이용하여 열기관을 구동시킴으로써 2차적으로 발전을 하는 방식이다. 태양열을 이용하는 발전은 태양열을 직접 이용하여 전기를 얻는 구조가 아니므로 2차적으로 발전을 위한 설비가 필요하여 시설비가 많이 드는 문제점이 있다.
위에서 언급한 문제점들을 극복하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 태양에너지를 이용한 복합발전장치가 개발되었으나, 그 구조가 복잡하거나 효율이 낮은 문제점이 있다.
따라서, 상기 언급한 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은, 흑체를 이용하여 태양열을 효과적으로 집광하여 전기에너지 및 온수를 획득할 수 있는 구성을 포함하는 태양에너지 저장시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 태양에너지 저장시스템은, 내부에 냉각부 및 열전발전부를 수납하는 수납공간이 형성되고, 일측면에 냉각부로 냉풍 또는 냉각수가 인입되는 냉각수 인입구 및 냉각부를 통과한 가열된 냉각수가 배출되는 냉각수 토출구가 형성되고, 타측에 열전발전부로부터 생산된 전기에너지를 외부로 전달하는 전력 인출단자가 형성된 하우징부; 상기 하우징부의 상부에 소정 공간을 형성하도록 돔 구조로 장착되고, 하우징부의 상부면 및 하부면과 함께 내부를 고진공상태를 유지하도록 밀폐 구조를 형성하는 유리돔; 상기 하우징부의 상부면에 탑재되고 유리돔 내부에 내장되며, 유리돔을 통해 입사되는 태양에너지를 흡수하는 흑체부; 상기 흑체부의 하부면에 장착되고, 흑체부로부터 흡수된 태양에너지를 전달받은 태양에너지를 이용하여 발전을 수행하는 열전발전부; 및 상기 하우징부의 내부에 장착되고, 외부로부터 전달받은 냉각수를 이용하여 열전발전부의 일측면을 냉각하는 냉각부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리돔은 빛 투과성이 높은 맑은 석영, 크리스탈 또는 내열유리 소재로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하우징부는, 상부가 개방되고 하부가 밀폐된 중공형 실린더 구조이고, 하단부에 외주면을 감싸는 구조의 보강링이 장착될 수 있다.
이 경우, 상기 보강링은 하우징부의 하단부 외주면에 소정 각도만큼 회전 가능하도록 장착될 수 있다.
또한, 상기 냉각수 인입구, 냉각수 토출구 및 전력 인출단자는 보강링의 일측면에 장착될 수 있다.
또한, 상기 냉각수 인입구, 냉각수 토출구 및 전력 인출단자에는 밀폐수단이 탈부착 가능한 구조로 장착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보강링의 외주면은 평면상 원형, 정삼각형, 정사각형, 정육각형 구조이고, 상기 보강링의 외주면에는 또 다른 태양에너지 저장시스템의 보강링과 탈부착 가능하도록 결속되는 병렬 및 직렬연결 결속부가 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 보강링의 병렬 및 직렬연결 결속부는, 또다른 태양에너지 저장시스템의 보강링에 형성된 냉각수 인입구 및 냉각수 토출구와 연통되는 구조; 및 또다른 태양에너지 저장시스템의 보강링에 형성된 전력 인출단자와 전기적으로 연결되는 구조;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리돔과 흑체부는 동일한 형상으로 형성되고, 상기 유리돔의 내주면은 흑체부의 외주면으로부터 일정 거리만큼 이격된 크기일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 흑체부는, 금, 은, 구리, 동, 흑연, 세라믹 소재로 구성되고, 상기 흑체부의 표면에 흑체도료가 도포되거나 코팅될 수 있다.
이 경우, 상기 흑체도료는, SiZrO4, Cr2O3을 성분으로 하는 산화철계 무기안료 일 수 있다.
