KR20100119701A - 풍력·태양열·전기 복합에너지원 충전축전지의 전기만을 이용하는 전동선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일종의 풍력·태양열·전기 복합에너지원 충전축전지의 전기만을 이용하는(Fully Electric) 전동선박은 선체를 포함하여 선체의 앞부분에 제어실이 설치되어 있고 뒷부분에는 전동추진장치가 설치되어 있으며 축전지 세트는 선체의 바닥부분에 설치되어 있고 제어실은 케이블을 통해 축전지와 전동추진장치가 각각 서로 연결되어 있으며 축전지는 제어실을 통해 충전기와 연결되고 충전기는 육 상전기 접속장치와 연결되어 있으며 솔라패널(solar panels)과 풍력발전기는 선체의 맨 위에 설치 되어 있고 제어실을 통해 각각 축전지와 연결되어 있다. 본 발명은 축전의 방식으로 발전·배전·전기사용의 동시성 문제를 해결하여 비동시성의 효과를 달성시켜 자연의 깨끗한 에너지원 종합이용의 시간과 기회를 극대화시켰다. 항행 혹은 항행을 정지하였을 시에도 풍력을 이용할 수 있다; 선박의 추진에 사용할 수 있을 뿐만 아니라 기타 전기기구에도 사용할 수 있다; 동시 풍력·태양열·전기 3자의 결합과 우월성을 상호 보충하여 전체 시스템 상의 기능과 효율이 제고되고 염가의 에너지원을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 또 작업운행의 연속성을 보증할 수 있다.

태양열, 제어실, 전동추진장치, 축전기, 솔라패널, 풍력발전기, 컨트롤러, 접속장치.

Description

풍력·태양열·전기 복합에너지원 충전축전지의 전기만을 이용하는 전동선박{ Motor ship propelled by a battery chargeable by wind, light and electricity }

본 발명은 일종의 신형 깨끗한 에너지원 환경보호 선박에 관련되며 특히 일종의 풍력·태양열·전기 복합에너지원 충전축전지의 전기만을 이용하는 전동선박에 관한 것이다.

현재 전통적인 디젤엔진(중유기관)선박이 선두적인 위치를 차지하고 있으며 디젤엔진에는 연기먼지소음악취와 유수(油水)의 오염 그리고 연기와 냉각수 중의 열에너지를 대폭 방출하고 회수이용하기가 어렵기 때문에 에너지효율이 낮은 원인으로 꼽을 수 있고 축전지를 에너지원으로 사용하는 전동선박은 충전이 번거롭고 축전이 어렵기 때문에 항속력이 낮은 기술적인 원인과 고성능 축전지가 매우 비싼 경제적인 원인으로 아직 개방수역에는 응용되지 않았다. 단지 제한된 수역에서는 예를 들면 공원 호수과 같은 곳에서 육상전기와 태양열을 동력으로 사용한 선례는 많이 있다. 고로, 축전기를 에너지원으로 축전의 어려움과 충전의 번거로움을 해결하고 고성능축전지의 원가를 줄이면 축전지 전동선박은 효율이 높고 오염이 없는 장점이 있어 거대한 잠재적인 시장을 가지고 있다.

현존 에너지원 종합이용기술의 각도로 볼 때 현존기술은 선박방면에서 진전이 크지 않다. 전통적인 디젤엔진선박의 전기에너지는 저효율 오염의 디젤엔진에 오일을 사용하여 얻는 것이고 고효율의 열공급과 전기공급을 직접 이용하는 것이 아니라 통일적으로 육상에너지원 방안으로 제공되는 깨끗한 육상전기이고 이밖에 현재 태양열과 풍력을 이용하는 선박이 매우 드물다. 제한수역에서 작업하는 전동선박은 이미 육상전기와 태양열을 이용한 선례가 있다. 하지만 널리 보급 사용되지 못하고 있다. 문제는 태양열은 비싸고 효율이 낮으며 흐린 날에는 사용할 수가 없고 육상전기 충전은 불편하며 축전이 어렵고 항속력이 낮은 것이다. 풍력측면으로 보면 선박방면에 이용이 보기 드문 것은 아니며 전통적인 풍력선박인 돛단배가 그 예이다. 풍력이용은 다만 증기기관과 내연기관 동력선박의 출현 이후 사용이 적어졌을 뿐이다. 돛은 풍력을 이용하여 선박을 추진시키는데 사용되는데 그 방법의 단점은 항행할 때만 사용할 수 있고 방향선택이 어려우며 바람이 없으면 운행이 어렵고 작업지속성을 보장하기가 어렵다.

