KR20130059197A - Solar tracking device and method, and solar energy collecting device and management method thereof incorporating the solar tracking device and method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양광 추적 장치 및 방법 그리고 이것을 적용한 에너지 수집 장치 및 그 운영 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양전지를 이용한 센서와 광반사 부재만으로 추적 장치를 간단하게 구성해 태양광을 실시간으로 정확하게 추적할 수 있으며, 또한 그 결과로 제공되는 자세 보정값을 통해 반사 장치의 자세를 실시간으로 보정함으로써 반사 장치가 태양광을 정확하게 목적 타겟에 반사시키도록 하여 효율적인 에너지 수집을 가능하게 하는 태양광 추적 장치 및 방법 그리고 이것을 적용한 에너지 수집 장치 및 그 운영 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a solar tracking device and method, and to an energy collection device and an operating method using the same, and more particularly, to accurately configure the tracking device in real time by simply configuring a tracking device using only a sensor and a light reflecting member using a solar cell. A solar tracking device that can be tracked and the resulting posture correction values correct the attitude of the reflecting device in real time, allowing the reflector to accurately reflect sunlight to the target target for efficient energy collection. And a method and an energy collection device employing the same and a method of operating the same.
풀 스펙트럼 태양광(full spectrum sunlight)은 지구표면에 부딪치는 유용한 광의 대역폭 또는 스펙트럼의 관찰을 통해 일반적으로 허용된 스펙트럼 영역으로 분할될 수 있다. 태양광은 분리되어 매우 좁은 많은 대역폭으로 분류되는데, 가장 일반적인 3가지 스펙트럼 영역은 다음과 같다.Full spectrum sunlight can be divided into generally accepted spectral regions through observation of the spectrum or spectrum of useful light striking the Earth's surface. Sunlight is separated and classified into very narrow bandwidths. The three most common spectral regions are:
첫째는 일반적으로 1.0 ㎛ 이상에서 분류되는 적외선(IR) 스펙트럼이고,First is the infrared (IR) spectrum, which is generally classified above 1.0 μm,
둘째는 0.40 ㎛에서 1.0 ㎛ 사이의 파장의 가시광선 및 근적외선(VIS-NIR) 스펙트럼이며,Second is the visible and near infrared (VIS-NIR) spectrum with wavelengths between 0.40 μm and 1.0 μm,
셋째는 0.4 ㎛ 파장 이하의 자외선(UV) 스펙트럼이다.Third is the ultraviolet (UV) spectrum below the 0.4 μm wavelength.
UV, VIS/NIR 및 IR를 한정하는 특정 파장의 구분은 다소 임의적인 성격이 있고, 예시용에 불과하다. 더욱이, 각 3가지 영역내의 스펙트럼은 추가로 분할되거나 분리될 수도 있다. 이들의 이차적인 스펙트럼 분할은 입수 가능한 가장 효율적인 최상의 변환장치에 적합하도록 조절될 수 있다. 현재 상용되고 있는 태양광 전력 시스템에는 태양광의 전력을 발전하는 일반적인 두 가지 수단이 있다. 이들 두 가지 유형의 시스템은 IR을 이용한 집광형 태양열 발전시스템(Concentrated Solar Power (CSP) collection) 및 VIS-NIR을 이용한 집광형 태양광 발전시스템(Concentrated Photovoltaic (CPV)solar power collection)이라 불린다. 이들 각 시스템은 단일 분할에 의한 태양 스펙트럼의 수집을 극대화시키면서, 나머지 다른 두 개의 스펙트럼의 효과를 최소화시킨다.The distinction of specific wavelengths defining UV, VIS / NIR, and IR is somewhat arbitrary and is merely illustrative. Moreover, the spectra in each of the three regions may be further divided or separated. Their secondary spectral segmentation can be adjusted to suit the most efficient and best available converter. Currently commercially available solar power systems have two general means of generating solar power. These two types of systems are called Concentrated Solar Power (CSP) collection using IR and Concentrated Photovoltaic (CPV) solar power collection using VIS-NIR. Each of these systems maximizes the collection of the solar spectrum by a single split while minimizing the effects of the other two spectra.
