KR20080049351A

KR20080049351A - 태양의 일주운동 추적방식의 태양전지 구동장치

Info

Publication number: KR20080049351A
Application number: KR1020060119811A
Authority: KR
Inventors: 윤형식; 명환춘; 함선정
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2008-06-04

Abstract

본 발명은 태양의 일주운동을 추적하여 최대한의 전력생산효율을 달성할 수 있는 태양전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지지 프레임내부에 장치되는 PV 모듈 회전축에 장치되되 상기 PV 모듈 회전축과 같이 회전되도록 장치되는 PV 모듈과, 회전력을 발생하기 위한 모터와, 상기 모터에 의해 회전되는 모터 회전축과, 상기 모터 회전축상에 장치되어 상기 모터 회전축에 의해 회전되는 제1기어와, 상기 제1기어와 치차 결합하여 상기 PV 모듈 회전축을 회전시키는 제2기어가 장치되는 지지 프레임으로 구성되어 상기 PV 모듈을 태양의 일주운동에 맞게 회전할 수 있어 상기 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 태양의 일주운동 추적방식의 태양전지 구동장치에 관한 것이다.

태양전지, 일주운동, 추적

Description

태양의 일주운동 추적방식의 태양전지 구동장치{Photovolatic driving apparaus by solar tracking}

도 1은 본 발명의 태양전지 구동장치에 대한 일 실시예를 도시한 사시도,

도 2는 본 발명의 태양전지 구동장치에 대한 다른 실시예를 도시한 사시도,

도 3a 내지 3b는 본 발명의 구동장치에 의해 PV 모듈이 회전되는 것을 도시한 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 지지 프레임 112 : PV 모듈 회전축

120 : PV 모듈 130 : 구동 유닛

131 : 모터 132 : 모터 회전축

133 : 제1기어 134 : 제2기어

본 발명은 태양의 일주운동을 추적할 수 있도록 태양전지를 구동하여 효율을 향상시킬 수 있는 태양전지의 구동장치에 관한 것으로서, 특히 지지 프레임내부에 장치되는 PV 모듈 회전축에 장치되되 상기 PV 모듈 회전축과 같이 회전되도록 장치 되는 PV 모듈과, 회전력을 발생하기 위한 모터와, 상기 모터에 의해 회전되는 모터 회전축과, 상기 모터 회전축상에 장치되어 상기 모터 회전축에 의해 회전되는 제1기어와, 상기 제1기어와 치차 결합하여 상기 PV 모듈 회전축을 회전시키는 제2기어가 장치되는 지지 프레임으로 구성되는 태양의 일주운동 추적방식의 태양전지 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양전지라고 하는 것은 태양 에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지를 말하는 것으로 이러한 태양전지를 모듈화한 것을 PV 모듈 (photovoltaic module)이라고 한다.

상술한 바와 같이 태양전지는 태양 에너지를 이용하는 것인바 태양으로부터 최대한의 태양 에너지를 획득하는 것이 효율 향상에 필수적이다.

한편 상기 태양의 하룻동안의 운동 즉 일주운동을 살펴보면, 널리 알려진 바와 같이 동쪽에서 떠서 서쪽으로 지게 된다.

이는 다시 말해 태양전지에 흡수되는 태양빛의 각도가 달라짐을 뜻한다. 그런데 종래의 태양전지는 일정한 각도를 유지하고 있어 문제된다. 즉, 태양빛을 받을 수 있는 일조시간은 여름의 경우 대략 3시간 내지 4시간이고 그 외에는 2시간 내지 3시간으로 감소한다. 따라서 상기 일조시간에 최대한 오랜시간동안 태양에 대한 입사각도를 높여야 효율을 향상시킬 수 있다.