전동선박이라는 것은 바로 전력으로 추진하는 선박이다. 전력추진은 디젤엔진발전의 전력추진과 완전히 축전지의 전기로만 추진하는 두 가지가 있다. 전자(前者)는 하나의 전력을 두 가지 용도로 세팅 되고 예를 들면 항행과 준설, 기중 등이며 목적은 방안의 단순화로 선박공간배치와 시스템 세팅을 최적화시키는 것을 추구하는데 있으며 크레인선 준설선과 같이 항행 시 준설하지 않고 준설 시 항행하지 않는다. 그러나 디젤엔진이 있기 때문에 효율이 낮고 오염이 있다. 후자는 일반적 인 잠수함이고 디젤엔진과 축전지를 서로 결합시킨 선박이며 수면 아래에서는 축전지를 이용하여 전력추진을 하고 바로 전동선박인 것이고 수면 위에서는 디젤엔진으로 추진하는 선박이 되는 것이다. 본 발명의 전동선박은 풍력·태양열·전기 복합에너지원 충전축전지의 전기만을 이용하는 전동선박이고 대체적으로 보면 후자에 속한다. 축전지를 선박의 에너지원으로 하며 육상전기를 주요 에너지원으로 하고 태양열과 풍력을 보조 에너지원으로 하며 세가지를 모두 충전방식을 채택하여 축전지에 에너지를 보충한다. 에너지원의 종합이용방식 상에서 돛배의 직접적인 방식과 뚜렷한 구분이 있으며 전기를 충전하는 에너지보충방식에서 돌출된다. 이 외에 충전방식 상에서 전통적인 것과 구분된다. 예를 들면 육상전기 충전방식이며 신속한 충전을 할 수 있는 축전지를 사용하여 육상의 대형 충전기를 사용하여 신속한 충전을 실현할 수 있다.

본 발명의 목적은 일종의 축전지전동선박의 우월성을 합리적으로 이용하여 깨끗한 에너지의 종합적인 이용의 방법을 확대시켜 육상전기로 에너지를 보충하는 것을 주로 하고 태양열과 풍력으로 상호 보충하는 방식을 보조로 하며 고효율의 충전방식을 채택해서 전천후 에너지를 보충하여 축전지를 동력으로 이용하여 고효율 환경보호의 전력추진을 실현함으로써 연기, 먼지, 악취, 오일오염이 없고 소음이 낮으며 정비가 간편하고 제어가 편리하며 기동성이 민첩한 풍력·태양열·전기 복합에너지원 충전축전지의 전기만을 이용하는 전동선박을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 아래와 같이 실현된다: 일종의 풍력·태양열·전기 복합에너지원 충전축전지의 전기만을 이용하는 전동선박은 선체를 포함하여 선체의 앞부분에 제어실이 설치되어 있고 뒷부분에는 전동추진장치가 설치되어 있으며 축전지 세트는 선체의 바닥부분에 설치되어 있고 제어실은 케이블을 통해 축전지와 전동추진장치가 각각 서로 연결되어 있으며 축전지는 제어실을 통해 충전기와 연결되고 충전기는 육 상전기 접속장치와 연결되어 있으며 솔라패널과 풍력발전기는 선체의 맨 위에 설치 되어 있고 제어실을 통해 각각 축전지와 연결되어 있으며 제어실에는 전동기 무단변속 컨트롤러와 유단변속 컨트롤러가 설치되어 있고 제어실에는 또 충전방전되는 전기량을 측정하는 계기 그리고 충전제어장치가 설치되어 있다. 전동추진장치는 전동기 무단변속방식을 채택하였다. 축전지세트는 고저(高低)에너지 밸브로 제어하는 밀봉된 정비하지 않아도 되는 축전지를 사용하였다.

본 발명에서 제공하는 풍력·태양열·전기 복합에너지원 충전축전지의 전기만을 이용하는 전동선박은 아래의 특징을 가지고 있다:

1. 축전지를 사용하여 전동선박은 전력추진을 실현하였을 뿐만 아니라 환경보호와 에너지를 절약하는 최적화 된 선박의 시스템과 구조로 성능이 제고되며 특히 선박의 안정성이 제고되는 장점이 있을 뿐만 아니라 깨끗한 에너지원의 종합이용에 기초로 제공되어 에너지 저장의 기본적인 문제를 해결하였다. 이는 전통적인 디젤엔진 선박은 실현할 수 없는 것이다. 동시에 충전방전과 전기사용 절약을 단행 하는 방면에서 풍력·태양열·전기 복합에너지원 발전과 양호한 세팅을 형성하므로 에너지원과 선박세팅의 전체적인 우월성을 구현되고 염가의 에너지원에다 반드시 에너지도 절약해야만이 고성능이 발생할 수 있다.