첫 번째 유형은 CSP 시스템으로서, 이 시스템에서는 다른 수단에 의해 스펙트럼 에너지의 IR (열) 부분이 포획되어 전력을 발생시키는 초점에 태양광이 집광된다. CSP 시스템 내부에서는 다음과 같이 세 가지 시스템으로 분류된다.The first type is a CSP system, in which sunlight collects at the focal point where the IR (heat) portion of the spectral energy is captured by other means to generate power. Inside the CSP system, it is classified into three systems as follows.
1. CSP 타워(tower) 시스템1. CSP tower system
2. CSP 트로프(trough) 시스템2. CSP Trough System
3. CSP 파라볼릭 반사기/히트 엔진 시스템.3. CSP parabolic reflector / heat engine system.
CSP 타워 시스템에서는, "헬리오스테이트(heliostats)"라 불리는 방향조절 가능한 넓은 면적의 태양광 반사기가 통상 타워상의 높은 단일 지점을 지향하고 있다. 초점은 IR 광선으로부터 수집된 열을 수용하고, 이 수집열을 랭킨 사이클(Rankine cycle)에서 증기를 발생시키는 데 사용될 수 있는 매체에 전달하는 수단을 구비한다. 타워는 집열된 에너지를 전달하기 위해 통상 용융 소금(molten salt)이 사용되어지는데, 가열된 소금은 열교환기 내부의 증기를 가열시키고, 상기 가열된 증기는 종래의 증기 터빈 시스템으로 전달되어 전기를 발생시킨다. 이들 시스템은 통상적으로 대형 시스템에 해당한다.In the CSP tower system, a large directional adjustable sun reflector called "heliostats" usually aims at a single high point on the tower. The focal point has means for receiving heat collected from the IR light and transferring this collection heat to a medium that can be used to generate steam in a Rankine cycle. Molten salt is usually used to transfer the collected energy, and the heated salt heats the steam inside the heat exchanger, and the heated steam is transferred to a conventional steam turbine system to generate electricity. Let's do it. These systems typically correspond to large systems.
트로프 CSP 시스템에서는, 길게 늘어선 원통형의 파라볼릭 반사기들이 태양광의 IR 스펙트럼을 수집하고 IR광을 오일이나 용융 소금과 같은 열전달 매체로 충전된 가느다란 파이프로 구성된 열 흡수기(heat receiver) 위로 상기 IR광을 집속시킨다. 상기 CSP 타워 시스템에서와 같이, 가열된 전달 유체는 열교환기 속으로 펌핑된 다음, 랭킨 사이클을 통해 증기를 발생시키는데 사용된다.In a trough CSP system, elongated cylindrical parabolic reflectors collect the IR spectrum of sunlight and direct the IR light onto a heat receiver consisting of a thin pipe filled with heat transfer medium such as oil or molten salt. Focus. As in the CSP tower system, the heated transfer fluid is pumped into the heat exchanger and then used to generate steam through a Rankine cycle.
CSP 파라볼릭 반사기/히트 엔진 시스템에서는, 대형 파라볼릭 반사기들이 IR광을 단일 초점에 집광하는데, 이 단일 초점에는 히트 엔진이 배치되어 열을 모은 다음, 이 열을 발전기를 통해 전기로 변환시킬 수 있다.In the CSP parabolic reflector / heat engine system, large parabolic reflectors focus IR light at a single focal point where a heat engine can be placed to collect heat and then convert it into electricity through a generator. .
이러한 CSP 시스템을 구동하기 위해서는 시시각각 변화하는 태양의 위치를 정확하게 추적할 수 있는 태양 트래킹 센서가 필수적이다. In order to drive such a CSP system, a solar tracking sensor that can accurately track the position of the ever-changing sun is essential.
종래에 응용되고 있는 태양 트래킹 센서는 태양전지에 활용할 수 있도록 고안된 형태와 햇빛에 대한 입사각만을 고려하는 집광 시스템 응용 센서가 대부분이다.The solar tracking sensor used in the prior art is a condensing system application sensor that considers only the incidence angle to sunlight and the form designed to be utilized in solar cells.
하지만, 이러한 CSP 시스템에 적용되기 위한 태양 트래킹 센서는 태양광 반사기의 위치는 물론 입사각과 반사각 그리고 최종 목적 타겟의 위치가 모두 고려되어야 하므로 일반적인 태양 트래킹 센서를 적용하기에는 많은 오류수정과 추가 설비가 필요하여 적용에 많은 어려움이 있는 실정이다. However, the solar tracking sensor for this CSP system needs to consider both the position of the solar reflector as well as the angle of incidence and the angle of reflection, and the position of the end target, so that a lot of error correction and additional equipment are needed to apply the general solar tracking sensor. There are many difficulties in application.
