KR102289893B1 - 태양열 및 태양광 복합 발전장치 - Google Patents

태양열 및 태양광 복합 발전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양열 및 태양광 복합 발전장치에 관한 것으로, 집열기 및 태양광 패널을 상호 교차 배열하고, 집열기가 과열되는 상황에서 집열기 또는 태양광 패널을 이동시켜 집열기를 태양광 패널의 하측에 위치하도록 함으로써 집열기가 과도하게 과열되는 것을 방지하여 에너지 효율을 더욱 높일 수 있는 태양열 및 태양광 복합 발전장치를 제공하는데 목적이 있다.

Description

태양열 및 태양광 복합 발전장치{SOLAR THERMAL AND PHOTOVOLTAIC COMPOSITE ELECTRIC GENERATING SYSTEM}
본 발명은 태양열 및 태양광 복합 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 집열기 및 태양광 패널을 상호 교차 배열하고, 필요 시 집열기 또는 태양광 패널을 회전 이동시켜 집열기가 과도하게 과열되는 것을 방지함으로써 에너지 효율을 더욱 높일 수 있는 태양열 및 태양광 복합 발전장치에 관한 것이다.
최근 친환경 저탄소 에너지로서 태양열 에너지와 태양광 에너지가 각광을 받고 있으며, 그 시장도 점차 확대되고 있다. 태양열 에너지는 집열기를 통해, 태양광 에너지는 태양광 패널을 통해 태양에너지를 전기에너지로 변환시킨다.
먼저, 태양열을 이용한 집열기는 크게 평판형과 진공관형으로 구분되는데, 상기 평판형 태양열 집열기는 상판과 하판 몸체가 사각형상의 프레임으로 이루어져 있고 , 태양열 집열기의 흡수판은 구리나 알루미늄 등을 이용하여 제작된 얇은 금속판에 태양 광선을 최대한 흡수할 수 있도록 표면을 특수 코팅 처리 되었고, 상기 집열판의 일측 표면에 동재질인 다수개의 가는 지관을 일정간격으로 주관에 용접시켜서 사각형상의 틀체 내에 삽입시키고 그 상부로 투명덮개를 씌어 일체의 집열기를 형성하게 된다. 상기 집열기는 프레임의 내부에 흡수판, 이송관 등이 설치되고, 프레임의 상부면에 유리판 등으로 내부를 차단하여 외부로부터 파손 등의 피해를 방지한다.
다음으로, 태양광 패널은 태양에너지를 이용하여 전기를 생산하는 다수의 셀이 하나의 모듈을 형성한 판 형태로 형성된다. 이러한 태양광 패널은 충분한 일사량을 확보하기 위하여 지면으로부터 소정 높이로 세워지는 기둥과, 기둥들에 대해서 수평으로 조립되어 태양광 패널을 고정하는 지지대들로 구성되는 것이 일반적이다. 나아가 태양의 위치에 따라 태양광 패널이 회전 이동할 수 있도록 태양추적 시스템이 부착될 수도 있다. 그러나, 날씨가 흐릴 경우에는 태양광 에너지 변환효율이 낮아지는 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 태양광 패널과 집열기를 함께 배열하여 흐린 기상상황에서도 집열기를 통해 일정부분 전기에너지를 발전시키도록 하자는 제안이 제시되고 있다. 그러나, 이 경우 집열기에 너무 강한 태양열이 장시간 노출되면 집열기 프레임의 내부가 과열되고, 그로 인해 그 내부에 설치되는 흡수판, 이송관 등이 과열에 의해 파손거나 기능이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
대한민국 특허공개공보 제2011-0112659호 (2011.10.13.공개) 대한민국 특허등록공보 제1179686호 (2012.08.29.등록)
상기의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 집열기 및 태양광 패널을 상호 교차 배열하고, 집열기가 과열되는 상황에서는 집열기 또는 태양광 패널을 이동시켜 집열기를 태양광 패널의 하측에 위치하도록 함으로써 집열기가 과도하게 과열되는 것을 방지하여 에너지 효율을 더욱 높일 수 있는 태양열 및 태양광 복합 발전장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 태양광 패널 및 태양열을 집열하기 위한 집열기를 포함하는 집광부; 상기 집광부를 통해 수득한 태양 에너지를 전기에너지로 전환하는 전력변환부;를 포함하는 태양열 및 태양광 복합 발전장치에 있어서, 상기 집광부는 상기 태양광 패널과 상기 집열기가 상호 교대로 배열되는 것을 특징으로 한다.
상기 태양열 및 태양광 복합 발전장치는 상기 태양광 패널을 지지하는 태양광 패널 지지대 및 상기 집열기를 지지하는 집열기 지지대를 포함하고, 상기 태양광 패널 지지대 및 상기 집열기 지지대 중 어느 하나 이상은 상기 태양광 패널 또는 상기 집열기를 일정 각도로 회전시키는 회전구동부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 태양광 패널 지지대 및 상기 집열기 지지대 중 어느 하나 이상은 상기 태양광 패널 또는 상기 집열기를 상하로 이동시키는 상하구동부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 태양열 및 태양광 복합 발전장치는 상기 회전구동부 또는 상기 상하구동부를 제어하는 구동제어부 및 상기 집광부의 온도를 측정하는 온도측정부를 포함하고, 상기 구동제어부는 상기 온도측정부로부터 수신한 온도 정보를 토대로 상기 회전구동부 또는 상기 상하구동부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 태양열 및 태양광 복합 발전장치는 태양 위치를 추적하는 태양추적부를 포함하고, 상기 구동제어부는 상기 태양추적부로부터 수신한 태양위치 정보를 토대로 상기 회전구동부 또는 상기 상하구동부를 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
1. 태양광 패널 및 집열기를 포함하는 집광부로 인하여, 태양광 뿐만 아니라 태양열을 함께 이용하므로, 날씨가 흐른 상태에서 태양광을 통한 전기에너지 발전 효율이 낮아지더라도 집열기를 통해 전기에너지 발전이 가능하게 되므로 전체적으로 전기에너지 발전효율을 높일 수 있다.
2. 집열기 부근의 온도가 매우 높아져서 태양열 에너지 이용효율이 저하되는 경우에는 태양광 패널 또는 집열기를 회전 또는 상하 이동시켜 집열기를 태양광 패널에 의해 형성되는 그림자 부근에 위치하도록 함으로써 집열기가 과열되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