또한, 상기 흑체도료는, 디메틸에테르(Dimethyl ether), 이소프로판올(Isopropanol), 알킬실리케이트(Alkylsilicate), 알킬지르코네치트(Alkyl zirconates), 에틸실리케이트(Ethyl silicate), 부틸실리케이트(Butylsilicate) 중 어느 하나의 성분을 용제로 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 흑체부(130)의 표면은 요철구조가 형성되어 표면적을 넓힘과 동시에 태양 빛의 난반사를 방지함으로써 태양 에너지 흡수 효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 흑체부 내부는 열흡수 및 열저장 특성을 가지는 모래분말 또는 세라믹분말이 도포되거나 비교적 비열이 높은 물이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 열전발전부는, 상기 흑체부의 하부면에 부착되는 열전소자; 상기 열전소자의 하부면에 부착되어 열전소자의 하부면으로부터 열을 흡수하여 냉풍 및 냉각수 유동로를 통해 유동하는 냉각수에 전달하는 히트싱크; 및 상기 히트싱크에 형성된 냉풍 및 냉각수 유동로;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하우징부는, 하우징부의 내측 하부에 형성되고, 냉각수 인입구로부터 인입된 냉각수가 저장되고, 저장된 냉각수를 이용하여 열전발전부의 하부면을 냉각시키는 냉각수 수납용기;를 더 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 태양에너지 저장시스템은, 상기 하우징부의 일측면에 장착되고, 냉각수 수납용기로부터 토출되는 가열된 냉각수로 발생되는 증기를 이용하여 터빈발전을 수행하는 터빈발전부; 및 상기 하우징부의 일측면에 장착되고, 냉각수 수납용기로부터 토출되는 가열된 냉각수로 발생되는 온수를 사용자에게 제공하는 온수제공부;를 더 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 온수제공부를 이용하여 외부발전을 2차로 수행할 수 있다.
또한, 상기 냉각수 수납용기에 수납된 냉각수를 전기분해하여 수소를 생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 태양에너지 저장시스템은, 상기 하우징부의 하부에 장착되고, 하우징부 및 유리돔을 내측에 수납할 수 있는 수납공간과 상방 개방부를 개폐할 수 있는 구조가 형성된 구조의 보관용 하우징; 상기 보관용 하우징의 내측 하부에 장착되고, 하우징부의 하부와 결속되어 하우징부의 상하 위치를 변경시키는 상하 구동부; 및 상기 보관용 하우징의 내측벽에 장착되고, 보관용 하우징 내부에 수납된 하우징부와 유리돔을 내외부로부터 단열처리하는 단열부;를 더 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 태양에너지 저장시스템의 길이, 높이에 제한이 없으며, 길면 길수록, 높으면 높을수록 에너지를 무한정 받아 저장할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 태양에너지 저장시스템에 따르면, 특정 구조의 냉각수 인입구, 냉각수 토출구 및 전력 인출단자가 형성된 하우징부, 유리돔, 흑체부, 열전발전부 및 냉각부를 구비함으로써, 흑체를 이용하여 태양열을 효과적으로 집광하여 전기에너지 및 온수를 획득할 수 있는 구성을 포함하는 태양에너지 저장시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 태양에너지 저장시스템에 따르면, 특정 구조의 전기분해장치를 장착함으로써, 냉각수를 전기분해하여 수소를 획득할 수 있다.
또한, 본 발명의 태양에너지 저장시스템에 따르면, 특정 구조의 보강링을 하우징부의 하부에 장착함으로써, 태양에너지 저장시스템의 내부 진공구조를 외부 충격에도 파손되지 않도록 보강할 수 있고, 냉각수 인입구, 냉각수 토출구 및 전력 인출단자의 위치를 손쉽게 조정할 수 있으며, 또다른 태양에너지 저장시스템과 병렬 및 직렬연결하여 다수의 태양에너지 저장시스템을 연결한 대면적 태양에너지 저장시스템을 구축할 수 있어, 결과적으로, 태양열을 효과적으로 집광하여 전기에너지 및 온수를 획득할 수 있는 구성을 포함하는 태양에너지 저장시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 태양에너지 저장시스템에 따르면, 유리돔과 흑체부의 형상과 크기를 특정 형상과 크기로 한정하고, 흑체부의 표면에 도포되거나 코팅되는 흑체도료를 특정 물질로 한정함으로써, 흑체를 이용하여 태양열을 효과적으로 집광하여 전기에너지 및 온수를 획득할 수 있는 구성을 포함하는 태양에너지 저장시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 태양에너지 저장시스템에 따르면, 특정 구조의 냉각수 수납용기, 터빈발전부, 온수제공부를 구비함으로써, 흑체를 이용하여 태양열을 효과적으로 집광하여 전기에너지 및 온수를 획득할 수 있는 구성을 포함하는 태양에너지 저장시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 태양에너지 저장시스템에 따르면, 특정 구조의 보관용 하우징, 상하 구동부 및 단열부를 구비함으로써, 태양이 떠있는 시간에는 태양에너지 저장시스템을 태양에 노출시켜 태양에너지를 효과적으로 흡수할 수 있고, 태양이 떠있지 않은 시간에는 태양에너지 저장시스템을 단열처리된 보관용 하우징 내부에 보관함으로써, 태양에너지 저장시스템의 흑체부 및 하우징부 내부에 존재하는 열에너지를 효과적으로 저장할 수 있고, 다음 날 다시 태양에 노출되는 시점의 열전발전부의 최초 작동 효율을 극대화할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 태양에너지를 이용한 발전장치를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양에너지 저장시스템을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 태양에너지 저장시스템을 나타내는 정면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 