즉, 종래의 태양 트래킹 센서는 CSP 시스템의 구동에는 적절치 않은 것이 대부분이며, 그 방식이 대부분 그림자판과 광 센서에 의해 발생된 그림자를 해독하여 태양의 이동 상태를 계산하는 형태를 가지고 있다. 따라서 굴절 또는 후레쉬와 같은 발광체에도 쉽게 반응하여 잘못된 신호를 해석하는 불편함이 있었다. 또한 그림자판과 광센서를 이용하는 경우, 대부분 반사판 몸체에 부착되어 동작하는 것을 기본으로 설계되어 레이더 형태의 에너지 수집 장치 또는 렌즈를 통한 에너지 수집장치에만 응용되고 있다. In other words, the conventional solar tracking sensor is not suitable for driving the CSP system, and most of the methods have the form of calculating the state of movement of the sun by decoding the shadow generated by the shadow plate and the light sensor. Therefore, there was an inconvenience in interpreting a wrong signal by easily reacting to a light emitting body such as refraction or a flash. In addition, in the case of using a shadow plate and an optical sensor, most of them are designed to be attached to and operate on the reflector plate, and are applied only to the energy collector of the radar type or the energy collector through the lens.
따라서 광활한 평야 및 지형을 이용하여 대규모 반사판 설치된 형태에서는 새로운 형태의 센서가 필요하며, 그에 따르는 특별한 제어시스템이 필요한 실정이다. Therefore, in the form of large-scale reflector installed using vast plains and terrain, a new type of sensor is required, and a special control system is required.
한편, 이러한 CSP 시스템은 일반적으로 많은 가정에 설치 가능한 소형 장치에서 발견되지 않는 공공전력규모 시스템(utility scale system)으로 이용되고 있다. 그 이유는 여러 가지가 있겠지만 특히 태양 트래킹 센서를 갖추는데 큰 설치부지와 고비용이 소요되며, 또한 이와 연결된 시스템이 복잡하고 대형이며 운영에 많은 비용이 소모되기 때문이다. 따라서 최근에는 가정에서도 설치 가능한 소형의 에너지 수집 장치가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
On the other hand, such a CSP system is generally used as a utility scale system that is not found in small devices that can be installed in many homes. There are many reasons for this, especially with solar tracking sensors, which require large installation sites and high costs, and the systems connected to them are complex, large, and expensive to operate. Therefore, in recent years, a small energy collection device that can be installed at home is urgently required.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 태양전지를 이용한 센서와 광반사 부재만으로 추적 장치를 간단하게 구성해 태양광을 실시간으로 정확하게 추적할 수 있는 태양광 추적 장치 및 방법을 제공하는 것이다. The present invention has been made to solve the above problems, the object of the solar tracking device that can accurately track the sunlight in real time by simply configuring a tracking device using only the sensor and the light reflection member using a solar cell and To provide a way.
또한, 이러한 태양광 수집 장치를 통해 제공되는 자세 보정값을 통해 반사 장치의 자세를 실시간으로 보정함으로써 반사 장치가 태양광을 정확하게 목적 타겟에 반사시키도록 하여 효율적인 에너지 수집을 가능하게 하는 에너지 수집 장치 및 그 운영 방법을 제공하는 것이다. In addition, the energy collection device that enables efficient energy collection by allowing the reflecting device to accurately reflect the sunlight to the target target by correcting the attitude of the reflecting device in real time through the posture correction value provided through the solar collection device; To provide a method of operation.
특히, 본 발명의 태양광 추적 장치와 에너지 수집 장치는 소형화와 저비용 설치가 가능해 공공전력규모 시스템은 물론 일반 가정에 설치 가능하도록 하는 것을 그 목적으로 한다.
In particular, the solar tracking device and the energy collection device of the present invention can be miniaturized and low-cost installation to be installed in a public home as well as a public power scale system.
