KR20060017822A - 태양광 수집기 - Google Patents

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Abstract

태양광 수집기 장치는 물(2) 저수조에 침수(immerse)되거나 부분적으로 침수된 다수의 조립체들(1)을 포함한다. 각각의 조립체(1)는 포물선 반사물(3) 및 흡수기(6)를 포함한다. 장벽들(10)은 물(2)의 표면 위 또는 근처에 위치되고 그렇지 않으면 바람이 있는 상태에서 태양광의 직접 통과를 교란시킬지도 모르는 파도를 감소시키는 기능을 한다. 액체에서 조립체(1)의 완전한 침수는 장치의 보호와 냉각을 동시에 담당하는 한편, 부력에 의해 야기되는 회전에 의해 태양(10) 추적 이동을 용이하게 한다. 부분적으로 침수된 형태는 보다 높은 효율성을 가지고 물속으로 전도됨으로써 가혹한 기상에 대하여 보호한다.

Description

태양광 수집기{Collector for solar radiation}
본 발명은 태양 에너지 수집기(collector) 등의 추적(tracking) 및 보호(protection)에 관한 것이다.
태양 에너지를 직접 사용하거나 전기 또는 다른 유용한 형태의 에너지로 변환하기 전에 태양 에너지를 집중된 형태로 경제적으로 수집할 필요가 있다. 태양 에너지는 지표면에서 대략 1000 W/m2의 알맞은 밀도(intensity)를 가진다.
그러므로 사용하기 전에 에너지를 보다 높은 밀도(일반적으로 W/m2로 표현됨)로 집중하는 것이 대단히 바람직하다. 이것은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해 태양 전지(solar cell)가 사용되는 곳에서 특히 그러하다. 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해 사용되는 광기전성(photovoltaic) 전지는 상대적으로 고가이다. 발생되는 태양 에너지를 보다 작은 영역으로 집중하는 것은, 변환 전지의 보다 낮은 결과적인 비용과 함께, 에너지 변환 전지의 보다 작은 영역의 사용을 허용한다. 집중 수집기에 있어서 핵심 요구조건은 단위 면적당 비용이 매우 낮고 대략 하나 또는 2 개의 축에 대한 회전에 의해 태양을 추적(tracking)할 수 있는 시스템으로 에너지를 가능한 한 많이 집중할 수 있는 수단이다.
과거에는, 다양한 형태의 집중기(concentrator)가 사용되었다. 이러한 것들 은 굴절 집중기(렌즈)와, 보다 일반적으로, 곡선 반사기(거울)가 포함되었다. 집중기(concentrator)들은 매일 하늘을 가로질러 태양의 이동을 정확하게 추적하는 운동을 허용하는 구조물에 일반적으로 장착된다. 태양을 추적하는데 이용되는 시스템은 경제성을 위해 가능한 한 간단하고 견고해야 한다. 현재의 추적 방법은 모터 및 기어 또는 슬라이딩 유압 액츄에이터 중 어느 하나를 사용하고, 두 가지 모두 상당한 비용이 추가된다. 추적의 필요성은 집중기의 구조를 정적(static) 비-집중 태양 에너지 수집기보다 무겁고 복잡하게 만든다. 왜냐하면, 추적 운동은 극단적인 강풍이 부는 동안에 매우 높은 힘에 종속되는 회전 조인트를 통해 제공되는 모든 지지물을 일반적으로 필요로 하기 때문이다.
집중을 위해 사용되는 그 어떤 구조물들도 강풍, 우박 및 극한의 기후 조건의 다른 상태로부터 잘 보호되어야만 한다. 또한, 집중된 태양 에너지를 전기로 변환하는 장치에는 몇몇 형태의 냉각 장치가 제공되는 것이 통상적으로 바람직하다.
이러한 관점에서 조만간 경제적으로 다양해지게 될 실리콘 광기전성 전지는 그들의 온도 증가에 따라 보다 덜 효율적으로 동작한다. 전지의 냉각을 위한 메커니즘이 사용되지 않으면, 집중기의 사용은 전지들을 보다 높은 온도에서 동작하도록 하는 경향이 있으며, 에너지 변환 효율을 감소시키게 된다.
지금까지 고안된 대부분의 집중기들은 바람으로 인한 이동과 손해에 저항하기 위하여 매우 튼튼한 기계 구조를 사용한다. 또한 장치를 바람, 얼음 및 우박에 의한 손해로부터 보호하기 위한 반사 요소(reflective element)를 위한 금속 유리 지지물(glass with metal backing)과 같은 무겁고 강한 물질들이 일반적으로 사용 된다. 현재, 그러한 구조물들은 연속적으로 옥외에 사용하기 위해서는 매우 비용이 비싸거나 너무 깨지지 쉽다.
반사 집중기 표면을 보호하기 위해 사용되는 한 가지 방법은 집중 반사물(concentrating reflector)로서 팽창식의, 알루미늄 처리된, 유연성의 플라스틱 멤브레인을 사용하는 것이다. 멤브레인의 형상은 일면과 타면이 서로 다른 공기압에 의해 유지된다. 그러한 반사물은 혹독한 기후 아래에서 수축될 수 있다. 그것들은 상대적으로 값이 싸지만, 여전히 강한 바람과 자외선으로부터 손상을 받기 쉽다. 또한, 그것들은 강한 바람에 대항하여 이동 부품들을 지지하기 위한 튼튼한 구조물을 요구한다.
집중기들을 보호하기 위해 사용되고 있는 다른 방법은 태양광 집중기 전체를 덮고 보호하기 위한 투명한 돔(dome) 또는 건물을 사용하는 것이다. 이것은 이동 집중기의 몇 가지 간단한 구조적 설계를 허용한다. 그러나, 이 방법은 보호 구조물의 추가적 비용 때문에 전체 비용의 장점은 거의 없다.
여만스(Yeomans) 특허 WO93/09390 및 미국 특허 제6,220,241호는 반사 집중기를 보호하기 위해 일시적인 물속으로의 침수를 이용한다. 이것은 위의 공기의 초점에서 열 수집기(heat collector)와 함께 물에 떠 있는 반사 집중기로 구성된다. 집중기는 불리한 기후 조건에서 집중기 거울의 손상을 피하기 위하여 한정된 기간 동안 펌프를 이용하여 침수될 수 있다. 이것은 물로 가득찬 부력 탱크의 충만, 장치의 절대 부력의 변화에 의해 달성된다. 잠겨 있는 동안에는 태양광 집중기 또는 에너지 수집기로서 동작할 수 없다. (수동적으로 강건한 것은 아니지만) 메카니즘 이 고장나거나 중대한 시간에 파워를 잃게 되면 집중기는 나쁜 기후에서 여전히 손상을 입을 수도 있다. 또한 이 시스템은 물 내부에서의 이동을 이용한 방위(azimuth) 방향(수직 축에 대해서만 회전)으로의 이동 추적을 수행한다. 수평 축에 대한 추적은 모터, 기어 및 레버를 통하여 수행된다.
사실상의 모든 현존하는 집중 수집기들은, 기계적 또는 전기적 고장이 발생될 때 특히 손상을 입기 쉬운 불리한 기후에 대한 보호를 위해 특별히 보호된 위치로 움직이는 메커니즘을 필요로 한다.
노보로시이스크 나발(Novorossiisk Naval)의 러시아 특허 번호 SU143-927-A는 렌즈를 만들기 위해 유연하고 투명한 자루(sack)를 물에 부양시키는(floating) 일반적 개념을 설명하였으나, 이러한 자루를 채우기 위한 물질, 또는 그 어떤 에너지 수집 또는 변환 장치, 또는 장치의 스케일에 대한 상세한 설명이 없었으며 추적 방법이 제안되지 않았다.
본 발명은 태양광 집중기(concentrator) 및 수집기(collector)를 위하여 기상 상태 및 자외선에 대한 보호를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 부수 목적은 태양을 따르는 태양광 집중기의 간단한 추적 수단을 제공하고, 태양광 수집기용 냉각을 제공하며, 이전에 가능했던 것들보다 더 중량이 가벼운 구조를 제공하는 것이다. 본 발명은, 적어도 부분적으로, 개펄(lagoon), 저수지(pond), 탱크, 호수, 댐 등과 같은 물 또는 기타 액체 등과 같은 액체의 보호적, 냉각 및 부력 성질을 이용함에 의해 이러한 목적들에 역점을 두고 있다.
따라서, 본 발명은 전자기 에너지를 또 다른 형태의 에너지로 변환하기 위한 적어도 하나의 에너지 변환 장치; 및 전자기 에너지의 수용 및 상기 에너지 변환 장치로 그것을 집중하기 위한 적어도 하나의 집중 장치를 포함하고, 상기 두 개의 장치는 작동하는 동안에는 동일한 액체 내부에서 적어도 부분적으로 침수되어 있는 태양 복사 에너지 수집기를 제공한다.