2. 충전방식의 에너지 보충을 채택하여 깨끗한 에너지원 종합이용의 경로와 응용의 범위가 확대되었고 그리고 작업시간이 연장되었으며 예를 들면 미약한 풍력으로 전천후의 정도에 도달할 수 있어 돛의 방식보다 좋고 게다가 풍력은 선박의 추진에 사용될 뿐만 아니라 기타 용도로도 사용할 수 있다. 기회와 작업시간이 연장되므로 효율을 제고시키는 동시에 용량을 감소시킬 수 있으며 실제상에는 시간을 공간으로 바꾸어 선박 배치와 원가절감에 유리하다.

3. 풍력·태양열·전기 복합방식을 사용하여 에너지원이 구성되어 우월성을 상호 보충하는 집성우월성이 형성된다. 예를 들면 육상전기를 주요 경로로 하여 현재 태양열과 풍력의 기술발전수준에 적응할 수 있어 작업운행의 연속성을 보증한다; 태양열과 풍력을 이용하여 기술방면으로 에너지원의 경로를 확대할 수 있어 두 개의 보험이 형성되고 충전시간이 연장, 충전기회가 증가되며 자연조건에 대한 요구가 낮아지고 실제 응용의 적응성이 강화되며 최종적으로 널리 보급사용의 기초가 구성된다; 동시 가격방면의 차이에 있어 그들은 가격 상호 보충이 형성되기 때문에 경제상의 보급기초가 형성된다.

4. 에너지원 종합이용을 사용함으로써 에너지원의 공급면에서 더욱 안정적이고 믿을 수 있고 그러므로 전동선박의 성능제고에 유리하며 아울러 축전지의 작업에 유리하고 또 에너지절약의 수준을 진일보 제고시킬 수 있으며 운행원가를 줄이 고 예를 들면 충전빈도를 줄이고 적게 충전해도 많이 항행하며 항속력을 제고시키는 등등이다.

5. 태양열과 풍력을 이용하여 충전하므로 선박작업의 환경조건에 비교적 적응되고 이런 것은 수면과 물가에서 비교적 쉽게 얻을 수 있기 때문이다. 동시 풍력·태양열·전기 복합 에너지원을 사용하여 특히 선박의 작업조건에 적응되며 선박의 특색이 확연히 드러나고 선박의 저속작업특징이 그로 하여금 자동차에서 이용하기 어려운 에너지원을 이용할 수 있도록 하며 예를 들면 저속풍력과 같다. 그러므로 종합에너지원 사용면에서 전동자동차보다 더욱 우월성하다.

6. 전통적인 디젤엔진선박에 비해 쾌적함이 높고, 컨트롤이 간편하며 인력을 절약하고 환경보호 에너지절약, 가격대비성능이 높고, 그리고 장기적 경제사회 효익이 좋은 등의 장점이 있을 뿐만 아니라 배의 밑바닥 선실의 기관실과 디젤엔진을 없애고 이용함으로써 선박시스템과 공간구조가 최적화 되었으며 이밖에 조타실의 조종대에서 직접 전동기와 선박운행을 제어하므로 반응이 빠르고 기동이 민첩한 특징이 있다.

7. 밸브로 제어하는 밀봉된 정비하지 않아도 되는 축전지, 전자동 지능충전기, 그리고 제어와 분배하여 축전지세트에 충전하는 장치 및 조치를 채택함으로써 사람이 지켜보지 않아도 균형적으로 충전이 되므로 정비관리작업이 비교적 간단하고 작업안정성이 높다.

8. 무단변속과 유단변속 두 가지 컨트롤장치를 장착하였으므로 선원은 여러가지 선택할 수 있어 선원의 컨트롤 습관에 맞추어 선택할 수 있을 뿐만 아니라 안 정성의 제고에 유리하며 보급사용에도 유리하다.