본 발명의 일측면에 따르면, 태양광을 반사시키기 위한 광반사 부재; 적어도 둘 이상의 태양전지로 구성되며, 상기 광반사 부재로부터 반사된 빛이 입사되는 태양광 센서; 및 상기 태양광 센서의 각 태양전지에 대하여 전기에너지 발생 여부를 검출하여 빛의 입사 위치에 따라 태양의 위치 변화를 인식하고 인식된 태양의 위치 변화에 따라 상기 광반사 부재의 자세를 보정하는 추적 구동 수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 장치를 제공한다. According to one aspect of the invention, the light reflecting member for reflecting the sunlight; A solar sensor comprising at least two solar cells and receiving light reflected from the light reflecting member; And detecting driving of electric energy for each solar cell of the solar sensor, recognizing a change in the position of the sun according to the incident position of light, and correcting a posture of the light reflecting member according to the recognized position of the sun. Way; It provides a solar tracking device comprising a.
바람직하게는, 상기 태양광 센서는, 중심 부위에 위치되며 태양전지로 이루어지는 사상 영역; 및 상기 사상 영역을 중심으로 주변에 배치되는 적어도 하나 이상의 태양전지로 이루어지는 이탈 영역; 을 포함하며, 상기 추적 구동 수단은 상기 광반사 부재에서 반사되어 태양광 센서로 입사되는 빛이 이탈 영역에 도달하면 해당 이탈 영역 내 태양전지의 전기에너지 발생을 검출해 태양의 위치 변화를 감지하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the photovoltaic sensor, the mapping region is located in the central region consisting of a solar cell; And a departure region including at least one solar cell disposed around the finishing region. And the tracking driving means detects the change in the position of the sun by detecting the generation of electrical energy of the solar cell in the departure area when the light reflected from the light reflection member and incident to the solar sensor reaches the departure area. It features.
바람직하게는, 상기 추적 구동 수단은, 상기 태양광 센서의 사상 영역 및 이탈 영역에 있는 각 태양전지의 전기에너지 발생 여부를 감지하는 감지부; 상기 감지부의 감지결과에 따라 태양의 위치변화 여부를 판별하고 해당 광반사 부재에 필요한 자세 보정값을 산출하는 자세 판단 및 제어부; 및 상기 자세 판단 및 제어부의 자세 보정값에 의한 제어에 따라 상기 광반사 부재의 자세를 보정하는 상하회전 구동부 및 좌우회전 구동부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the tracking driving means, the sensing unit for detecting the generation of electrical energy of each solar cell in the mapping region and the departure region of the solar sensor; A posture determination and control unit for determining whether the position of the sun changes according to the detection result of the detection unit and calculating a posture correction value required for the light reflection member; A vertical rotation driver and a horizontal rotation driver to correct the attitude of the light reflection member according to the attitude determination and the control by the attitude correction value of the controller; Characterized in that it comprises a.
한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 광반사 부재에서 태양광을 반사시켜 적어도 둘 이상의 태양전지로 구성되는 태양광 센서로 입사시키는 단계; (b) 상기 태양광 센서의 각 태양전지에 대하여 전기에너지 발생 여부를 검출하여 빛의 입사 위치에 따라 태양의 위치 변화를 인식하는 단계; 및 (c) 인식된 태양의 위치 변화에 따라 상기 광반사 부재의 자세를 보정시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 방법을 제공한다. On the other hand, according to another aspect of the invention, (a) reflecting the sunlight from the light reflecting member and incident to the solar sensor consisting of at least two solar cells; (b) detecting a change in position of the sun according to the incident position of light by detecting whether or not electric energy is generated for each solar cell of the solar sensor; And (c) correcting the attitude of the light reflecting member in accordance with the recognized change in position of the sun. It provides a solar tracking method comprising a.
바람직하게는, 상기 태양광 센서는 중심 부위에 위치되며 태양전지로 이루어지는 사상 영역과 상기 사상 영역을 중심으로 주변에 배치되는 적어도 하나 이상의 태양전지로 이루어지는 이탈 영역을 포함하며, 상기 (b) 단계는 상기 광반사 부재에서 반사되어 태양광 센서로 입사되는 빛이 이탈 영역에 도달하면 해당 이탈 영역 내 태양전지의 전기에너지 발생을 검출해 태양의 위치 변화를 감지하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the photovoltaic sensor is located in a central region and includes a mapping region consisting of a solar cell and a departure region composed of at least one solar cell disposed around the mapping region, and the step (b) When the light reflected by the light reflecting member and incident to the solar sensor reaches the departure region, the position change of the sun is detected by detecting the generation of electrical energy of the solar cell in the departure region.