바람직하게 상기 액체는 물이다.
상기 수집기의 바람직한 한 형태에 있어서, 상기 변환 장치는 광기전성(photovoltaic) 전지(cell)를 포함한다. 본 발명의 이러한 실시예에 있어서, 상기 광기전성 전지는 밀봉 시일(seal)에 싸여진다.
본 발명의 바람직한 대안적 형태에 있어서, 상기 에너지 변환 장치는 발생된 전자기 에너지를 열로 변환시키며, 진공 챔버에 의해 둘러싸인 구성요소를 포함한다.
본 발명의 바람직한 선택적 형태에 있어서, 상기 에너지 변환 장치는 티타늄 이산화물(Titanium Dioxide)을 이용한 광화학 반응기 또는 물을 수소와 산소로 쪼개거나 다른 유용한 화학 공정들을 향상시킬 수 있는 다른 광-촉매를 통하여 발생된 전자기 에너지를 저장된 화학 에너지로 변환시키는 구성요소를 포함한다.
상기 집중 장치의 바람직한 형태는 거울을 포함한다. 상기 집중 장치의 바람직한 대안적 형태는 렌즈를 포함한다.
상기 집중 장치는 플라스틱 물질로부터 적어도 부분적으로 제조되는 것이 바람직하다.
상기 수집기는 적어도 2개의 상호 연결되며 대향되는 측면에서 수직으로 확장되고 총 부력(total buoyancy)이 일정하게 설정되고, 전체 유니트를 수면 아래에 유지시키는 것이 충분하지만 유니트가 수면 바로 아래에 떠 있을 수 있도록 정(positive) 부력을 가진, 측면(lateral) 부력 탱크가 제공되는 것이 바람직하다. 이러한 2개 탱크의 상대 부력은, 들어오는 태양광의 방향의 간단한 추적을 제공하는 2 개 탱크 사이의 라인에 수직인 수평축에 대한 수집기의 회전을 유발시키도록 그들 사이의 액체 및 공기의 교환에 의해 조정되어야 한다.
이러한 2 개의 상호 연결된 부력 탱크는 밀봉된 끝단이 수면 아래에 있고 튜브의 곡면이 수면 위로 떠올라 있는 곡선 튜브 형태로 구현될 수 있다. 이러한 방법을 사용하면 장치의 순수 부력 또는 총 부력은 변화되지 않는다. 탱크는 외부의 공기 및 물로부터 밀폐되어 있으므로 총 부력은 일정하게 유지되지만, 한 쌍의 상대 부력은 조정가능하다. 본 실시예에 있어서, 튼튼한 지지 구조물을 저수조(pond)의 바닥에 장착할 필요가 없고, 물의 깊이를 정확하게 제어할 필요도 없으며, 그 어떤 베어링 또는 회전 조인트도 필요가 없도록 집중기는 표면에 떠 있는 상태로부터 물 아래에 떠 있게 된다.
상기 수집기는 액체와 공기 사이의 계면(interface)에서 파도의 형성을 억지하는 수단을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 액체는 조류(algae) 및 박테리아(bacterial slime)의 생장을 억제하는 성분 또는 첨가제를 포함하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 물 등의 바다, 저수지, 탱크, 댐, 호수 등과 같이 액체의 보호 및 부력 특성을 이용함으로써 적어도 부분적으로 본 발명의 목적을 지향한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 일 부분의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 광 이용의 효율을 설명하는 도표.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 장치의 일 부분의 입면도로서 도 1의 그것과 유사한 도면.
도 4는 점 초점 집중기를 이용한 본 발명의 다른 실시예의 사시도.
도 5 및 도 6은 매일의 동작 사이클의 부분 동안 집중기가 실질적으로 수면 위에 있는 것으로서 본 발명의 다른 실시예의 입면도.
본 발명의 주요한 변형예는 2 가지가 있는데, 첫 번째는 도 1 및 도 3 및 도 4에서 설명된 바와 같이, 집중기 및 에너지 변환기 모두가 영구적으로 침수되어 있는 것이고, 두 번째는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 동작할 때에는 에너지 변환기가 실질적으로 침수되지만, 동작 일의 부분 동안 집중기가 부분적으로만 침수되며, 집중기를 하방으로 향하게 하는 추적 시스템을 회전시킴으로써 완전히 침수될 수도 있다.
제1 주요 변형예의 장점은 집중기의 연속 침수는 언제든지 기후로부터 수동적으로 보호할 수 있으며, 침수는 추적을 수행하기 위하여 간단한 측면 부력 균형의 사용을 허용하며, 광기전성 전지는 액체의 침수에 의해 자연스럽게 냉각되는 것이다.
제2 주요 변형예의 장점은 침수(immersion)가 부력 추적 시스템의 회전에 의해 필요로 할 때 집중기의 보호를 허용는 것과, 부분적 침수가 짧은 초점 거리 시스템(가장 가볍고 가장 안정한 시스템)의 추적을 수행하기 위한 간단한 측면 부력 균형(lateral buoyancy balance)의 사용을 허용하는 것, 및 광기전성 전지들이 액체에 침수됨에 의해 자연스럽게 냉각되는 것이다. 또한, 제2 변형예는 단위 면적당 보다 많은 에너지를 생성하도록 광 경로(optical path)에 미량의 액체를 가진다.
도 1을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예에 따르면, 그들 중 어느 하나가 참조번호 1에 의해 포괄적으로 표시되는 복수의 조립체는 저수조 또는 다른 투명 액체(2)에 침수(immerse)된다. 액체(2) 저수조는 물인 것이 바람직하다.
액체에 대한 조립체(1)의 완전 침수(immersion)는 수집기의 무게 중심을 통과하는 어떤 축에 대해서도 용이한 회전을 허용하는 반면 장치를 보호 및 냉각시키는 기능을 동시에 한다. 상기 조립체는 실질적으로 수면 아래에 유지되지만 수면에 접촉되도록 약간의 정(positive) 부력이 주어진다.
태양광 수집기(collector) 조립체는 참조부호 3(도면에서 음영으로 표시)으로 포괄적으로 표시된 반사물(reflector)을 포함한다. 바람직한 형태에 있어서, 반사물(3)은 수집기의 단면이 실질적으로 포물선이고, 전체적으로 단면이 V자형을 형성하도록 길이 방향으로 연장하는 반사면을 가진다.
각각의 반사물 조립체(3)는 금속 반사층이 첨가된 얇고, 강한 플라스틱 물질(바람직하게는 아크릴 또는 폴리카보네이트)의 베이스에 구성된다. 그 다음 상기 반사층은 폴리프로필렌, 아크릴, 마일라(Mylar)(폴리에스테르필름:상표명) 또는 다 른 적절한 물질과 같은 투명한 플라스틱 커버층을 이용하여 액체로부터 밀봉된다. 반사물 물질의 바람직한 형태는 알루미늄, 은 및 로듐을 포함한다. 상기 포물선 형상은 복수의 일차원 포물선 성형기(4)와 반사면의 배면에 수직인 직선 연결 스트링거(stringer)(5)의 부착에 의해 유지된다.
도 1에 도시된 조립체의 하나의 설비에 있어서, 시스템이 동-서 추적(수평 축 추적)을 이용하면 각각의 V자형 반사물(3)의 장축(long axis)은 일반적으로 남-북 방향으로 향한다.