3. 집광부 온도를 측정하는 온도측정부 또는 태양 위치를 추적하는 태양추적부로부터 수신한 정보를 토대로 상기 태양광 패널 또는 집열기를 회전 또는 상하 이동시킴으로써 보다 효율적으로 집열기의 과열을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양열 및 태양광 복합 발전장치의 집광부를 나타내는 평면도.
도 2는 도 1의 태양열 및 태양광 복합 발전장치의 측면도.
도 3은 도 1의 집광부가 회전 또는 상하 구동하는 모습을 나타내는 예시도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다. 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상이 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명이 이하에 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있는 것이라는 점은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양열 및 태양광 복합 발전장치(10)의 집광부(110)를 나타내는 평면도이며, 도 2는 도 1의 태양열 및 태양광 복합 발전장치(10)의 측면도이다.
상기 태양열 및 태양광 복합 발전장치(이하, ‘복합 발전장치’)(10)는 크게 집광부(100) 및 상기 집광부(100)를 통해 수득한 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 전력변환부(200)를 포함하여 이루어진다.
상기 집광부(100)는 도 1과 같이 태양광 패널(110)과 상기 집열기(120)가 상호 교대로 배열되는데, 이를 통해 날씨가 흐린 관계로 태양광 패널의 전기에너지 발전효율이 떨어진다 하더라도 집열기를 통한 태양열 에너지를 전기에너지로 변환시킬 수 있으므로, 상기와 같은 기상상황에서는 태양광 패널로만 이루어진 발전장치에 비해 전기에너지 발전효율을 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.
태양광 패널(110)은 태양광 에너지를 전기에너지로 전환시키는 솔라셀(111) 다수가 하나의 모듈을 형성하여 판 형태로 존재할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
집열기(120)는 태양열 에너지를 이용하여 전기에너지로 변환하도록 하며, 본 발명에 적용가능한 형태는 평판형 또는 진공관형 모두 가능하다. 도 3에서는 평판형 집열기(120)가 적용된 형태이며, 태양광 패널(110)과 교대로 일정 길이 이상 반복적으로 배열되어 있다. 이때 집열기(120)는 도 3과 같이 태양광 패널(110)과 하나씩 번갈아가며 배열될 수 있으며, 필요에 따라서는 태양광 패널(110)이 일정한 길이 이상 배열된 이후 중간중간에 포함되는 형태일 수도 있다.
복합 발전장치(10)는 태양광 패널(110) 및 집열기(120)가 교대로 배열되는 집광부(100)를 지상으로부터 일정 높이 이상 지지하기 위하여, 태양광 패널(110)을 지지하는 태양광 패널 지지대(112) 및 집열기(120)를 지지하는 집열기 지지대(122)를 포함할 수 있다.
나아가, 상기 태양광 패널 지지대(112) 및 상기 집열기 지지대(122) 중 적어도 하나 이상은 태양광 패널(110) 또는 집열기(120)를 일정 각도로 회전시키는 회전구동부(130)를 포함할 수 있다. 바람직하게는 태양광 패널(110) 및 집열기(120) 각각에 회전구동부(131, 132)가 형성되면 집광부(100) 온도가 과열된 경우에 집열기(120)를 보다 자연스럽게 태양광 패널(110) 하측으로 이동시킬 수 있게 된다.
보다 바람직하게는 상기 태양광 패널 지지대(112) 및 상기 집열기 지지대(122) 중 적어도 하나 이상은 태양광 패널(110) 또는 집열기(120)를 상하로 이동시키는 상하구동부(140)를 더 포함할 수 있다. 이 경우 태양광 패널(110) 또는 집열기(120)가 이동 시 서로 접촉되어 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 태양의 위치에 따라 보다 자연스럽게 집열기(120)를 이동시킬 수 있는 장점을 가지게 된다.
상기 회전구동부(130) 및 상하구동부(140)는 내부에 구동모터(미도시) 등에 의하여 구동될 수 있으며, 상호 연결된 기어축 등으로 인해 회전 또는 상하 이동이 가능하게 된다. 이러한 구동방법에 대해서는 통상의 공지기술이므로 생략하기로 한다.
상기 복합 발전장치(10)는 회전구동부(130) 또는 상하구동부(140)를 제어하는 구동제어부(150)를 포함할 수 있으며, 집광부(100)의 온도를 측정하는 온도측정부(160)를 포함할 수 있다. 이 경우, 구동제어부(150)는 온도측정부(160)로부터 수신한 온도 정보를 토대로 회전구동부(130) 또는 상하구동부(140)를 제어하여 집열기(120)가 과열될 경우, 태양광 패널(110) 하측에 형성된 그림자 부근으로 이동할 수 있도록 함으로써 집열기(120)의 과열 상태를 방지할 수 있다.
더 나아가, 상기 복합 발전장치(10)는 태양 위치를 추적하는 태양추적부(170)를 포함할 수 있으며, 이 경우 구동제어부(150)는 온도측정부(160)로부터 수신한 온도 정보와 함께 태양추적부(170)로부터 수신한 태양위치 정보를 복합적으로 고려하여 회전구동부(130) 또는 상하구동부(140)를 제어할 수 있다. 이 경우 태양 위치를 고려하게 되므로 태양광 패널(110)에 의해 형성되는 그림자 위치를 예측할 수 있어 집열기(120)가 과열될 상황에서 보다 효율적으로 집열기(120)를 이동시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
10 : 발전장치 100 : 집광부
110 : 태양광 패널 111 : 솔라셀
112 : 태양광 패널 지지대 120 : 집열기
122 : 집열기 지지대 130 : 회전구동부
140 : 상하구동부 150 : 구동제어부
160 : 온도측정부 170 : 태양추적부