바람직하게는, 상기 (c) 단계는 감지된 태양의 위치 변화에 따라 광반사 부재에 필요한 자세 보정값을 산출하고, 자세 보정값에 따라 상기 광반사 부재의 자세를 상하회전 또는 좌우회전시켜 보정하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the step (c) calculates a posture correction value required for the light reflection member according to the detected position change of the sun, and corrects the posture of the light reflection member by rotating it vertically or horizontally according to the posture correction value. It is characterized by.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전술한 특징들 중 어느 하나에 따른 태양광 추적 장치; 상기 태양광 추적 장치의 추적 구동 수단을 통한 광반사 부재의 자세 보정과 연동하여 자세 보정됨으로써 태양광을 반사시키는 적어도 하나 이상의 태양광 반사기; 및 상기 태양광 반사기로부터 반사되는 빛을 집광하는 반사 타겟; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 수집 장치를 제공한다. On the other hand, according to another aspect of the invention, the solar tracking device according to any one of the above-described features; At least one solar reflector reflecting sunlight by posture correction in conjunction with posture correction of the light reflection member through the tracking driving means of the solar tracking device; A reflection target for collecting light reflected from the solar reflector; It provides an energy collection device comprising a.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전술한 특징들 중 어느 하나에 따른 태양광 추적 방법; 및 상기 태양광 추적 방법을 통해 실시되는 광반사 부재에 대한 자세 보정과 연동하여 태양광 반사기를 자세 보정시켜 반사되는 빛을 반사 타켓에 집광시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 수집 장치의 운영 방법을 제공한다.
On the other hand, according to another aspect of the invention, the solar tracking method according to any one of the above-described features; And condensing the reflected light on the reflective target by correcting the attitude of the solar reflector in association with the posture correction of the light reflection member implemented through the solar tracking method. It provides a method of operating an energy collection device comprising a.
본 발명에 따르면, 태양전지를 이용한 센서와 광반사 부재만으로 추적 장치를 간단하게 구성해 태양광을 실시간으로 정확하게 추적할 수 있게 되는 효과가 있다. According to the present invention, it is possible to simply configure the tracking device using only the sensor and the light reflection member using the solar cell to accurately track the sunlight in real time.
또한, 태양광 수집 장치를 통해 제공되는 자세 보정값을 통해 반사 장치의 자세를 실시간으로 보정함으로써 반사 장치가 태양광을 정확하게 목적 타겟에 반사시키도록 하여 효율적인 에너지 수집을 가능하게 하는 효과도 있다. In addition, by correcting the posture of the reflecting device in real time through the posture correction value provided through the solar collection device, the reflecting device accurately reflects sunlight to the target target, thereby enabling efficient energy collection.
특히, 본 발명의 태양광 추적 장치와 에너지 수집 장치는 소형화와 저비용 설치가 가능해 공공전력규모 시스템은 물론 일반 가정에 설치 가능하게 되는 효과도 있다.
In particular, the solar tracking device and the energy collection device of the present invention can be miniaturized and low-cost installation can be installed in a public home as well as a public power scale system.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 추적 장치의 원리를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 추적 장치를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 센서를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 추적 구동 수단을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 수집 장치를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 수집 장치를 설명하기 위한 도면. 1 is a view for explaining the principle of the solar tracking device according to the present invention.
2 is a view showing a solar tracking device according to the present invention.
3 is a view showing a solar sensor according to the present invention.
4 is a view for explaining a tracking drive means according to the present invention.
5 is a view for explaining an energy collection device according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining an energy collection device according to another embodiment of the present invention.
이하 본 발명에 따른 태양광 추적 장치 및 방법 그리고 이것을 적용한 에너지 수집 장치 및 그 운영 방법에 대한 실시 예를 첨부한 도면을 참고하여 더 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, an embodiment of the solar tracking device and method according to the present invention and the energy collection device and its operating method using the same will be described in more detail.
우선 도 1을 통해 본 발명에 따른 태양광 추적 장치의 작동 원리에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 따른 태양광 추적 장치의 원리를 설명하기 위한 도면이다. First, the operation principle of the solar tracking device according to the present invention will be described with reference to FIG. 1. 1 is a view for explaining the principle of the solar tracking device according to the present invention.