9. 충전과 방전 전기량측정계기가 장착되었기 때문에 선원은 축전지의 충전방전과 전기저장상황 그리고 축전지의 상황을 감시하는데 편이하여 어떤 상황인지 명백히 알고 있을 수 있으며 안정성이 제고되고 동시 에너지절약 컨트롤제어 하기에 편이하여 에너지 절약하는 컨트롤 관리의 수준이 제고된다.

아래에서는 첨부도면과 실시예를 결합하여 본 발명에 대해 진일보 설명한다.

도1, 2, 3에서 표시된 바와 같이 본 장치는 선체(1)를 포함하여 선체(1)의 앞부분에 제어실(2)이 설치되어 있고 뒷부분에는 전동추진장치(4)가 설치되어 있으며 축전지 세트(3)는 선체(1)의 바닥부분에 설치되어 있고 제어실(2)은 케이블을 통해 축전지(3)와 전동추진장치(4)가 각각 서로 연결되어 있으며 축전지(3)는 제어실(2)을 통해 충전기(5)와 연결되고 충전기(5)는 육 상전기 접속장치(6)와 연결되어 있으며 솔라패널(7)과 풍력발전기(8)는 선체(1)의 맨 위에 설치 되어 있고 제어실(2)을 통해 각각 축전지(3)와 연결되어 있으며 제어실(2)에는 전동기 무단변속 컨트롤러(12)와 유단변속 컨트롤러(9)가 설치되어 있고 제어실에는 또 충전방전되는 전기량을 측정하는 계기(10), 그리고 충전제어장치(11)가 설치되어 있다. 전동추진장치(4)는 전동기 무단변속방식을 채택하였다. 축전지세트(3)는 고저(高低)에너지 밸브로 제어하는 밀봉된 정비하지 않아도 되는 축전지를 사용하였다.

본 발명을 사용 시 제어실(2)의 컨트롤 제어 하에 축전지(3)이 전동추진장치(4)를 회전시켜 선체(1)를 추진하여 운동한다. 충전기(5)는 육상전기 접속장치(6) 를 이용하여 육상전기를 끌어다 축전지 세트(3)에 충전과 선박전체 전기의 사용을 공급하고 동시 제어실(2)의 충전제어장치(11)를 이용하여 축전지세트(3)에 제어와 분배하여 균형적인 충전을 한다; 이밖에 기지에 있을 때 육상충전기를 이용하여 축전지(3)에 충전방전을 하여 전기에너지를 전력계통으로 돌려보내어 축전지의 정비와 에너지절약의 이중 수요를 만족시킬 수 있다. 마찬가지로 제어실(2)의 충전제어장치(11)은 태양열과 풍력 충전시스템과 함께 그를 제어하여 축전지에 자동충전을 하며 충전제어장치(11)는 어느 하나를 차단해도 된다.

도1은 본 발명의 구조설명도이다.

도2는 본 발명의 우측 측면도이다.

도3은 본 발명의 제어실 평면도이다.

Claims (3)

1. 일종의 풍력·태양열·전기 복합에너지원 충전축전지의 전기만을 이용하는 전동선박이고 선체(1)를 포함하여 선체(1)의 앞부분에 제어실(2)이 설치되어 있고 뒷부분에는 전동추진장치(4)가 설치되어 있으며 축전지 세트(3)는 선체(1)의 바닥부분에 설치되어 있고 제어실(2)은 케이블을 통해 축전지(3)와 전동추진장치(4)가 각각 서로 연결되어 있으며 축전지(3)는 제어실(2)을 통해 충전기(5)와 연결되고 충전기(5)는 육 상전기 접속장치(6)와 연결되어 있으며 솔라패널(7)과 풍력발전기(8)는 선체(1)의 맨 위에 설치 되어 있고 제어실(2)을 통해 각각 축전지(3)와 연결되어 있으며 제어실(2)에는 전동기 무단변속 컨트롤러(12)와 유단변속 컨트롤러(9)가 설치되어 있고 제어실에는 또 충전방전되는 전기량을 측정하는 계기(10), 그리고 충전제어장치(11)가 설치되어 있다.
2. 청구항 1에서 서술한 풍력·태양열·전기 복합에너지원 충전축전지의 전기만을 이용하는 전동선박이며 그 특징은 전동추진장치(4)는 전동기 무단변속방식을 사용하였다.
3. 청구항 1에서 서술한 풍력·태양열·전기 복합에너지원 충전축전지의 전기만을 이용하는 전동선박이며 그 특징은 축전지세트(3)는 고저(高低)에너지 밸브로 제어하는 밀봉된 정비하지 않아도 되는 축전지를 사용하였다.

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