그런데 종래의 태양전지는 상술한 바와 같이 일정한 각도를 가지도록 고정되어 있어 상기 태양빛의 변화하는 각도에 맞출 수 없어 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 태양의 일주운동을 추적하여 태양빛을 최대한 많이 받을 수 있도록 태양전지의 각도를 조절하여 에너지 효율을 높일 수 있는 태양전지의 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적은 지지 프레임내부에 장치되는 PV 모듈 회전축에 장치되되 상기 PV 모듈 회전축과 같이 회전되도록 장치되는 PV 모듈과, 회전력을 발생하기 위한 모터와, 상기 모터에 의해 회전되는 모터 회전축과, 상기 모터 회전축상에 장치되어 상기 모터 회전축에 의해 회전되는 제1기어와, 상기 제1기어와 치차 결합하여 상기 PV 모듈 회전축을 회전시키는 제2기어가 장치되는 지지 프레임으로 구성되는 태양의 일주운동 추적방식의 태양전지 구동장치에 의해 달성될 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 태양의 일주운동을 추적하여 태양빛을 최대한 많이 받을 수 있는 각도로 조절하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 태양전지 구동장치로서 이하 첨부된 도면과 실시예를 통해 상기 본 발명을 설명하기로 한다.

상기 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 사각형 프레임형상으로서 지면에 고정되어 있는 지지 프레임(110)과 상기 지지 프레임(110) 내부에서 회전하며 태양의 일주 운동을 추적하는 다수개의 분리형 PV 모듈(120)과 상기 PV 모듈을 구동하는 구동 유닛(130)으로 크게 대별된다.

상기 분리형 PV 모듈(120)은 하나의 모듈화가 된 PV 모듈이 다수개 장치되어 있는 것으로서 상기 지지 프레임(110)의 PV 모듈 회전축(112)에 장치되는 것이다.

즉, 상기 PV 모듈 회전축(112)은 본 실시예의 경우 상기 지지 프레임(110) 내부에 가로방향으로 다수개 설치되며 상기 도 1에서는 3개가 설치되어 있는 것이 도시되어 있다. 이때 상기 PV 모듈 회전축(112)에 상기 다수개의 분리형 PV 모듈(120)이 장치되는데, 상술한 바와 같이 상기 PV 모듈(120)과 상기 PV 모듈 회전축(112)이 같이 회전하도록 장치된다. 이를 위해 예를 들어 상기 PV 모듈 회전축(112)과 상기 PV 모듈(120) 상호간에 키를 매개로 결합시키는 것도 가능하다.

한편, 상기 분리형 PV 모듈(120)을 지지하는 지지 프레임(110)은 상기 도 1에 도시된 바와 같이 사각형 형상을 이루는 프레임으로 구성된다. 상기 사각형 형상의 지지 프레임(110)은 일 실시예로 든 것으로서 상기 분리형 PV 모듈(120)을 지지하는 한 본 발명의 범주에 속함은 물론이다.

한편 상기 지지 프레임(110) 중 일측에 상기 분리형 PV 모듈(120)을 회전시키기 위한 구동 유닛(130)이 장치된다. 상기 구동 유닛(130)은 우선 회전력을 발생하기 위한 모터(131)와, 상기 모터(131)의 회전력에 의해 회전되는 모터 회전축(132)과, 상기 모터 회전축(132)에 다수개 장치되는 제1기어(133)가 포함된다. 즉, 상기 모터(131)의 회전에 의해 상기 모터 회전축(132)이 회전되고, 상기 회전되는 모터 회전축(132)상에 장치되는 제1기어(133)가 회전되는 것이다.

이때, 상기 제1기어(133) 측면에는 제2기어(134)가 장치된다. 상기 제2기어(134)는 상기 PV 모듈 회전축(112)과 연결되어 상기 제2기어(134)의 회전에 따라 회전되게 되어 결국 상기 다수개의 분리형 PV 모듈(120)이 회전되는 것이다.

한편 상기 제1기어(133)와 제2기어(134)는 회전력을 전달하는 것인한 본 발명의 범주에 속하는 것으로서 본 실시예에서는 각각 베벨기어를 사용하였다.

상기 베벨기어는 널리 알려진 바와 같이 상호 직교하는 방향에 장치되어 회전력을 전달하게 된다.