태양에너지 저장시스템을 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4의 A-A'선 절단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양에너지 저장시스템을 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 태양에너지 저장시스템을 다수 병렬 및 직렬연결한 모습을 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양에너지 저장시스템을 나타내는 정면투시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 태양에너지 저장시스템이 작동하여 보관용 하우징의 내부에 하우징부와 유리돔을 수납한 상태를 나타내는 정면투시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양에너지 저장시스템을 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양에너지 저장시스템을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 태양에너지 저장시스템을 나타내는 정면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 태양에너지 저장시스템을 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4의 A-A'선 절단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양에너지 저장시스템을 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 태양에너지 저장시스템을 다수 병렬 및 직렬연결한 모습을 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양에너지 저장시스템을 나타내는 정면투시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 태양에너지 저장시스템이 작동하여 보관용 하우징의 내부에 하우징부와 유리돔을 수납한 상태를 나타내는 정면투시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양에너지 저장시스템을 나타내는 정면도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양에너지 저장시스템을 나타내는 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2에 도시된 태양에너지 저장시스템을 나타내는 정면도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 2에 도시된 태양에너지 저장시스템을 나타내는 평면도가 도시되어 있다.
또한, 도 5에는 도 4의 A-A'선 절단면도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 4의 B-B'선 절단면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양에너지 저장시스템(100)은, 특정 구조의 냉각수 인입구(111), 냉각수 토출구(112) 및 전력 인출단자(113)가 형성된 하우징부(110), 유리돔(120), 흑체부(130), 열전발전부(140) 및 냉각부(150)를 구비함으로써, 흑체를 이용하여 태양열을 효과적으로 집광하여 전기에너지 및 온수를 획득할 수 있는 구성을 포함하는 태양에너지 저장시스템을 제공할 수 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 태양에너지 저장시스템(100)을 구성하는 각 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 하우징부(110)는, 내부에 냉각부(150) 및 열전발전부(140)를 수납하는 수납공간이 형성된 구조이다. 구체적으로, 하우징부(110)는, 상부가 개방되고 하부가 밀폐된 중공형 실린더 구조임이 바람직하다.
이때, 하우징부(110)의 일측면에는 냉각부(150)로 냉풍 또는 냉각수가 인입되는 냉각수 인입구(111) 및 냉각부(150)를 통과한 가열된 냉각수가 배출되는 냉각수 토출구(112)가 형성되고, 하우징부(110)의 타측면에는 열전발전부(140)로부터 생산된 전기에너지를 외부로 전달하는 전력 인출단자(113)가 형성될 수 있다.
유리돔(120)은, 하우징부(110)의 상부에 소정 공간을 형성하도록 돔 구조로 장착되는 구성으로서, 하우징부(110)의 상부면과 함께 내부를 고진공상태를 유지하도록 밀폐 구조를 형성할 수 있다.
흑체부(130)는, 하우징부(110)의 상부면에 탑재되고 유리돔(120) 내부에 내장되는 구성으로서, 유리돔(120)을 통해 입사되는 태양에너지를 흡수한 후 열전발전부(140)에 전달하는 역할을 수행한다.
구체적으로, 유리돔(120)과 흑체부(130)는, 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 동일한 형상으로 형성되고, 유리돔(120)의 내주면은 흑체부(130)의 외주면으로부터 일정 거리만큼 이격된 크기임이 바람직하다.
본 실시예에 따른 흑체부(130)는, 열전도도가 높은 금속을 사용함이 바람직하며, 예를 들어 금, 은 또는 구리 소재로 구성될 수 있다. 흑체부(130)의 표면은 도 3의 P부분과 같이 요철구조가 형성되어 표면적을 넓힘과 동시에 태양 빛의 난반사를 방지함으로써 태양 에너지 흡수 효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
경우에 따라서, 본 실시예에 따른 흑체부(130)의 표면에는 흑체도료가 도포되거나 코팅되어 태양에너지 흡수효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
상기 언급한 흑체도료는 태양에너지를 효과적으로 흡수할 수 있는 물질이라면 특별히 제한하는 것은 아니며, 예를 들어 SiZrO4, Cr2O3을 성분으로 하는 산화철계 무기안료 일 수 있다. SiZrO4, Cr2O3은 전방사율 0.94% 이상 우수하고, 내열 온도 섭씨 1,500도 이상 우수한 금속 성분으로서 이를 포함하는 산화철계 무기안료를 흑체도료로서 사용함이 바람직하다.