광기전성 전지(6)의 직선으로 연장하는 배열은 반사물 조립체(3)의 초점에 장착되므로, 남-북 방향으로 유사하게 향하고 있다. 이러한 남-북 방위(orientation)는 일년 내도록 태양의 각도가 높은 적도 지역에 가장 적합하다. 고위도(latitude)에 더 적합한 대안적 장치는 장축이 동-서로 정렬된 V자형 반사물의 남-북 추적이다. 수평 축(방위각) 태양 추적을 허용하기 위하여, 반사물 조립체(3)는 광기전성 전지(6)의 높이 위로 지나가는 곡선 튜브(7) 형상의 밀봉된 부력 탱크가 제공된다. 상기 부력 탱크는 차광(shading)을 피하기 위하여 조립체의 일단에 위치될 수 있으며, 또 다른 부력 탱크는 균형 잡힌 지지력을 제공하기 위하여 조립체의 타단에 부가된다. 조립체의 총 부력은 광기전성 전지(6)를 수면 바로 아래에 유지시키는 동안 곡선 부력 튜브의 상부 가장 자리를 수면 위로 가져오기에 충분한, 약간의 정 부력을 전체 조립체에 주기 위하여 각각의 탱크에 적절한 양의 물 또는 에틸렌 글리콜과 같은 다른 액체를 첨가함으로써 조정될 수 있다. 각각의 부력 탱크 및 연결 튜브의 나머지는 공기로 채워진다. 이러한 상황 하에서 조립체는 총 부력을 변화시키지 않고 상대적인 측면 부력을 변화시킴으로써 그 무게 중심에 대하여 물속에서 회전될 수 있다. 이러한 회전은 각각의 부력 탱크(8)(9) 내부에 장착된 매우 작은 밀봉된 전기 펌프를 사용하여 오른 쪽 탱크에서 왼쪽 탱크로 또는 그 반대로 적은 양의 유체를 펌핑함으로써 수행된다. 각각의 펌프의 전달 면(delivery side)은 작은 튜브(미도시)에 의해 곡선 튜브(7)의 대향 끝단에 연결되기 때문에 필요한 경우 반대 끝단으로 물의 이동을 허용한다. 단일의 가역 정-변위(positive-displacement) 펌프는 도 3에 도시된 바와 같이, 대안으로서 사용될 수 있다. 시스템의 남-북 초점 축 위의 그림자 날개(shadow vane)의 각각의 측면에 장착되어, 전체 조립체를 태양의 광선에 정렬하는, 한 쌍의 감광성(photosensitive) 전지에 의해 제어되는 간단한 자동 태양-추적 회로에 의해 펌프들은 스위치 된다. 그러한 서보 기구는 잘 알려져 있으므로 본 명세서에서는 개시되지 않는다. 조립체의 무게 중심에 대한 반사물 조립체(3)의 이러한 회전 운동은 낮 동안 동쪽에서 서쪽으로 태양의 추적을 허용한다. 요구되는 이동 속도가 느리고(15°/시간 보다 작음) 조립체가 바람에 노출되지 않기 때문에, 물의 미세한 끌림(drag)을 제외하고는 도 1의 조립체에 작용하는 중대한 힘은 없다. 태양의 운동 속도는 시간당 15°이지만, 물속으로 들어가는 탱양 광선이 부닥치는 굴절률(refractive index)의 증가는 수집기에서 요구되는 실제 각 속도를 약간 감소시키게 된다. 필요하다면, 추적은 제1 쌍에 직각인 제2 쌍의 부력 탱크의 사용에 의해 2개의 축에서 얻어질 수 있다. 이 실시예에 있어서, 저수조의 바닥에 장착된 튼튼한 지지 구조물도 필요가 없고, 물의 깊이를 정밀하게 제어할 필요가 없도록, 집중기는 수면에서 부력 추적 튜브 (7)의 공기 채움 영역으로부터 물 아래에 뜨게 된다.
모든 위도에서 최대의 성능을 발휘하는 고비용의 대안(본 설명에서 미도시)은, 방위각 기울기(azimuthal tilt)(수평 축 추적)와 함께 수직 축 주위의 회전을 허용함으로써 2-축 추적을 제공하는 시스템이다. 수직 축에 대한 회전은 회전 평면에서 원의 접선에서 모터-구동 프로펠러를 통하거나 수평의 접선 추진(thrust)을 제공하는 수직 축 회전을 가진 모터-구동 패들 휠(paddle wheel)을 통하여 수행될 수 있다. 그러한 2-축 추적 시스템은 2차원(dish) 집중기를 사용할 수 있다.
집중기 시스템이 물에 완전히 침수되면, 바람과 기상에 의해 생성되는 운동과 압력이 물에서 깊이에 따라 배우 빠르게 변화되기 때문에 반사물을 위해 강하고 무거운 물질을 더 이상 사용할 필요가 없다. 이것은 수집기의 거의 모든 부품을 위해 플라스틱과 같은 상대적으로 경량인 구조물의 재질의 사용을 허용한다. 또한, 전형석인 플라스틱의 밀도가 주위의 물보다 대략 20% 정도 더 높기 때문에 중력에 의해 발생되는 구조적 굴절은 매우 감소된다. 구성요소들은 침수에 의해 강한 바람, 우박, 바람에 날린 먼지 및 단파장 자외선을 포함하는 거의 모든 환경적 손상으로부터 보호된다. 자외선은 많은 플라스틱 제품을 손상시킨다. 그러나, 본 발명의 완전히 침수된 형태를 통해, 물을 통하는 통로(passage)가 대략 50cm보다 기는 한, 대략 250 나노미터보다 짧은 파장들은 태양광을 물을 통해 통과시킴으로써 여과된다. 이것은 플라스틱 물질의 보다 저렴한 형태의 보다 오랜 이용을 허용하고, 그렇지 않을 경우 태앙 광선에 직접 노출될 경우에는 사용이 적합하지 않게 된다.
직선으로 연장하는 배열의 에너지 흡수 장치(6), 바람직하게 광기전성 전지 는, 반사물 조립체(3)의 초점에 위치되고, 반사물 조립체(3)와 함께 동시성으로 움직이도록 장착된다. 에너지 흡수 조립체(6)는 반사물 조립체(3)에 직접 장착하는 (클리어 플라스틱 물질 등과 같은) 지지 조립체(11)에 의해 초점 위치에 장착되는 것이 바람직하다. 광기전성 전지들이 에너지 흡수 장치로서 사용되는 경우에, 반도체에 의해 물이 손상되는 것을 방지하기 위하여 그것들은 얇은 밀봉(hermetic) 시일(seal)(테드라(Tedlar)와 같이 적절하게 투명한 플라스틱 재질 또는 유리가 바람직)로 둘러싸인다. 그러나 이러한 둘러싸는 물질은 전지들이 주위의 물에 의해 냉각되는 것을 허용하기 위해 적절한 열전도성을 가져야 한다. 둘러싸는 물질과 광기전성 전지들 사이에 남아 있는 그 어떤 공간도 실리콘 오일과 같은 투명한 비-부식성 액체로 채워지거나 실리콘 고무와 같은 투명한 유연성 고체로 채워져야 한다. 주위의 물은 집중기의 초점에 위치되는 에너지 변환 장치의 대류성 액체 냉각을 제공한다. (도 6에 도시된 바와 같이) 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 광기전성 전지 등은 열-안내 지지층(substrate)에 장착된다. 이러한 장착 지지층을 위한 바람직한 재료는 구리, 알루미늄 및 알루미늄 세라믹을 포함한다. 이러한 장착 지지층 역시 주위의 액체가 상기 지지층에 대한 부식성이 있는 경우에는 밀봉 시일을 형성하도록 (테드라(Tedlar)와 같은) 적절한 플라스틱 물질의 박막의 층으로 둘러싸여지는 것이 특히 바람직하다. 상기 전지들로부터 떨어져 있는 장착 지지층의 부분들은 액체와 접촉되어 전지의 냉각을 향상시킨다. 필요하다면, 특별한 설비에는 지지층으로부터 액체로의 열전달을 향상시키기 위한 다른 수단이 제공된다. 열전달을 향상시키는 바람직한 수단은 지지층에 부착되거나 일체화된 히트 싱크 핀 과, 주위의 액체와 연통되고 지지층을 관통하는 채널을 포함한다.
태양 에너지가 열로서 또는 광기전성 전지에 의해 전기로 변화되기 보다는 화학 공정의 구동 목적으로 흡수되어야 하는 경우에는, 흡수기의 물냉각을 방지하기 위하여 에너지 변환기(6) 주위를 둘러싸는, 반사물 초점에 투명한 실린더형 진공 챔버가 제공되는 것이 바람직하다.
도 1에서 요구되는 액체(2)의 깊이는 전형적으로 10mm 내지 50mm인 초점 흡수 스트립(strip)(PV cells)의 선택된 폭에 의존한다. 반사물 집중비(concentration ratio)는 전형적으로 20 내지 50이고, 이것은 50mm 스트립을 위해 대략 1m 내지 5m, 또는 10mm 폭의 초점 스트립을 위해 200mm 내지 500mm의 V자형 폭을 필요로 한다.
편평한 흡수기를 가진 포물선 반사물 집중기는 일반적으로 개구(aperture)의 대략 절반이거나 그 보다 약간 더 큰 초점 거리를 일반적으로 요하기 때문에, 초점 거리는 150mm 내지 2.5m 범위이다. 그러므로 최소의 물 깊이는 200mm와 3m 사이, 바람직하게는 1미터가 될 것이다. 따라서, 반사물은 전형적으로 대략 1m의 물 깊이에서, 20mm 폭의 초점 스트립을 가진 1m 폭이다.
물에 의해 태양 광선의 장파장의 엄청난 감쇠(attenuation)가 있다. 맑은 물에서 1m의 광학 경로(optical path)에서의 실험은 이것이 문제의 실리콘 광기전성 전지들로부터 대략 45% 내지 50%의 완전 노출 수준의 출력의 감소를 초래하는 결론을 도출한다. 이러한 결과를 보상하기 위해 보다 큰 반응기 영역을 사용할 필요가 있지만, 이것은 반사물이 경량의 저가의 물질로 제조될 수 있기 때문에 총 자본 비 용을 크게 증가시키지는 않는다. 광기전성 전지들이 물속에서의 적용을 위해 최적의 스펙트럼 반응을 위해 설계된다면, 그러한 손실들은 감소될 수도 있다. 광기전성 전지들의 적절한 형태는, 400 내지 70nm의 파장을 이용하는 가시광선 범위에서 매우 효과적인 인화(Phosophide) 인듐(Indium) 갈륨(Gallium)으로 제작되는 것이다. 또한, 물속에서 보다 짧은 광학 경로 길이는 손실을 감소시킬 것이며, 조립체는 가능한 한 수면에 가깝게 유지되어야 한다.
