KR20100125002A

KR20100125002A - 태양광과 태양열 및 풍력을 이용한 복합 발전장치

Info

Publication number: KR20100125002A
Application number: KR1020090043988A
Authority: KR
Inventors: 김선태; 정래범
Original assignee: 윈즈코리아 주식회사
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2010-11-30

Abstract

본 발명은 태양으로부터 얻을 수 있는 태양열과 태양광 및 바람으로부터 얻을 수 있는 풍력을 이용하여 전력을 생산하고 동시에 보다 효율적으로 운영할 수 있도록 한 태양광과 태양열 및 풍력을 이용한 복합 발전장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 태양광 발전부와 태양열 발전부 및 풍력 발전부를 복합적으로 구비하여 태양광에 의한 발전과 태양열에 의한 발전 및 풍력에 의한 발전이 동시에 일어날 수 있도록 함으로서 발전의 효율을 높이고 태양의 위치 변화에 따라 가장 효율적으로 태양광을 얻을 수 있도록 태양전지셀의 방향조절기구 및 경사조절기구를 구비하고 풍력발전부의 회전날개에 자력을 이용한 회전보조기구를 구비한 것이다.

태양광발전부, 태양열발전부, 풍력발전부, 방향조절기구, 경사조절기구, 회전보조기구

Description

태양광과 태양열 및 풍력을 이용한 복합 발전장치 {A Complex Generating System}

본 발명은 태양광과 태양열 및 풍력을 이용한 복합 발전장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 태양으로부터 얻을 수 있는 태양열과 태양광 및 바람으로부터 얻을 수 있는 풍력을 이용하여 전력을 생산하고 동시에 보다 효율적으로 운영할 수 있도록 한 복합 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 계속되는 경제성장에 따라 점차 자원의 고갈이 우려되면서 자연으로부터 무한히 얻을 수 있고 오염의 우려가 없는 친환경적인 에너지인 태양광과 태양열 및 풍력을 이용한 다양한 발전장치와 발전방법이 개발되고 시도되고 있다.

태양광을 이용한 발전은 반도체 pn 접합으로 구성된 태양전지셀(solar cell)에 태양광이 조사되면 광에너지에 의한 전자-전공의 쌍이 생겨나게 되어 p형 반도체쪽으로 이동한 정공과 n형 반도체 쪽으로 이동한 전자 사이에 전위차가 생기게 되면 전류가 흐르게 된다.

이러한 태양전지셀은 필요한 단위 용량을 갖도록 직병렬로 조합한 후 모듈화되어 공급되고 있다.

태양열을 이용한 발전은 집열판이나 편광렌즈를 이용하여 집열한 후 관내를 흐르는 유체를 가열하여 물과 열교환을 이룸으로서 발생한 증기 등으로 터빈을 돌려 발전을 이루게 된다.

또한, 풍력 발전은 불어오는 바람이 풍력발전기의 회전날개를 회전시켜 회전하는 날개의 회전력이 발전기를 작동함으로서 전기에너지를 얻을 수 있도록 하는 것이다.

그러나 종래의 이러한 태양광 발전이나 태양열 발전 및 풍력발전은 대규모의 부지와 설비 투자를 필요로 하면서 발전효율이 10 내지 30% 정도에 지나지 않아 널리 활용되지 못하고 소규모로 활용되지 못하는 문제점이 있다.