도 1을 참조하면, 태양(S)의 빛을 반사시켜 목표하는 목표지점(T)으로 향하게 하는 반사재가 선분 Mm의 반사자세를 가지고 위치된다. Referring to FIG. 1, a reflector that reflects light of the sun S and directs it to a target target point T is positioned with a reflecting position of the line segment Mm.
여기에서 햇빛이 반사재에 의해 반사되어 목표지점인 T로 향할 때, 여기에서 반사시 발생되는 빛의 입사각 ∠SCm과 반사각 ∠TCM은 크기가 같다.Here, when the sunlight is reflected by the reflector and directed toward the target point T, the incident angle? SCm and the reflection angle? TCM of the light generated during the reflection are equal in magnitude.
즉, ∠SCm = ∠TCM 이다.That is, ∠SCm = ∠TCM.
이때, 빛이 입사되어 반사되는 각, 즉 입사와 반사가 이루는 각 ∠SCT를 θ 라고 할 때, 반사재의 선분 Mm의 중점 C에서 내린 수선 Aa는 각 ∠SCT를 이등분하므로, ∠SCA = ∠TCA = θ/2 이다.Here, when the angle at which light is incident and reflected, that is, the angle 각 SCT between incident and reflection, is θ, the repair line Aa lowered at the midpoint C of the line segment Mm of the reflector is bisected for each ∠SCT, so that ∠SCA = = TCA = θ / 2.
만약 태양이 시간의 경과에 따라 S의 위치에서 S1으로 이동했을 때, 반사재가 목표지점인 T 로 햇빛을 반사하기 위해 선분 M1m1 의 반사자세를 가진다고 가정한다. If the sun moves from S to S 1 over time, it is assumed that the reflector has a reflecting position of line segment M 1 m 1 to reflect sunlight to the target point T.
이때, 반사재의 선분 M1m1의 중점 C에서 내린 수선을 A1a1이라 하면, 선분 A1a1은 입사와 반사가 이루는 각 ∠S1CT를 이등분하며, 태양의 이동각인 각 ∠S1CS가 θ1 이라고 할 때, ∠S1CT= θ + θ1 이고, ∠S1C A1 = ∠TC A1 = (θ+ θ1)/2 이 될 것이다.In this case, if the line taken down from the midpoint C of the line segment M 1 m 1 of the reflector is A 1 a 1 , the line segment A 1 a 1 bisects the angle ∠S 1 CT formed by the incidence and reflection, When 1 CS is θ 1 , ∠ S 1 CT = θ + θ 1 , and ∠S 1 CA 1 = ∠ TC A 1 = (θ + θ 1 ) / 2.
여기에서 반사재의 선분 Mm이 선분 M1m1으로 이동한 각도 ∠mCm1 또는 ∠MCM1은 수선 Aa가 수선 A1a1로 이동한 각도 ∠ACA1 또는 ∠aCa1와 동일할 것이다.Where the line segment Mm of the reflector moved to line segment M 1 m 1 ∠mCm 1 Or ∠MCM 1 is the angle at which repair Aa moves to repair A 1 a 1 ∠ACA 1 Or ∠aCa 1 .
따라서 각 ∠ACA1의 크기는 다음의 수학식과 같다.Therefore, the size of each ∠ACA 1 is expressed by the following equation.
∠ACA1 = ∠S1CT - ∠S1CA1 - ∠TCA∠ACA 1 = ∠S 1 CT-∠S 1 CA 1 -∠TCA
= (θ + θ1) - (θ+ θ1)/2 - θ/2= (θ + θ 1 )-(θ + θ 1 ) / 2-θ / 2
= θ1/2= Θ 1/2
= ∠mCm1 = ∠MCM1 = ∠mCm 1 = ∠MCM 1
즉, 반사재에 의해 반사되는 빛이 수집 목적지를 향하고 있을 때, 반사재의 위치에 무관하게 태양이 이동하는 각의 1/2 각도로 반사재를 제어하면 반사되는 빛은 계속 목적지로 향하게 됨을 의미한다.That is, when the light reflected by the reflector is directed to the collection destination, if the reflector is controlled at an angle of 1/2 of the angle of the sun movement regardless of the position of the reflector, the reflected light continues to be directed to the destination.