Claims (5)

  1. 태양광 패널 및 태양열 집열을 위한 집열기를 포함하는 집광부; 상기 집광부를 통해 수득한 태양 에너지를 전기에너지로 전환하는 전력변환부;를 포함하는 태양열 및 태양광 복합 발전장치에 있어서,
    상기 집광부는 상기 태양광 패널과 상기 태양열 집열을 위한 집열기가 상호 교대로 배열되는 것을 포함하여 구성되며;
    상기 태양열 및 태양광 복합 발전장치는 상기 태양광 패널을 지지하는 태양광 패널 지지대 및 상기 집열기를 지지하는 집열기 지지대를 포함하고;
    상기 태양광 패널 지지대 및 상기 집열기 지지대 중 어느 하나 이상은 상기 태양광 패널 또는 상기 집열기를 일정 각도로 회전시키는 회전구동부를 포함하며;
    상기 태양광 패널 지지대 및 상기 집열기 지지대 중 어느 하나 이상은 상기 태양광 패널 또는 상기 집열기를 상하로 이동시키는 상하구동부를 포함하는 것;을 특징으로 하는 태양열 및 태양광 복합 발전장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 태양열 및 태양광 복합 발전장치는 상기 회전구동부 또는 상기 상하구동부를 제어하는 구동제어부 및 상기 집광부의 온도를 측정하는 온도측정부를 포함하고,
    상기 구동제어부는 상기 온도측정부로부터 수신한 온도 정보를 토대로 상기 회전구동부 또는 상기 상하구동부를 제어하는 것; 및
    상기 태양열 및 태양광 복합 발전장치는 태양 위치를 추적하는 태양추적부를 포함하고,
    상기 구동제어부는 상기 태양추적부로부터 수신한 태양위치 정보를 토대로 상기 회전구동부 또는 상기 상하구동부를 제어하는 것;을 특징으로 하는 태양열 및 태양광 복합 발전장치.
  5. 삭제
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