또한, 상기 언급한 흑체도료를 흑체부(130)의 외부 표면에 도포할 시 사용되는 용제로서, 디메틸에테르(Dimethyl ether), 이소프로판올(Isopropanol), 알킬실리케이트(Alkylsilicate), 알킬지르코네치트(Alkyl zirconates), 에틸실리케이트(Ethyl silicate), 부틸실리케이트(Butylsilicate) 중 어느 하나를 예로 들 수 있다.
이 경우, 본 실시예에 따르면, 유리돔(120)과 흑체부(130)의 형상과 크기를 특정 형상과 크기로 한정하고, 흑체부(130)의 표면에 도포되거나 코팅되는 흑체도료를 특정 물질로 한정함으로써, 흑체를 이용하여 태양열을 효과적으로 집광하여 전기에너지 및 온수를 획득할 수 있는 구성을 포함하는 태양에너지 저장시스템을 제공할 수 있다.
본 실시예에 따른 흑체부(130)는 설치하고자 하는 환경 및 조건에 따라 다양한 직경과 높이로 제작될 수 있음은 물론이다. 예를 들어 도 10에 도시된 바와 같이 설치하고자 하는 환경에 적합하도록 다양한 높이로 제작될 수 있으며, 이와 동시에 태양에너지 흡수 효율을 향상시킬 수 있다.
열전발전부(140)는, 흑체부(130)의 하부면에 장착되는 구성으로서, 흑체부(130)로부터 흡수된 태양에너지를 전달받은 태양에너지를 이용하여 발전을 수행할 수 있다.
구체적으로, 열전발전부(140)는 흑체부(130)의 하부면에 에폭시수지 등 도전성 수지를 접착수단으로 하여 결속됨이 바람직하다.
본 실시예에 따른 연전발전부(140)는 흑체부(130)의 하부면에 부착되는 열전소자(141)를 포함하는 구성일 수 있다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 열전소자(141)의 하부면에는 히트싱크(142)가 장착되어 열전소자(141)의 하부면으로부터 열을 흡수하여 냉풍 및 냉각수 유동로(143)를 통해 유동하는 냉각수에 전달할 수 있다.
냉각부(150)는, 하우징부(110)의 내부에 장착되는 구성으로서, 외부로부터 전달받은 냉각수를 이용하여 열전발전부(140)의 일측면을 냉각할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 하우징부(110)의 내측 하부에는 냉각수 수납용기(116)가 형성됨이 바람직하다. 구체적으로, 냉각수 수납용기(116)는, 냉각수 인입구(111)로부터 인입된 냉각수가 저장되는 구성으로서, 저장된 냉각수를 이용하여 열전발전부(140)의 하부면을 냉각시킬 수 있다.
경우에 따라서, 본 실시예에 따른 태양에너지 저장시스템(100)은, 특정 역할을 수행하는 터빈발전부 및 온수제공부를 더 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 터빈발전부는, 하우징부(110)의 일측면에 장착되는 구성으로서, 냉각수 수납용기(116)로부터 토출되는 가열된 냉각수로 발생되는 증기를 이용하여 터빈발전을 수행할 수 있다.
또한, 온수제공부는, 하우징부(110)의 일측면에 장착되는 구성으로서, 냉각수 수납용기(116)로부터 토출되는 가열된 냉각수로 발생되는 온수를 사용자에게 제공할 수 있다.
이 경우, 본 실시예에 따르면, 특정 구조의 냉각수 수납용기(116), 터빈발전부, 온수제공부를 구비함으로써, 흑체를 이용하여 태양열을 효과적으로 집광하여 전기에너지 및 온수를 획득할 수 있는 구성을 포함하는 태양에너지 저장시스템을 제공할 수 있다.
도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양에너지 저장시스템을 나타내는 평면도가 도시되어 있다.
도 7을 도 5 및 도 6과 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 하우징부(110)의 하부 외주면에는 외주면을 감싸는 구조의 보강링(114)가 더 장착될 수 있다.