수집기 조립체(1)의 침수를 위해 요구되는 저수조의 비용은 큰 요인이 아니다. 왜냐하면 그것은 저비용의 물 유지 댐과 구조상 유사하거나, 자연 저수지 또는 염호(salt lake) 또는 바닷물 입구 또는 바다와 연결된 개펄일 수 있기 때문이다. 수집기 조립체의 큰 배열은 많은 수천 평방 미터를 커버하는 단일의 저수지에 사용될 수 있다.
저수지에는 규칙적으로 이격되어 고정 및/또는 떠 있으며 (집중기로 이동하는 광선을 차단할 경우에는 투명한 것이 바람직한) 장벽(barrier)(10)이 마련되는 것이 바람직하다. 상기 장벽의 굴절률은 손실을 최소화하기 위하여 물의 그것에 가까운 것이 바람직하다. 이러한 장벽들은 표면 위 또는 근처에 위치되고 그렇지 않으면 바람이 센 상태에서 태양광선의 직접 통과를 혼란시킬 지도 모르는 파장을 감소시키도록 동작한다. 그러한 장벽(10)의 적어도 어느 하나는 바람직하게 1.5m의 간격을 가진 집중기 조립체(1)의 인접한 평행한 열(row) 사이에 위치된다. 장벽의 교차-열(cross-rows)(미도시) 역시 집중기(1)의 열에 직각으로 규칙적인 간격으로 위치되는 것이 바람직하다. 이러한 교차-열 사이의 간격은 약 3 내지 6미터인 것이 바람직하다.
대안적으로, 또는 추가적으로, 얇은 투명한 멤브레인 또는 작은-크기의 전지 구조물이 수면 물결의 조성을 감소시키는 표면에 떠 있는 것을 제공할 수 있다.
위험한 수면의 조류(algae) 및 기타 유기 오염물질의 생성을 피하기 위하여, 저수조의 물은 조류의 생장을 억제하는 적절한 성분 또는 첨가제를 함유하는 것이 바람직하다. 이러한 성분 또는 첨가제는 보통의 염화 나트륨(‘죽은 바다’ 수준에서), 독자적으로 또는 결합으로 사용되는 조류를 죽이는 기타 염 또는 다른 투명한 화학 첨가제인 것이 바람직하다. 염화 나트륨을 포함한 그러한 특정의 첨가제는, 물의 결빙을 방지하는 부가적 보조제일 수 있다. 조류의 성장을 억제하는 기타 바람직한 첨가제는 조류를 죽이는(algaecide) 기재의 구리, 염소(chlorination), 및 오존 또는 물의 자외선 처리를 포함한다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 이동하는 기계적 클리너가 사용될 수 있으며, 고속의 물 제트, 또는 적절한 물 달팽이, 어류 또는 오염물질을 먹는데 이용할 수도 있는 기타 유기체를 이용하여 조류와 박테리아를 제거한다.
대안적으로, 조류 및 박테리아는 그러한 유기체를 주기적으로 죽일 수 있는 만큼 저수조의 온도를 충분히 높게 상승시킴으로써 억제될 수 있다. 이것은 투명한 표면 멤브레인이 전체 저수조를 거의 커버하도록 사용될 때 들어오는 태양 복사에너지에 의해 수행될 수도 있다.
도 2는 수면 위에서의 표면 반사와 2미터의 물을 통해 전지까지 태양광선이 통과한 후 실리콘 광기전성 전지로부터 이용할 수 있는 상대 전력을 설명하는데 사 용된다. 이것은 실리콘 광기전성 전지에 정상적으로 사용될 수 있는 수면 위에서의 흔히 발생되는 태양광의 약 50%의 총 처리량(throughput)이다.
집중기의 반사물 조립체(3)를 크게 만드는 것은 물을 통한 빛의 통과에 의해 생성되는 효율의 감소를 쉽게 보상한다. (경량의 플라스틱으로 제조되어) 단위 면적당 반사물의 비용이 광기전성 전지의 비용과 비교하여 낮기 때문에, 이것은 엄청난 비용이 아니다. 주어진 파워 출력에 필요한 광기전성 전지의 영역은 물을 통한 전송 손실에 의해 변화되는 것이 아니라, 반사물 영역은 공기 중에서 정상적인 집중 수집기를 위해 필요한 영역에 비하여 증가되어야 한다.
도 3을 참조하여 설명된 본 발명의 대안적 실시예에 따르면, 도 1에 유사한 조립체가 입면도로서 보여 지고, 액체(2)는 실질적으로 침수되어 있다. 본 도면 및 이어지는 도면들에 사용된 참조부호들은 상응하는 구성요소에 대한 도 1의 그것들과 상응한다. 본 실시예에 있어서, 광기전성 전지(6)는 회전 중심(17)에 가깝게 유지되고 탱크(15)(16)는 반사물(3)이 가장 극단적인 회전에서 수면 위로 상승하는 것을 방지하는데 사용되고, 단일의 펌프(8)가 사용된다. 본 실시예에 있어서, 추적 튜브 루프(7)의 회전 중심(17)에 대하여 조립체를 하나의 유니트로서 회전시키기 위하여, 거의 절반이 액체(28)로 채워진, 밀봉된 속이 빈 부력 추적 튜브(7)가, 가역의 양방향(bidirectional) 정 변위(displacement) 펌프(8)와 함께 사용된다. 튜브(7)에서의 바람직한 액체는 에틸렌 글리콜 또는 물이고 튜브 내부의 나머지 공간은 공기로 채워진다. 부력 구역(12)(13) 내에서의 결과적인 이동(shift)을 통한 시스템의 좌-우 균형을 변화시키기 위하여, 상기 회전은 펌프(8)를 통해 좌측에서 우 측으로, 또는 반대로, 튜브(7) 내부에 에워싸인 액체의 이동에 의해 영향을 받는다. 시스템의 수직 축에 정렬된 좌측 및 우측 광센서에 의해 공급되는 전기 서보기구에 의해 속도 및 방향이 제어되는 전기 모터에 의해 펌프(8)는 구동된다. 그러한 서보기구들은 잘 알려져 있으므로 여기서 설명되지 않는다.
탱크(15)(16)는 얇은 벽으로 되어 있으며 침수되어 있을 때 거의 중성 부력이 되도록 물이 채워진 반사물의 가장자리의 충분한 길이로 뻗어있는 밀봉 튜브이다. 좌측(시계 반대방향)으로 극도로 경사지게 되면, 탱크(16)는 표면으로 상승할 것이다. 탱크(16)가 수면을 파괴하면 탱크(16)에 함유된 물의 부피는 상응하는 반사물 가장자리가 물 밖으로 상승하는 것을 방지하는 경향이 있다. 대신에 시스템이 시계 반대 방향으로 더 회전할 때 조립체의 나머지는 물속으로 더 깊게 이동할 것이며, 반사물(3)의 전체 표면으로부터의 에너지 수집을 유지하면서 보다 극단적인 각도에서의 태양의 추적을 허용하게 된다. 탱크(15)가 수면으로 상승할 때 유사한 작용(action)이 시계 방향의 운동으로 발생한다. 본 실시예에 있어서, 탱크(15)(16)를 사용하는 것은, 평균하여, 그렇지 않을 때 가능한 것 보다 표면에 더 가깝게 반사물을 유지시키는 것을 허용하므로, 물 매개체를 통한 광 경로의 길이 때문에 손실을 감소시킨다.
도 4를 참조하여 사시도로 설명된 본 발명의 대안적 실시예에 따르면, 장치는 점 초점(point focus) 또는 2차원에서 태양의 완전한 추적을 제공하도록 서로 직각이며 수직으로 장착된 한 쌍의 거의 원형의 부력 추적 튜브 루프(7)(17)를 가진 2차원 포물선 집중기(3)를 이용한다. 광기전성 전지(6)의 배열은 실질적으로 포 물선의 반사 집중기(3)의 초점 근체에 장착된다. 부품들은 하나의 유니트로서 움직이도록 장착된다. 조립체는 공기 또는 활성 기체로 채워진 각각의 튜브의 상부의 균형, 밀봉된 튜브(7)(17)에 충분한 액체(18)를 첨가함으로써 실질적으로 물속에 유지된다. 바람직한 액체는 에틸렌 글리콜 또는 물이다. 각각의 튜브(7)(17)의 가장 낮은 점은 각각의 튜브(7)(17)의 하부(lower section) 사이의 액체의 이동을 제어하는 정 변위 펌프(8)(9)를 포함한다. 튜브(7)(17) 사이의 액체의 전달은 없으며 각각의 튜브는 밀봉되어 있다. 따라서, 각 튜브의 상대적 측면 부력은 각각의 튜브를 수면에 대하여 각 튜브의 평면에 수직인 축에 대하여 회전시키는 펌프(8)(9)에 의해 조정될 수 있다. 이러한 펌프들은 전술한 실시예에서 설명된 바와 같이, 각각의 축을 위한 한 쌍의 광전지 및 서보기구에 의해 제어된다. 추적 시스템은 조립체를 항상 하늘의 가장 밝은 지점으로 지시(pointing)하기 때문에, 시스템을 남/북으로 향하게 할 필요는 없다. 조립체를 하나의 위치로 유지시키고 동력 배선을 위한 경로를 제공하기 위하여, 저수조의 바닥에 유연한 앵커 로우프 및 정박지(22)를 가지는 것이 바람직하다. 본 시스템의 둥근 포물선 반사물(3)을 위한 전형적인 크기는 대략 1 미터 직경이다.