특히, 태양광 발전과 태양열 발전 및 풍력을 이용한 발전 장치를 각각 단독으로 이용할 경우 기후에 따라 발전효율의 변동이 커 주된 전력원으로 사용하기가 곤란하고 움직이는 태양의 위치에 따라 태양광 및 태양열을 효율적으로 획득하기 곤란한 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 첫 번째 목적은 일조의 유무나 바람의 유무에 의해 구애받음이 없이 지속적인 발전이 가능한 복합 발전장치를 제공하기 위한 것이고,

본 발명의 두 번째 목적은 태양전지셀의 경사와 방향을 용이하고 신속하게 조정하여 태양광 및 태양열의 수신 효율을 높임으로서 발전효율의 상승을 이룬 방향 및 경사조절기구가 구비된 복합 발전장치를 제공하기 위한 것이며,

본 발명의 세 번째 목적은 풍속이 작은 바람에 의해서도 용이하게 회전을 이루어 지속적인 발전을 이룰 수 있도록 회전날개 회전보조기구가 구비된 복합 발전장치를 제공하기 위한 것으로,

본 발명의 목적은 태양광 발전부와 태양열 발전부 및 풍력 발전부를 복합적으로 구비하여 태양광에 의한 발전과 태양열에 의한 발전 및 풍력에 의한 발전이 동시에 일어날 수 있도록 함으로서 발전의 효율을 높이고 태양의 위치 변화에 따라 가장 효율적으로 태양광을 얻을 수 있도록 태양전지셀의 방향조절기구 및 경사조절기구를 구비하고 풍력발전부의 회전날개에 자력을 이용한 회전보조기구를 구비함으로서 이루어진다.

본 발명은 태양광과 태양열 및 풍력을 동시에 이용하거나 개별적으로 이용하 여 전력을 생산할 수 있음으로서 기상 변화에 따른 전력 생산 불능을 해소할 수 있어 가정이나 건물 등의 옥상에 소규모로 설치하여 주된 전력으로 항시 활용할 수 있을 뿐만 아니라 태양의 위치에 따라 태양전지셀의 방향과 경사 정도를 용이하게 조절하여 발전효율을 높일 수 있으며 자력을 이용한 회전보조기구의 동작에 따라 풍속이 작은 바람에도 회전날개의 회전을 이룰 수 있어 풍력발전효율 또한 높일 수 있다는 효과가 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 각 도면을 설명함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 도시되더라도 가능한 한 동일한 참조부호를 갖는다.

제1도는 본 발명에 따른 태양광과 태양열 및 풍력을 이용한 복합 발전장치의 전체 구성을 보이는 개략도이고, 제2도는 본 발명에 따른 태양광발전부의 구성도이며, 제3도는 태양열발전부의 구성도이고, 제4도는 풍력발전부의 구성도이다.

도면에 따르면, 본 발명에 따른 태양광과 태양열 및 풍력을 이용한 복합 발전장치는 상하로 일정거리 이격되어 마주보는 호상의 가이드(11) 한 쌍과 상기 가이드(11)의 사이에 수직으로 세워지는 지지대(12)와 상기 지지대(12)에 상하 및 좌우로 배열되는 다수의 태양전지셀(13)로 이루어진 태양광발전부(1);와

편광렌즈로 이루어진 집열기(21)와 상기 집열기(21)를 통해 집중된 태양열이 조사되고 내부에는 물이 흐르는 가열관(22)과 상기 가열관(22)을 통해 가열된 물을 저장하는 증기탱크(23)와 상기 증기탱크(23)에 모여진 증기를 공급받아 회전하는 터빈을 포함하는 터빈발전기(24)로 이루어진 태양열발전부(2);와

회전날개(31)가 결합된 회전축(32)과 상기 회전축(32)에 결합된 풍력발전기(33)로 이루어진 풍력발전부(3); 및

상기 태양광발전부(1)와 태양열발전부(2) 및 풍력발전부(3)에서 생산된 전력을 공급받아 저장하는 축전지(4)로 이루어진다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 지지대(12)는 태양광추적센서(51)와 상기 태양광추적센서(51)에 전기적으로 연결된 컨트롤러(52) 및 구동모터(53)로 이루어진 방향조절기구(50)가 더 구비되어 태양광추적센서(51)의 신호를 수신한 컨트롤러(52)의 신호가 구동모터(53)의 동작을 단속하여 지지대(12)가 가이드(11)를 따라 좌우로 이동할 수 있도록 함으로서 태양전지셀(13)에 태양광이 충분히 조사되어지도록 하여 발전효율의 상승을 꾀할 수 있다.