이때, 보강링(114)은, 하우징부(110)의 하단부 외주면에 소정 각도만큼 회전 가능하도록 장착될 수 있다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 냉각수 인입구(111), 냉각수 토출구(112) 및 전력 인출단자(113)는 보강링(114)의 일측면에 장착됨이 바람직하다. 이때, 냉각수 인입구(111), 냉각수 토출구(112) 및 전력 인출단자(113)에는 밀폐수단이 탈부착 가능한 구조로 장착될 수 있다.
경우에 따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 보강링(114)의 외주면은 평면상 정삼각형, 정사각형 또는 정육각형 구조로 변경될 수 있다. 이때, 보강링(114)의 외주면에는 또 다른 태양에너지 저장시스템의 보강링(114)과 탈부착 가능하도록 결속되는 병렬 및 직렬연결 결속부(115)가 형성됨이 바람직하다.
상기 언급한 보강링(114)의 병렬 및 직렬연결 결속부(115)는, 도 7의 (a', b', c')에 도시된 바와 같이, 또다른 태양에너지 저장시스템의 보강링(114)에 형성된 냉각수 인입구(111) 및 냉각수 토출구(112)와 연통되는 구조, 및 또다른 태양에너지 저장시스템의 보강링(114)에 형성된 전력 인출단자(113)와 전기적으로 연결되는 구조,를 포함하는 구성임이 바람직하다.
이 경우, 본 실시예에 따르면, 특정 구조의 보강링(114)을 하우징부(110)의 하부에 장착함으로써, 태양에너지 저장시스템의 내부 진공구조를 외부 충격에도 파손되지 않도록 보강할 수 있고, 냉각수 인입구(111), 냉각수 토출구(112) 및 전력 인출단자(113)의 위치를 손쉽게 조정할 수 있으며, 또다른 태양에너지 저장시스템과 병렬 및 직렬연결하여 다수의 태양에너지 저장시스템을 연결한 대면적 태양에너지 저장시스템을 구축할 수 있어, 결과적으로, 태양열을 효과적으로 집광하여 전기에너지 및 온수를 획득할 수 있는 구성을 포함하는 태양에너지 저장시스템을 제공할 수 있다.
도 8에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양에너지 저장시스템을 나타내는 정면투시도가 도시되어 있고, 도 9에는 도 8에 도시된 태양에너지 저장시스템이 작동하여 보관용 하우징의 내부에 하우징부와 유리돔을 수납한 상태를 나타내는 정면투시도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양에너지 저장시스템(100)은, 특정 역할을 수행하는 보관용 하우징(160), 상하 구동부(170) 및 단열부(180)를 더 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 보관용 하우징(160)은, 하우징부(110)의 하부에 장착되는 구성으로서, 하우징부(110) 및 유리돔(120)을 내측에 수납할 수 있는 수납공간과 상방 개방부를 개폐할 수 있는 구조가 형성된 구조일 수 있다.
상하 구동부(170)는, 보관용 하우징(160)의 내측 하부에 장착되는 구성으로서, 하우징부(110)의 하부와 결속되어 하우징부(110)의 상하 위치를 변경시킬 수 있다.
또한, 단열부(180)는, 보관용 하우징(160)의 내측벽에 장착되는 구성으로서, 보관용 하우징(160) 내부에 수납된 하우징부(110)와 유리돔(120)을 외부로부터 단열처리할 수 있다.