도 4에 도시된 실시예는 본 실시예가 주어진 수준의 집중을 위해 각각의 축에서 보다 낮은 초점 정확도를 허용하는 2차원 집중을 사용하는 점에서 도 1의 방법을 능가하는 장점을 가진다. 따라서 그것은 파도와 잔물결에 보다 내성이 강하며 반사물(3)을 위해 보다 덜 정밀한 제조 방법이 요구될 수도 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2의 주요한 변형예의 바람직한 실시예로서, 집 중기가 영구적으로 침수되어 있지 않고, 회전을 추적하는 동안 물속으로 부분적으로 움직이고 정점으로부터 180도 회전될 때 물속으로 완전히 이동한다.
도 5를 참조하여 평면도로 설명된 본 발명의 대안적 실시예에 따르면, 투명한 플라스틱 물질로 제작되는 것이 바람직하고, 도시된 부력 추적 루프 튜브(7)(또는 도 4의 그것과 유사한, 2차원 추적 집중기를 위한 직각의 한 쌍의 그러한 튜브)와 결합된, 굴절성 프레넬(Fresnel) 렌즈(3), 및 전술한 실시예들에서 설명된 그것들과 유사한, 광기전성 에너지 변화기(6)를 사용한다. 본 실시예에서 사용된 참조부호는 상응하는 구성요소에 해당되는 전술한 도면의 그것들과 상응한다. 본 실시예에 있어서, 광기전성 전지(6)는 항상 침수되어 있는 반면, 프레넬 렌즈(3)는 추적 튜브(7) 회전의 대략 절반을 위해 수면(2) 위에 있는 바와 같이, 장치는 부분적으로만 침수되어 있다. 도 5는 수평선 위 대략 30도 지점을 향하는 장치를 도시한다. 전술한 바와 같이, 추적 튜브(7)는 (화살표로 표시된 축을 따라 들어오는) 태양 광선의 각도를 추적하는 수집기 시스템의 회전의 위치를 정하는 부력 영역(buoyant zone)(12)(13)의 위치를 설정하는 튜브(7)의 하부 내부에서 유체(18)를 움직이는 정 변위 펌프(8)를 포함한다. 추적 시스템이 수집기를 거의 완전히 반전시키도록 허용하는 것을 도시한 바와 같이 튜브(7) 내부의 적절한 위치에서 다른 정 변위 펌프(9)를 제공하고, 집중기를 침수시킴으로써 노출부(exposing section) 영역을 크게 감소시켜 풍압을 감소시킴으로써 극한 기상 상태 동안 추가적인 보호가 마련될 수 있다. 펌프(8)(9)는 대략 120도 떨어져 위치된다. 도 5에 도시된 바와 같이 구성요소들이 위치된 상태에서, 수집기는 태양 이동의 8시간에 상응하는, 적어도 120도로 태양을 추적할 수 있다. 펌프(8)(9)로부터 120도 떨어져 있는 제3 펌프는 완전한 회전 능력을 제공하도록 선택적으로 사용될 수 있다. 구성요소(19)는 내부 표면이 반사도가 매우 높은(알루미늄 처리됨) 약간 원뿔형 튜브이고, 렌즈(3)로부터 광기전성 전지(6)로 광을 보내고 광의 초점을 더 맞추는 제2의 집중기로서 작용한다. 튜브(19) 역시 다중 반사에 의해 초점이 맞춰진 광의 변화를 균일하게 하는 기능을 하고, 광기전성 전지(6)의 보다 효율적인 작동을 허용한다. 튜브(19)의 벽은, 투명 윈도우(20) 및 광기전성 전지(6)의 울타리와 함께, 먼지 또는 광기전성 전지의 물 오염물질을 방지하는 밀봉 울타리(enclosure)를 만든다. 튜브(19)의 벽은 광기전성 전지(6)로부터 주위의 물로 열을 제거하는 것을 돕도록 하는 구리와 같은 전도성 금속일 수도 있으며 금속성 열 전파기(spreader)(25)가 광기전성 전지의 후방에 부착될 수도 있다. 이러한 울타리는 보다 나은 냉각을 위해 탄화수소 오일과 같은 투명 액체로 선택적으로 채워질 수도 있다. 프레넬 렌즈(3)는 먼지 축적을 최소하기 위해 광기전성 전지에 면하는 그루브 표면을 가져야 한다. 광기전성 전지 울타리(6)의 후면은 냉각을 제공하기 위해 물에 접촉된다. 전체 조립체가 하나의 유니트로서 움직일 수 있도록 튜브(19)는 스트러트(21)에 의해 추적 튜브(7) 및 렌즈(3)에 부착된다. 조립체는 동력 출력 전선을 역시 운반할 수도 있는, 로프 또는 탄성 끈(cord)에 의해 저수조의 바닥에서 정착물(fixture) 또는 웨이트에 차례차례로 부착된 튜브(7) 주위의 슬라이딩 링 루프에 의해 유지되는 것이 바람직하다. 바람 또는 파도로부터 발생되는 시스템의 진동을 감소시키기 위하여 하나 또는 그 이상의 날개들이 펌프(8) 주위의 튜브(7)로부터 바깥쪽으로 방사상으 로 부착될 수도 있다. 수면 파도-파괴 장벽(10)이 도 1에서 참조된 바와 같이 사용되어야 한다. 저수조 또는 급수조(reservoir)의 물은 참조부호 3 및 20의 광학 표면과 장기간 접촉되지 않기 때문에 깨끗하게 유지되거나 필터링될 필요가 없으며, 극도로 경사질 때를 제외하고 동작 중에 광 경로 속으로 물이 들어가지 않는다. 본 실시예에 있어서, 바람의 힘에 대하여 도 1 및 도 3의 그것보다 덜한 정도의 보호가 시스템에 제공되지만, 본 실시예에 있어서 물을 통한 광선의 통로가 없기 때문에 에너지 손실에 있어서 큰 감소가 있으며, 수집기의 단위 면적당 가용 전력은 보다 높다. 또한 수면을 통과하는 굴절 및 수면으로부터의 반사에 의한 에너지 감소 또는 발산(spreading)이 없기 때문에 본 시스템은 도 1의 그것보다 더 많은 매일의 견실한 파워를 생성한다. 집중기 가장자리가 물속으로 들어 갈 때, 유용한 수집기 영역의 일부 손실이 있으나, 이러한 원인으로부터의 손실은 매일의 총 에너지 생산의 작은 비율이다. 2-차원 집중기를 사용하는 경우 본 실시예는 파도 및 잔물결에 대한 내성이 보다 강해지고 1차원 집중 렌즈로 구현될 때 보다 렌즈(3)를 위한 보다 덜 정확한 제작 방법이 필요할 수도 있다.