한편 상기 PV 모듈(120)에 틸팅 센서(T)를 장치하는 것도 바람직하다. 즉, 상술한 바와 같이 본 발명은 태양의 일주운동을 추적하도록 PV 모듈(120)을 회전시키는 것으로서 상기 회전되는 정도를 확인할 필요가 있다. 따라서 기울기를 센싱할 수 있는 틸팅 센서(T)를 상기 PV 모듈(120) 일측에 장치하여 상기 PV 모듈(120)의 회전각도를 센싱함에 따라 제어를 보다 용이하게 할 수 있는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 상기 도 1에 도시된 본 발명은 다수개의 PV 모듈(120)이 지지 프레임(110)에 회전가능하게 설치되어 태양의 일주운동을 추적하여 최대한의 태양빛을 받아 효율을 향상시키게 되는 것이다.

한편 상술한 도 1에 도시된 본 발명에서는 다수개의 분리형 PV 모듈(120)이 도시되어 있으나 도 2에 도시된 바와 같이 대단위의 1개의 일체형 PV 모듈(120-1)도 가능하며 그 구성은 상술한 바와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명은 태양의 일주운동을 추적하여 최대한의 태양빛을 받을 수 있도록 PV 모듈(120)을 회전시키는 것으로서 이하 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명하기로 한다.

상기 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 시간의 흐름에 따라 태양이 이동하게 된고 그 경로에 따라 즉 태양의 일주운동을 추적하여 상기 분리형 PV 모듈(120) 을 구동한다. 즉, 상기 태양빛이 흡수되는 각을 최대 90도로 하기 위해 회전시키게 되고 이에 의해 효율을 향상시키게 되는 것이다.

이상 살펴본 바와 같이 종래에는 태양의 일주운동을 추적할 수 없는 고정된 구성인 관계로 효율이 낮았으나,

본 발명의 경우 PV 모듈을 태양의 일주운동에 맞게 회전할 수 있어 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

태양의 일주운동을 추적하도록 태양전지를 구동하는 장치에 있어서,

태양빛에 의해 전력을 생산하는 태양전지가 모듈화된 일체형 PV 모듈;과,

사각형 프레임형상으로서 지면에 고정되어 있는 한편 그 내부에 상기 일체형 PV 모듈이 회전되는 PV 모듈 회전축이 장치되는 지지 프레임;과,

상기 지지 프레임에 장치되어 회전력을 발생하기 위한 모터와, 상기 모터에 의해 회전되는 모터 회전축과, 상기 모터 회전축상에 장치되어 회전되는 제1기어와, 상기 제1기어와 치차 결합하여 상기 PV 모듈 회전축을 회전시키는 제2기어로 구성되는 구동 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양의 일주운동 추적방식의 태양전지 구동장치.
태양의 일주운동을 추적하도록 태양전지를 구동하는 장치에 있어서,

태양빛에 의해 전력을 생산하는 태양전지가 모듈화된 다수개의 분리형 PV 모듈;과,

사각형 프레임형상으로서 지면에 고정되어 있는 한편 그 내부에 상기 다수개의 분리형 PV 모듈이 회전되는 다수개의 PV 모듈 회전축이 장치되는 지지 프레임;과,

상기 지지 프레임에 장치되어 회전력을 발생하기 위한 모터와, 상기 모터에 의해 회전되는 모터 회전축과, 상기 모터 회전축상에 장치되어 회전되는 다수개의 제1기어와, 상기 제1기어와 치차 결합하여 상기 PV 모듈 회전축을 회전시키는 다수개의 제2기어로 구성되는 구동 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양의 일주운동 추적방식의 태양전지 구동장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 PV 모듈에 틸팅 센서를 각각 장치하여 회전각도를 센싱하는 것을 특징으로 하는 태양의 일주운동 추적방식의 태양전지 구동장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1기어 및 제2기어는 각각 베벨기어인 것을 특징으로 하는 태양의 일주운동 추적방식의 태양전지 구동장치.