따라서 다수의 태양광 반사재를 사용하는 에너지 수집 장치에서 최적으로 반사된 빛을 제어하는 방법은 각각의 반사재를 동일한 각도로 제어하는 방법일 것이다. Therefore, the method of controlling the optimally reflected light in an energy collection device using a plurality of solar reflectors may be a method of controlling each reflector at the same angle.
이제 도 2를 참조하여 도 1의 원리를 이용한 본 발명에 따른 태양광 추적 장치에 대하여 설명한다. A solar tracking device according to the present invention using the principle of FIG. 1 will now be described with reference to FIG. 2.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 추적 장치를 나타내는 도면이다. 2 is a view showing a solar tracking device according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 추적 장치는 태양광을 반사시키기 위한 광반사 부재(110)와, 상기 광반사 부재(110)로부터 반사된 빛이 입사되는 태양광 센서(120)와, 상기 광반사 부재(110)의 자세를 전환시키며 태양광 센서(120)에 입사되는 빛의 입사 위치에 따라 태양의 현재위치를 검출해내는 추적 구동 수단(140)을 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 2, the solar tracking device according to the present invention includes a
여기에서 상기 광반사 부재(110)는 반사된 빛이 반사 타켓(T)를 향하도록 초기 설정될 수 있으며, 이후 태양의 위치변화가 발생하면 해당 위치변화를 감지한 상기 추적 구동 수단(140)의 제어에 따라 자세 보정이 실시간으로 수행됨으로써 태양의 위치변화에도 불구하고 계속적인 자세 보정을 통해 반사광을 반사 타겟(T)에 입사시킬 수 있게 된다. Here, the
상기 광반사 부재(110)로부터 반사되는 빛의 목적지로 설정되는 반사 타겟(T)은 CSP 타워 시스템의 증기 발생 수단이 될 수 있고, 트로프 CSP 시스템의 열 흡수기가 될 수도 있으며, CSP 파라볼릭 반사기/히트 엔진 시스템의 히트 엔진이 될 수도 있다. 즉, 상기 반사 타겟(T)은 집광되는 햇빛을 이용하여 에너지를 수집할 수 있는 어떠한 장치에도 집광 수단으로 적용이 가능하며, 특히 대형 시스템 설비에서의 집광 수단은 물론 가정용의 소형 설비에 사용되는 집광 수단일 수도 있다. The reflective target T set as a destination of light reflected from the
이러한 반사 타겟(T)에 집광되는 빛은 태양광 반사기(200)를 통해 반사되며, 해당 태양광 반사기(200)에 대하여는 에너지 수집 장치에 관한 후술하는 설명에서 보다 상세히 설명한다.The light focused on the reflective target T is reflected by the
따라서, 서로 다른 위치에 설치되는 상기 광반사 부재(110)와 태양광 반사기(200)는 입사되는 빛을 반사시켜 반사 타겟(T)으로 입사되도록 초기 설정될 것이다. Therefore, the
상기 광반사 부재(110)는 태양광을 반사시킬 수 있는 재질로 이루어지며, 예컨데 면상의 거울 형태를 가질 수 있으며, 다른 예로 오목 거울 형태를 가질 수 있다. 해당 광반사 부재(110)는 입사되는 빛을 좁은 광면적을 가지는 반사광으로 반사시켜 상기 태양광 센서(120)에 입사시켜야 하므로 면상의 거울 형태를 가질 경우 아주 작은 크기를 가지는 것이 바람직하며, 오목 거울의 형태를 가질 경우 반사면에 대한 곡률을 조절하여 좁은 광면적으로 빛을 반사하는 구조를 가지도록 구성하는 것이 바람직하다. The
여기에서 상기 광반사 부재(110)는 상기 추적 구동 수단(140)에 의해 자세 보정이 이루어짐으로써 태양의 위치 변화에도 지속적으로 태양광을 목표하는 반사 타겟(T)으로 입사시킬 수 있게 된다. In this case, the