이때, 상기 가이드(11)에는 길이 방향을 따라 안착홈(14)을 형성하여 끼움 결합된 지지대(12)의 이탈을 방지토록 하는 것이다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 태양전지셀(13)으로 지지대(12)에 연결된 상부로드(63)와 승강축(62)에 연결된 하부로드(64)로 이루어진 경사조절기구(60)가 더 구비하여 태양의 높이 변화에 따라 승강축(62)을 승하강 시켜줌으로서 태양전지셀(13)의 경사를 조절토록 함으로서 태양전지셀(13)에 태양광이 충분히 조사되어지도록 함으로서 발전효율의 상승을 꾀할 수 있다.

상기 상부로드(63)는 일단이 태양전지셀(13)의 상부에 회전가능하게 축결합되고 타단이 지지대(12)에 축결합되며 상기 하부로드(64)의 일단은 태양전지셀(13) 의 하부에 회전가능토록 축결합되고 타단은 승강축(62)에 축결합되어진다.

이때, 상기 하부로드(64)는 승강축(62)을 향하여 하향 경사지게 형성함으로서 승강축(62)의 승강에 따라 하부로드(64)가 태양전지셀(13)을 밖으로 밀어내면서 태양전지셀(13)의 경사를 조절할 수 있도록 하는 것이다.

상기 승강축(62)은 승강축(62)의 외면에 길이방향을 따라 랙기어(65)를 형성하고 구동모터에 연결된 피니언기어(66)을 결합시켜 승하강을 이루도록 할 수 있다.

상기 태양열발전부(2)는 터빈의 가동을 위한 증기의 발생이 부족할 경우 부족한 증기를 보충하기 위해 보조보일러(70)를 더 구비할 수 있다.

한편, 가열관(22)을 흐르는 매체인 물은 집열기(21)를 통해 모아진 태양열에 의해 충분히 가열될 수 있도록 유속을 조절하여 운전토록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면 상기 풍력발전부(3)에는 회전보조기구(80)가 더 형성될 수 있다.

상기 회전보조기구(80)는 회전날개(31)의 단부에 자력선을 형성하는 자성체(81)를 형성하고 회전날개(31)의 양측부로 상기 자성체(81)와 일정거리 이격시켜 외주 면을 따라 방사형으로 자성체(81)의 N극과 S극이 교번되도록 배열된 회전유도판(82)을 형성하여 회전날개(31)의 회전을 보조토록 할 수 있다.

이때, 상기 회전날개(31)의 단부에 형성되는 자성체(81)의 극성은 임의로 선택할 수 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 태양광과 태양열 및 풍력을 이용 한 복합 발전장치는 태양을 따라 태양전지셀의 방향과 경사를 조절하여 태양광에 의한 발전을 이루고 집광부를 통해 모아진 태양광이 가열관을 흐르는 매체를 가열하여 가열된 매체에서 발생한 증기가 터빈을 작동시켜 터빈에 결합된 발전기를 통해 태양열에 의한 발전을 동시에 이룰 수 있으며 바람에 의해 회전하는 회전날개가 발전기를 동작시켜 풍력에 의한 발전을 동시에 이룰 수 있게 되는 것이다.

특히, 흐린 날이나 우기시 등 태양에 의한 발전이 곤란한 경우에도 풍력에 의한 발전을 이룰 수 있어 지속적인 발전이 가능하게 된다.

제1도는 본 발명의 전체 구성을 나타낸 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 태양광발전부의 구성도.

제3도는 본 발명에 따른 태양열발전부의 구성도.

제4도는 본 발명에 따른 풍력발전부의 구성도.

제5도는 본 발명에 따른 경사조절기구의 동작상태를 보이는 측면도.

제6도는 본 발명에 따른 회전보조기구의 실시 상태를 보이는 측면도.