이 경우, 본 실시예에 따르면, 특정 구조의 보관용 하우징(160), 상하 구동부(170) 및 단열부(180)를 구비함으로써, 태양이 떠있는 시간에는 태양에너지 저장시스템을 태양에 노출시켜 태양에너지를 효과적으로 흡수할 수 있고, 태양이 떠있지 않은 시간에는 태양에너지 저장시스템을 단열처리된 보관용 하우징(160) 내부에 보관함으로써, 태양에너지 저장시스템의 흑체부(130) 및 하우징부(110) 내부에 존재하는 열에너지를 효과적으로 저장할 수 있고, 다음 날 다시 태양에 노출되는 시점의 열전발전부(140)의 최초 작동 효율을 극대화할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
100: 태양에너지 저장시스템
110: 하우징부
111: 냉각수 인입구
112: 냉각수 토출구
113: 전력 인출단자
113a: 전력 인출단자
113b: 전력 인출단자
114: 보강링
115: 병렬 및 직렬연결 결속부
116: 냉각수 수납용기
120: 유리돔
130: 흑체부
140: 열전발전부
141: 열전소자
142: 히트싱크
143: 냉풍 및 냉각수 유동로
150: 냉각부
160: 보관용 하우징
170: 상하 구동부
180: 단열부
P: 요철구조
110: 하우징부
111: 냉각수 인입구
112: 냉각수 토출구
113: 전력 인출단자
113a: 전력 인출단자
113b: 전력 인출단자
114: 보강링
115: 병렬 및 직렬연결 결속부
116: 냉각수 수납용기
120: 유리돔
130: 흑체부
140: 열전발전부
141: 열전소자
142: 히트싱크
143: 냉풍 및 냉각수 유동로
150: 냉각부
160: 보관용 하우징
170: 상하 구동부
180: 단열부
P: 요철구조
Claims (5)
- 내부에 냉각부(150) 및 열전발전부(140)를 수납하는 수납공간이 형성되고, 일측면에 냉각부(150)로 냉풍 또는 냉각수가 인입되는 냉각수 인입구(111) 및 냉각부(150)를 통과한 가열된 냉각수가 배출되는 냉각수 토출구(112)가 형성되고, 타측에 열전발전부(140)로부터 생산된 전기에너지를 외부로 전달하는 전력 인출단자(113)가 형성된 하우징부(110);
상기 하우징부(110)의 상부에 소정 공간을 형성하도록 돔 구조로 장착되고, 하우징부(110)의 상부면과 함께 내부를 고진공상태를 유지하도록 밀폐 구조를 형성하는 유리돔(120);
상기 하우징부(110)의 상부면에 탑재되고 유리돔(120) 내부에 내장되며, 유리돔(120)을 통해 입사되는 태양에너지를 흡수하는 흑체부(130);
상기 흑체부(130)의 하부면에 장착되고, 흑체부(130)로부터 흡수된 태양에너지를 전달받은 태양에너지를 이용하여 발전을 수행하는 열전발전부(140);
상기 하우징부(110)의 내부에 장착되고, 외부로부터 전달받은 냉각수를 이용하여 열전발전부(140)의 일측면을 냉각하는 냉각부(150);
상기 하우징부(110)의 하부에 장착되고, 하우징부(110) 및 유리돔(120)을 내측에 수납할 수 있는 수납공간과 상방 개방부를 개폐할 수 있는 구조가 형성된 구조의 보관용 하우징(160);
상기 보관용 하우징(160)의 내측 하부에 장착되고, 하우징부(110)의 하부와 결속되어 하우징부(110)의 상하 위치를 변경시키는 상하 구동부(170); 및
상기 보관용 하우징(160)의 내측벽에 장착되고, 보관용 하우징(160) 내부에 수납된 하우징부(110)와 유리돔(120)을 내외부로부터 단열처리하는 단열부(180);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양에너지 저장시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 유리돔(120)과 흑체부(130)는 동일한 형상으로 형성으로서, 유리돔(120)의 내주면은 흑체부(130)의 외주면으로부터 일정 거리만큼 이격된 크기이고,
상기 흑체부(130)는, 금, 은 또는 구리 소재로 구성되어 외부 표면에 흑체도료가 도포되거나 코팅되며,
상기 흑체도료는, SiZrO4, Cr2O3을 성분으로 하는 산화철계 무기안료이고, 디메틸에테르(Dimethyl ether), 이소프로판올(Isopropanol), 알킬실리케이트(Alkylsilicate), 알킬지르코네치트(Alkyl zirconates), 에틸실리케이트(Ethyl silicate), 부틸실리케이트(Butylsilicate) 중 어느 하나의 성분을 용제로 사용하는 것을 특징으로 하는 태양에너지 저장시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 열전발전부(140)는,
상기 흑체부(130)의 하부면에 부착되는 열전소자(141);
상기 열전소자(141)의 하부면에 부착되어 열전소자(141)의 하부면으로부터 열을 흡수하여 냉풍 및 냉각수 유동로(143)를 통해 유동하는 냉각수에 전달하는 히트싱크(142); 및
상기 히트싱크(142)에 형성된 냉풍 및 냉각수 유동로(143);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양에너지 저장시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 하우징부(110)는,
하우징부(110)의 내측 하부에 형성되고, 냉각수 인입구(111)로부터 인입된 냉각수가 저장되고, 저장된 냉각수를 이용하여 열전발전부(140)의 하부면을 냉각시키는 냉각수 수납용기(116);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양에너지 저장시스템.
- 삭제
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| KR1020200142419A KR102245242B1 (ko) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | 태양에너지 저장시스템 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2022092665A1 (ko) | 2022-05-05 |
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