도 6을 참조하여 평면도로서 설명된 본 발명의 대안적 실시예에 따르면, 장치는 반사물(3)의 초점 위치의 적절한 내부의 축에 위치된 보다 작은 반사형 볼록 제2 반사물(23)과 결합된 반사형 오목 포물선 집중기(3)를 사용한다. 제2 반사물(23)은 반사물(3)의 중심에서 윈도우(20)를 통한 광기전성 에너지 변화기(6)의 근처의 초점으로 태양 광선을 충분히 가져오도록 발산하는 초점 거리를 가진다. 광기전성 전지들(6)은 시스템이 수직의 대략 60도 안에 있을 때 그들이 저수조의 수면 레벨 아래에 항상 실질적으로 침수되도록 하는 그런 위치에 장착된다. 상기 장치는 집중기(3)가 동작의 대부분의 각도에서 수면 위에 유지될 수 있도록 부분적으로만 침수된다. 원뿔형 튜브(19)는 광기전성 전지(6)와 윈도우(20)를 연결하여 광기전성 전지의 물 오염을 방지하는 밀봉 울타리를 형성한다. 이러한 울타리는 상기 전지(6)로부터의 열 제거를 향상시키기 위하여 비-부식성의 투명 액체로 선택적으로 채워질 수도 있다. 금속성 열 전파기(25)는 주위의 물로 열을 더욱더 잘 전도하기 위해 전지(6)의 후방에 제공될 수도 있다. 튜브(19)의 내벽은 태양 광선을 내부적으로 더 집중하기 위하여 반사성이 큰 것이 바람직하다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 시스템은 선형의, 일차원 집중기일 수도 있으며, 아니면 도 4에서 설명된 것과 유사하게 튜브(7)에 직각으로 제2 추적 튜브의 추가와 함께 2차원 집중기 및 추적 시스템일 수도 있다. 1차원 케이스에 있어서 튜브(19)는 도면의 평면으로부터 연장하는 V자형이 된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 장치는 파도 억제기(suppressor)를 포함하는 저수조에 떠 있다. 추적 튜브 및 펌프(8)(9)는 도 5에 도시된 바와 같이, 심한 바람에서 보호를 위하여 큰 반사물(3)을 침수시키기 위해 태양의 추적과 장치의 완전한 반전을 허용한다. 배수(drainage)를 허용하기 위해 윈도우(20) 근처의 반사물(3)에 몇 개의 작은 구멍이 마련된다. 파도 및 바람의 힘에 기인한 진동을 감소시키기 위해 각각의 축에는 날개(24)가 마련된다. 날개(24)는 (반전된) 위치에 노출될 때 바람을 접기 위해 그 끝에서 슬라이드-로킹 힌지(slide-locking hinge)에 팬-모양의 컨써티나(concertina)로 배열된다. 모든 구성요소들은 하나의 유니트로서 회전하기 위해 단단하게 함께 장착된다. 모든 큰 구성요소들은 얇은 플라스틱 물질로 제조되는 것이 바람직하다. 장치는 도 4의 그것과 유사한 방식으로 저수조의 바닥에 속박된다. 도 5의 그것에 대한 본 시스템의 장점은 물 스프레이에 의해 보다 용이하게 세척될 수 있도록 매끄러운 표면만이 집중기에 필요하다는 점과 포물선 형상에 기인하여 반사물이 높은 강도로 보다 경제적으로 제작될 수 있는 점이다. 다른 점에 있어서 도 6의 시스템은 도 5의 그것과 성능면에서 유사하다. 저주소 또는 집수조의 물은 반사물(3) 및 제2 반사물(23)의 광학 표면과 장기간에 걸쳐 접촉되지 않기 때문에 깨끗하게 유지되거나 필터링될 필요가 없으며 간단하게 극도로 경사지는 경우를 제외하고는 동작 중에 광학 경로로 물이 들어가지 않으며, 따라서 물속의 오물은 거의 영향을 미지 않는다. 도 5 및 도 6의 실시예 모두는 장치의 부피가 거의 회전(17)의 중심의 부근에서 균형을 이루는 것을 요구한다. 용이한 균형은 낮은 바람의 측면을 위해, 도 5의 렌즈 및 도 6의 반사물은 수면에 가능한 한 가깝게 접근되어 유지된다. 이러한 요구조건은 지시(pointing) 방향이 수평면에 가까울 때 도 5 및 도 6의 집중기 장치의 가장자리가 매일의 추적 사이클의 끝단에서 부분적으로 침수되게 한다. 이러한 시스템의 진동을 감소시키기 위하여 바람막이(windbreak)가 수면 위에 사용될 수도 있다.
도 3, 도 4, 도 5, 및 도 6에 도시된 양방향 정 변위 펌프(8)(9)는 전기 모터 구동 및 기어 또는 날개(vane) 펌프 중 어느 하나를 포함하고, 그들은 유연한 챔버들을 압축하기 위하여 솔레노이드를 이용한 펄스 펌프 형태로 구현될 수도 있다. 그러한 펌프들은 잘 알려져 있으므로 여기서 상세히 설명하지 않는다. 그러한 펌프들은 매우 작은 크기, 파워 및 성능, 바람직하기로는 1 cm3/sec로 움직일 필요 가 있다. 도면에서 설명되지 않는 본 발명의 바람직한 대안적 실시예에 따르면, 장치는 굴절 렌즈, 선택적으로 프레넬 렌즈 형태, 또는 분절(segmented) 형태의 물속 집중기를 사용한다. 이러한 것들은 광선의 초점을 맞추기 위해 하나 또는 그 이상의 공기로 채워진 빈 공간을 형성하도록 수면 근처에 위치된 투명 플라스틱 물질, 및 초점에서 렌즈 아래에 위치된 광기전성 전지의 스트립과 같은 에너지 변환 장치를 바람직하게 사용한다. 이러한 실시예들은 금속성 반사 층이 불필요하므로, 장치의 잠재 수명을 연장하는 장점을 가진다. 그러한 실시예에 있어서 튼튼한 지지 구조물이 저수조의 바닥에 장착될 필요도 없고, 물의 깊이를 정밀하게 제어할 필요도 없도록 하기 위하여, 집중기는 도 3에서 설명된 바와 같이 떠 있는 부력 추적 시스템에 부착되는 물 아래에 떠 있을 수도 있다.
설명되지 않은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는 입체 영상적인(holographic) 집중기를 사용한다.
설명된 그 어떤 실시예에 있어서, 광기전성 전지 에너지 변환기(6)는 촉매를 선택적으로 포함하는 화학 반응기 챔버 또는 열전기(thermoelectric) 에너지 변화기 중 어느 하나에 의해 대체될 수 있다.
본 발명은 도 1 및 도 3 및 도 4 및 도 5 및 도 6의 반사물 조립체(3)를 위해 매우 저-비용 물질의 사용을 허용한다. 물 또는 다른 액체를 통한 전송(transmission) 손실에 기인한 총 효율의 모든 명백한 손실은 동일한 광기전성 전지들이 육지-기반 수집기 조립체에서 사용될 때 이용되는 것보다 더 큰 반사물 조립체(3)를 제공함에 의해 상쇄된다. 반사물 조립체(또는 렌즈 조립체)의 크기의 이 러한 증가는 광기전성 전지에서의 보다 높은 발생 광 에너지 밀도의 결과를 초래한다. 광기전성 전지에서의 발생 에너지 밀도의 증가는 보통은 전지의 증가된 발열을 유도할 것인 바, 이것은 많은 이유에 의해 바람직하지 못하다. 그러한 것들 중의 하나는 광기전성 전지의 에너지 변환 효율이 그들의 온도가 증가할수록 떨어진다. 그러나, 물 내부에 광기전성 전지를 가지는 것은 자연 대류 냉각을 제공하고, 전지에서의 적은 온도 증가만에 의해 정상 태양광의 밀도의 50배 또는 그 이상의 동작을 허용한다.
또한, 250나노미터 이하의 파장들은 물(대략 500mm 경로 이상인 경우)을 통해 통과시킴으로써 광으로부터 여과되기 때문에, 장치를 물속에 위치시키는 것은 자외선에 대한 몇몇 보호를 제공한다. 자외선으로부터의 이러한 보호는 보다 싼 형태의 플라스틱 물질을 상대적으로 장기간의 사용을 허용하고, 그렇지 않으면 태양에 노출될 때 적절하지 않을 것이다.
다음과 같은 5가지 주요한 목적을 달성하기 위하여, 장치는 물속, 또는 부분적으로 물속 상황에 놓여진다.
1. 물속 배치(placement)는 초점을 맞추는 수집기에서 바람의 교란 영향을 감소시킨다. 이러한 영향은 집중의 정도를 가능한 한 감소시키는, 바람의 힘에 의한 구조물의 왜곡을 포함한다. 또한 이러한 영향은 바람의 힘에 의해 생성되는 회전 추적 운동에 대한 방해(disturbance)를 포함한다.
2. 정확하고 안정된 회전 운동을 생성하기 위하여 상대적으로 각이 진(또는 측면의) 부력에서의 변화만이 요구되는 점에서 물속의 배치는 집중기와 수집기를 들어오는 복사 에너지에 초점을 유지시키는 추적 메커니즘을 위한 필요조건을 대단히 간단하게 한다. 수평 축에서의 추적은 부분적으로 채워지고, 일측에서 수직으로 연장된 부력 탱크로부터 다양의 물을 대향측의 유사한 탱크로 움직임(폐시스템에서 상대 부력을 변화시킴)으로써 간단하게 수행된다. 필요한 경우, 수평 축에 대한 추적은 집중기의 가장자리에서 접선으로 위치된 작은 프로펠러 구동 쓰러스터(thruster)로 수행될 수 있다.
3. 에너지 변환기의 물속 배치 또한 필요한 경우, 특히 본 수집기가 한 세트의 광기전성 전지 또는 열전기 변환기(후방, 냉 접합은 냉각을 요함)일 경우, 에너지-수집 장치의 효율적인 대류 냉각을 제공한다. 이러한 에너지 수집기/변환기 모두는 냉각될 때, 특히 주간의 주위 온도 아래로 냉각될 때, 일반적으로 전지들이 개방된 물의 큰 본체에 있을 때 보다 큰 효율로 동작한다.