<도면의주요부분에대한부호의설명>

1 : 태양광발전부 2 : 태양열발전부

3 : 풍력발전부 4 : 축전지

11 : 회전가이드 12 : 지지대

13 : 태양전지셀 14 : 안착홈

21 : 집열기 22 : 가열관

23 : 증기탱크 24 : 터빈발전기

31 : 회전날개 32 : 회전축

33 : 풍력발전기 50 : 방향조절기구

51 : 태양광 추적센서 52 : 컨트롤러

53 : 구동모터 62 : 승강축

63 : 상부로드 64 : 하부로드

65 : 랙기어 66 : 피니언기어

70 : 보조보일러 80 : 회전보조기구

81 : 자성체 82 : 회전유도판

Claims

상하로 일정거리 이격되어 마주보는 호상의 가이드(11) 한 쌍과 상기 가이드(11)의 사이에 수직으로 세워지는 지지대(12)와 상기 지지대(12)에 상하 및 좌우로 배열되는 다수의 태양전지셀(13)로 이루어진 태양광발전부(1);와

편광렌즈로 이루어진 집열기(21)와 상기 집열기(21)를 통해 집중된 태양열이 조사되고 내부에는 물이 흐르는 가열관(22)과 상기 가열관(22)을 통해 가열된 물을 저장하는 증기탱크(23)와 상기 증기탱크(23)에 모여진 증기를 공급받아 회전하는 터빈을 포함하는 터빈발전기(24)로 이루어진 태양열발전부(2);와

회전날개(31)가 결합된 회전축(32)과 상기 회전축(32)에 결합된 풍력발전기(33)로 이루어진 풍력발전부(3); 및

상기 태양광발전부(1)와 태양열발전부(2) 및 풍력발전부(3)에서 생산된 전력을 공급받아 저장하는 축전지(4);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광과 태양열 및 풍력을 이용한 복합 발전장치
제1항에 있어서, 상기 가이드(11)은 태양광추적센서(51)와 상기 태양광추적센서(51)에 전기적으로 연결된 컨트롤러(52) 및 구동모터(53)로 이루어진 방향조절기구(50)에 연동되어지는 것을 특징으로 하는 태양광과 태양열 및 풍력을 이용한 복합 발전장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 태양전지셀(13)은 지지대(12)에 축결합된 상부로드(63)와 승강축(62)에 축결합된 하부로드(64)로 이루어진 경사조절기구(60)의 동작에 따라 경사가 조절되어지는 것을 특징으로 하는 태양광과 태양열 및 풍력을 이용한 복합 발전장치.
제3항에 있어서, 상기 하부로드(64)는 승강축(62)을 향하여 하향 경사지게 결합되어지는 것을 특징으로 하는 태양광과 태양열 및 풍력을 이용한 복합 발전장치.
제3항에 있어서, 상기 경사조절기구(60)의 승강축(62)은 승강축(62)의 외면에 길이방향을 따라 형성된 랙기어(65)에 구동모터와 연결된 피니언기어(66)을 결합시켜 승하강을 이루는 것을 특징으로 하는 태양광과 태양열 및 풍력을 이용한 복합 발전장치.
제1항에 있어서, 상기 태양열발전부(2)에는 보조보일러(70)가 더 구비되어지는 것을 특징으로 하는 태양광과 태양열 및 풍력을 이용한 복합 발전장치.
제1항에 있어서, 상기 풍력발전부(3)는 회전날개(31)의 단부에 자력선을 형성하는 자성체(81)를 형성하고 회전날개(31)의 측부로 상기 자성체(81)와 일정거리 이격되어 외주 면을 따라 방사형으로 자성체(81)의 N극과 S극이 교번되도록 배열된 회전유도판(82)으로 이루어진 회전보조기구(80)가 더 구비되어지는 것을 특징으로 하는 태양광과 태양열 및 풍력을 이용한 복합 발전장치.