4. 물속 상황은 물에서의 그들의 부력을 통해 구조적 구성요소에 지지(support)를 제공하고 보다 적은 양, 강도 및 비용의 구성요소들이 노출 위치에서 사용되는 그러한 집중기와 관계되어 사용될 수 있도록 바람에 의해 생성되는 변형을 감소시킨다.
5. 동작 동안의 영구적 물속 위치는 능동적인 제어와 파워를 요구함이 없이 언제든지 우박과 바람으로부터의 그것을 포함하여 모든 기상-관련 손해 위험을 크게 감소시킨다. 그러한 시스템은 수동적으로 튼튼하다.
경량 물질의 사용은 그들의 설치 위치로의 물질의 운송 비용 및 설치와 관련된 취급 비용의 감소를 가져다 줄 것으로 여겨진다.
본 발명은 2개의 댐 사이의 튜브에서 터빈에 연결된 모터-발전기를 가진 다른 고도에 있는 2개의 댐으로 구성된 수력전기 펌프-저장 시스템의 응용에 잘 적용된다. 햇빛이 이용 가능하여 에너지를 저장할 수 있을 때 떠 있는 태양 전기 발전기는 낮은 댐으로부터 높은 댐으로 물을 들어 올리는 에너지를 공급할 수 있다. 떠 있는 태양광 수집기는 대부분의 댐 표면을 커버할 수 있으며, 다양한 수면 변화에 대한 적응을 허용할 필요가 있으면 물-위 구속 및 와이어를 이용하여 댐의 바닥에 접촉되지 않도록 배열될 수 있다. 본 발명을 이용한 태양 에너지 수집을 위하여 현존하는 댐과 집수조의 사용은 통상의 장소의 큰 부분과 태양광 파워 플랜트의 구성 비용을 경감시킨다.

Claims (24)

  1. 태양광 수집용 수집기에 있어서,
    전자기 에너지를 다른 형태의 에너지로 변화시키기 위한 적어도 하나의 에너지 변환 장치; 및
    전자기 에너지의 수용과 상기 에너지 변환 장치에서의 전자기 에너지의 집중을 위한 적어도 하나의 집중 장치를 구비하고,
    상기 에너지 변환 장치는 동작 시에 실질적으로 침수되고, 상기 집중 장치는 매일의 동작 사이클 동안 적어도 부분적으로 침수되고, 2가지 모두 동일한 액체 내부에 침수된 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액체는 가시 광선에 대하여 실질적으로 투명한 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 액체는 물인 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 액체는 탄화수소인 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  5. 선행하는 모든 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변환 장치는 광기전성 전지를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 변환 장치는 집중된 전자기 에너지에 노출된 화학 반응 챔버를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 변환 장치는 열전기(thermoelectric) 변환기(converter)를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 변환 장치는 밀봉(hermetic) 시일(seal)에 싸여진 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 변환 장치는 발생된 전자기 에너지를 열로 변환하고, 진공 챔버에 의해 싸여진 구성요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  10. 선행하는 모든 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집중 장치는 거울을 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집중 장치는 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  12. 선행하는 모든 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수집기는 실질적으로 물 위에 떠 있으며, 태양 추적(tracking) 회전들이 측면(lateral) 부력 탱크들의 상대 부력(relative buoyancy)의 변화에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 측면 부력 탱크들은 수면 위의 수직으로 연장하고 그들의 최고 부분에서 통로(passage)에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 측면 부력 탱크들은 통로에 의해 그들의 최저 부분에서 상호 연결되고, 하나의 탱크로부터 또 다른 하나로 액체를 운송시키기 위해 상기 수집기를 원하는 방향으로 기울일 수 있도록 상기 통로에 위치된 가역 정 변위 펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 펌프의 작동은 수직 날개(vane)의 어느 한 측면에 장착되고 시스템의 수직 축에 정렬된 우측 및 좌측 광센서(light sensor)에 의해 전력을 공급받는 서보기구(servomechanism)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  16. 제10항 또는 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 집중 장치는 플라스틱 물질로부터 적어도 부분적으로 제작되는 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  17. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    액체와 공기 사이의 계면에서 파도의 형성을 억제하는 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  18. 제17항에 있어서,
    파도의 형성을 억제한 수단은 태양광(solar radiation)에 실질적으로 투명한 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    파도의 형성을 억제하는 수단은 떠 있는 장벽(barrier) 또는 떠 있는 멤브레인을 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  20. 제17항 또는 제19항에 있어서,
    파도의 형성을 억제하는 수단은 고정된 장벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  21. 제17항 또는 제20항에 있어서,
    상기 파도의 형성을 억제하는 그러한 수단이 다수 있으며, 그 각각은 규칙적으로 배열된 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  22. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체는 조류(algae)의 성장을 억제하는 구성요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  23. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    도면들을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일 한 것을 특징으로 하는 태양광 수집용 수집기.
  24. 이어지는 도면들에서 설명되고 그것을 참조하여 본 명세서에서 설명된 것과 실질적으로 동일한 태양광 수집용 수집기.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101051309B1 (ko) * 2010-01-19 2011-07-22 주식회사 쏠라콜렉타제작소 반사경을 이용한 반원형 양면모듈 입상 태양광발전장치

Families Citing this family (71)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1844267A4 (en) * 2003-12-11 2011-07-06 Tech Solar Ltd SOLAR ENERGY CAPTURING SYSTEM
WO2007030732A2 (en) * 2005-09-09 2007-03-15 Straka Christopher W Energy channeling sun shade system and apparatus
US20070196268A1 (en) * 2006-02-22 2007-08-23 Smith John R Thermal activation of photocatalytic generation of hydrogen
DE102006009182A1 (de) * 2006-02-24 2007-09-06 Rädle, Matthias, Prof. Dr. Photovoltaikanlage und Verfahren zum Betreiben einer Photovoltaikanlage
BRPI0711957A2 (pt) * 2006-06-07 2011-12-20 Aquate Solar Ltd conjunto de geomembrana de célula solar
US7902418B2 (en) * 2006-07-24 2011-03-08 Conocophillips Company Disproportionation of isopentane
US20080268302A1 (en) * 2007-01-17 2008-10-30 Mccall Joe Energy production systems and methods
WO2008089321A2 (en) * 2007-01-17 2008-07-24 Joe Mccall Apparatus and methods for production of biodiesel
US20090223508A1 (en) * 2008-03-05 2009-09-10 Centre Suisse D'electronique Et De Microtechnique Sa Man Made Island With Solar Energy Collection Facilities
ES2311407B1 (es) * 2007-07-10 2009-12-04 Jose Javier Alejo Trevijano Concentrador de energia solar y proceso de montaje.
US8553416B1 (en) * 2007-12-21 2013-10-08 Exaflop Llc Electronic device cooling system with storage
DE102008018963B4 (de) * 2008-04-16 2023-06-22 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Selbsttragender Reflektor für eine Parabolrinne
US20090314280A1 (en) * 2008-06-24 2009-12-24 Rajarshi Banerjee Apparatus and A Method for Solar Tracking and Concentration af Incident Solar Radiation for Power Generation
WO2009158385A2 (en) * 2008-06-25 2009-12-30 Hydrogen Generation Inc. Improved process for producing hydrogen
ITPI20080088A1 (it) * 2008-09-05 2010-03-06 Scienza Ind Tecnologia Srl Supporto e metodo per aumentare l'efficienza di celle fotovoltaiche mediante immersione
US20100163014A1 (en) * 2008-12-29 2010-07-01 Skyline Solar, Inc. High ground cover ratio solar collection system
KR100944073B1 (ko) * 2009-07-13 2010-02-24 김승섭 태양광 발전장치
US20120234668A1 (en) * 2009-08-04 2012-09-20 Combined Power Cooperative Systems and methods of generating energy from solar radiation using photocatalytic particles
US8443615B2 (en) * 2009-08-04 2013-05-21 Combined Power, Llc Systems and methods of dry cooling
KR20110019575A (ko) * 2009-08-20 2011-02-28 삼성전자주식회사 태양광 이용 장치
EP2299502B1 (en) * 2009-09-16 2018-07-11 Meyer Burger (Switzerland) AG Apparatus for manufacturing solar cell matrices and method for operating such apparatus
IN2012DN02495A (ko) * 2009-09-18 2015-08-28 Massachusetts Inst Technology
US20110090710A1 (en) * 2009-10-15 2011-04-21 Edmund Joseph Kelly High Efficiency Light Pipe
AU2009230775B1 (en) * 2009-10-26 2010-03-04 Mip, Llc Asymmetric parabolic compound concentrator with photovoltaic cells
KR101165739B1 (ko) * 2009-11-05 2012-07-23 김승섭 태양광 발전장치 및 이를 위한 계류장치
US20120291851A1 (en) * 2010-01-19 2012-11-22 Li Zhu Liquid immersing photovoltaic module
CN101882894B (zh) * 2010-07-09 2012-04-18 中海阳新能源电力股份有限公司 悬浮式太阳能电站
US20120174909A1 (en) * 2011-01-07 2012-07-12 Ross Koningstein Heliostat Control Scheme Using Cameras
CN103635758B (zh) 2011-03-14 2017-08-01 日光储备技术有限公司 用于使光源指向瞄准的设备和方法
WO2012125748A2 (en) 2011-03-14 2012-09-20 Thermata, Inc. Optical proxy for sensing and pointing of light sources
DE102011053001B4 (de) * 2011-08-25 2014-05-28 Ife Gmbh Heliostat und Solarpark mit einem solchen Heliostaten
WO2013112667A1 (en) 2012-01-24 2013-08-01 Solarreserve, Llc Compound optical proxy for sensing and pointing of light sources
WO2013173196A1 (en) * 2012-05-13 2013-11-21 Leonid Goldstein Airborne photovoltaic solar device
US9392757B2 (en) * 2012-06-05 2016-07-19 Institut National D'optique Sun tracking light distributor system
US9985158B2 (en) * 2012-06-13 2018-05-29 Massachusetts Institute Of Technology Visibly transparent, luminescent solar concentrator
MX354959B (es) 2012-06-30 2018-03-27 Solarreserve Tech Llc Representacion optica codificada por posicion para la percepcion y señalamiento de fuentes de luz.
US20160204296A1 (en) * 2012-07-20 2016-07-14 Tianjin University Liquid immersing photovoltaic module
WO2014035643A1 (en) 2012-08-29 2014-03-06 Grimm Charles M Floating solar collector assisted otec generator
RU2525603C1 (ru) * 2013-01-10 2014-08-20 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2525168C1 (ru) * 2013-01-10 2014-08-10 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2525607C1 (ru) * 2013-01-10 2014-08-20 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2525171C1 (ru) * 2013-01-10 2014-08-10 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2534441C2 (ru) * 2013-01-10 2014-11-27 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2525169C1 (ru) * 2013-01-10 2014-08-10 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2534436C2 (ru) * 2013-01-10 2014-11-27 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2534440C2 (ru) * 2013-01-10 2014-11-27 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2525608C1 (ru) * 2013-01-10 2014-08-20 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
RU2525170C1 (ru) * 2013-01-10 2014-08-10 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
CA2913707C (en) * 2013-05-29 2019-11-12 Centre De Recherche Industrielle Du Quebec V-shaped light distributor system
CN103457512B (zh) * 2013-07-22 2017-08-15 刘庆云 一种管状光伏发电组件应用方法
MX2016002785A (es) 2013-09-04 2016-09-06 Combined Power Llc Dba Hyperlight Energy Sistemas y metodos para generar energia a partir de radiacion solar.
RU2557365C1 (ru) * 2014-01-09 2015-07-20 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) Выпрямитель переменного напряжения
EP3152782B1 (en) 2014-06-19 2019-05-08 Lakshmanan, Karthigueyane Dual-stage parabolic concentrator
FR3028014A1 (fr) * 2014-11-03 2016-05-06 Guy Baret Procede d'installation de modules photovoltaiques sur un bassin
US20160163943A1 (en) * 2014-12-04 2016-06-09 David CYGAN Hybrid solar system
US10473904B2 (en) * 2015-01-29 2019-11-12 National Chiao Tung University Sunlight modulation device with divergent reflection of converged sunlight for solar energy utilization
WO2016151354A1 (en) * 2015-03-20 2016-09-29 Tarabour Elliot Solar tracker
AU2016243916B2 (en) * 2015-04-01 2020-02-06 Neel KRISHNAN Solar power collection systems and methods thereof
RU2649724C2 (ru) * 2015-08-10 2018-04-04 Закрытое Акционерное Общество "Скб" Способ автономного энергосбережения от солнечной энергии
US10578094B2 (en) 2016-05-04 2020-03-03 Curium Us Llc Pump for operation in radioactive environment
US20180034408A1 (en) * 2016-07-29 2018-02-01 X Development Llc Edge protection for a floating photovoltaic power generation system
KR101880519B1 (ko) * 2016-10-20 2018-07-20 한국표준과학연구원 자체 주광 기능을 구비한 집광 태양전지를 이용한 수상형 복합 발전 시스템
CN107493066A (zh) * 2017-10-11 2017-12-19 江阴艾能赛瑞能源科技有限公司 一种可多角度调整的太阳能支架
US20200037516A1 (en) * 2018-08-06 2020-02-06 David Rubin Meteorological modification method and apparatus
RU189397U1 (ru) * 2019-01-10 2019-05-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина" Комбинированное солнечно-энергетическое устройство
WO2020252432A1 (en) * 2019-06-14 2020-12-17 The Administrators Of The Tulane Educational Fund Spectrum-splitting concentrator photovoltaic module with direct fluid cooling, and associated methods
WO2021062525A1 (en) * 2019-09-30 2021-04-08 Polyvalor, Limited Partnership Solar power generators
CN112012391B (zh) * 2020-09-03 2021-08-27 杭州翔毅科技有限公司 一种防潮式热岛效应用反光屋顶及其防潮方法
CN112411411B (zh) * 2020-10-30 2021-11-30 天津市三木金属制品有限公司 一种基于水中浮力保护太阳能板的道钉及使用方法
CN113097389B (zh) * 2021-04-02 2023-02-10 西安电子科技大学 水下工作的光伏储能一体化装置及其制备方法
CN113467524B (zh) * 2021-08-05 2024-02-13 安徽理工大学 一种新型的太阳追踪仪

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2460482A (en) * 1945-02-20 1949-02-01 Abbot Charles Greeley Solar heat collector
US4052228A (en) * 1976-07-12 1977-10-04 Russell Charles R Optical concentrator and cooling system for photovoltaic cells
US4127103A (en) * 1976-12-21 1978-11-28 Klank Benno E O Heat collecting and transferring apparatus and systems adapted for use with solar energy
US4143233A (en) * 1977-06-06 1979-03-06 Monsanto Research Corporation Solar energy collector
JPS54124351A (en) * 1978-03-22 1979-09-27 Kenichi Kotake Selffpositively heliotropic device
US4211581A (en) * 1979-04-10 1980-07-08 Kidyashev Jury K Solar Photoelectric conversion apparatus with cooling means
US4473065A (en) * 1980-11-03 1984-09-25 Bates Kenneth N Solar collector device
US4421104A (en) * 1982-01-11 1983-12-20 Adcock Thomas P Concentrating/tracking solar energy collector
JPS6091158A (ja) * 1983-10-26 1985-05-22 Hitachi Ltd 太陽集光装置
US4549528A (en) * 1984-02-21 1985-10-29 Focus Environmental Systems Method and apparatus for solar destruction of toxic and hazardous materials
JPS61133673A (ja) * 1984-11-30 1986-06-20 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池システム
SU1315754A1 (ru) * 1985-12-03 1987-06-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Экспериментально-Конструкторский Институт Хранения Плодоовощной Продукции Солнечный тепловой коллектор
JP3131220B2 (ja) * 1991-11-06 2001-01-31 ジェイムズ ヨーマンズ，アラン 放射エネルギー収集装置
US5309893A (en) 1991-11-06 1994-05-10 Yeomans Allan J Solar energy collecting apparatus
AUPP222698A0 (en) * 1998-03-10 1998-04-02 Yeomans, Allan James Buoyant support means for radiant energy collecting apparatus
US20030005957A1 (en) * 2001-06-22 2003-01-09 Kunihide Tanaka Solar energy converter using optical concentration through a liquid
JP2003069069A (ja) * 2001-08-24 2003-03-07 Daido Steel Co Ltd 集光型太陽光発電装置
EP1435117A1 (en) * 2001-10-11 2004-07-07 Richard Alan Morgal Method and apparatus for solar energy collection
ATE396504T1 (de) * 2001-10-12 2008-06-15 Laing Nikolaus Johannes Solarstromgenerator
DE20116696U1 (de) * 2001-10-14 2002-01-03 Juran, Helmut, Dipl.-Ing., 53639 Königswinter Mobile solare Reflektoranlage zur Warmwassererzeugung und/oder Stromerzeugung
US6619282B1 (en) * 2002-05-16 2003-09-16 R. Michael Murtha Solar concentrating liquid lightguide

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101051309B1 (ko) * 2010-01-19 2011-07-22 주식회사 쏠라콜렉타제작소 반사경을 이용한 반원형 양면모듈 입상 태양광발전장치

Also Published As

Publication number Publication date
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RU2005136744A (ru) 2006-07-10
US20060260605A1 (en) 2006-11-23
RU2347151C2 (ru) 2009-02-20
JP2007533941A (ja) 2007-11-22
AU2003902656A0 (en) 2003-06-12

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