한편, 상기 태양광 센서(120)는 상기 광반사 부재(110)로부터 반사되어 반사 타겟(T)으로 입사되는 빛의 경로 상에 설치될 수 있으며, 다수의 태양전지들을 종횡으로 배치한 면상의 구조물로서 이루어질 수 있다. Meanwhile, the
여기에서 상기 태양광 센서(120)를 이루는 태양전지들은 태양광선의 조사(照射)에 의한 에너지를 직접 전기에너지로 바꾸는 반도체 장치로서, 바람직하게는 소형의 태양전지가 사용되는 것이 좋다. Here, the solar cells constituting the
도 3에는 이러한 태양광 센서(120)의 태양전지 배치 구조가 도시되어 있다. 3 illustrates a solar cell arrangement structure of the
도 3을 참조하면, 태양광 센서(120)는 중심 부위에 태양전지로 이루어진 사상 영역(121)을 가지며, 해당 사상 영역(121)을 중심으로 그 주변에 다수의 태양전지로 이루어진 이탈 영역(122)을 가지게 구성된다. Referring to FIG. 3, the
여기에서 상기 사상 영역(121)은 단일의 태양전지로 이루어질 수 있으며, 둘 이상의 태양전지로 이루어질 수도 있다. 태양광 추적 장치의 작동 정확도를 높이기 위해서는 이러한 사상 영역(121)이 최소화되는 것이 바람직하다. The
그리고 상기 이탈 영역(122)는 상기 사상 영역(121)을 중심에 두고 좌측, 우측, 상측, 하측의 4방향에 설치되는 태양전지로 이루어질 수 있다. 태양광 추적 장치의 작동 신뢰도를 높이기 위해서는 이러한 이탈 영역(122)은 사상 영역(121)을 중심으로 한 4방향 뿐만 아니라 대각 방향을 포함하는 8방위나 그 이상의 방위를 담당하는 태양전지들로 이루어지도록 확장하는 것이 바람직하다. The
이러한 태양광 센서(120)는 초기 설정에 따라 상기 광반사 부재(110)로부터 반사된 태양광이 상기 사상 영역(121)에 도달하게 되며, 자연 현상에 따라 태양의 위치 이동이 일어나 광반사 부재(110)로부터 반사되는 빛이 해당 사상 영역(121)에서 벗어나는 위치(즉, 이탈 영역(122))에 도달하게 된다. The
이때, 이러한 사상 영역(121)과 이탈 영역(122)은 모두 태양광의 조사 여부에 따라 전기에너지(전압)를 발생시키게 되므로, 광반사 부재(110)에서 반사된 빛이 사상 영역(121)에 도달하게 되면 해당 사상 영역(121)에서 전기에너지가 발생되게 되며, 이를 통해 결국 광반사 부재(110)에서 반사된 빛이 목표하는 각도로 조사되고 있음을 알 수 있게 된다. 물론 여기에서 목표하는 각도라 함은 광반사 부재(110)에서 반사된 빛이 반사 타겟(300)으로 집광될 수 있게 하는 각도를 의미한다. At this time, since both of the finishing
이후 자연 현상에 따라 태양의 위치에 변화가 생기게 되면, 해당 광반사 부재(110)에서 반사된 빛은 사상 영역(121)에 도달하지 못하고 이탈 영역(122)에 도달하게 될 것이다. 이때 광반사 부재(110)에서 반사된 빛이 이탈 영역(122)에 도달하게 되면 해당 이탈 영역(122)에서 전기에너지가 발생되게 되며, 이를 통해 결국 광반사 부재(110)에서 반사된 빛이 목표하지 않는 각도로 조사되고 있음을 알 수 있게 된다. 물론 여기에서 목표하지 않는 각도라 함은 광반사 부재(110)에서 반사된 빛이 반사 타겟(300)으로 집광될 수 없게 하는 각도를 의미한다. Afterwards, when a change in the position of the sun occurs due to a natural phenomenon, the light reflected from the
이와 같이 광반사 부재(110)에서 반사된 빛이 태양광 센서(120)에서 사상 영역(121)에 도달하는지 혹은 이탈 영역(122)에 도달하는지는 상기 추적 구동 수단(140)에서 판별할 수 있게 된다. 또한 광반사 부재(110)에서 반사된 빛이 이탈 영역(122)에 도달할 경우 그에 따른 광반사 부재(110)의 자세 보정 역시 상기 추적 구동 수단(140)에서 수행하게 된다. As described above, the tracking driving means 140 may determine whether the light reflected by the
이 같은 추적 구동 수단(140)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 태양광 센서(120)의 사상 영역(121) 및 이탈 영역(122)에 있는 각 태양전지들의 전기에너지 발생 여부를 감지하는 감지부(141)과, 상기 감지부(141)의 감지결과에 따라 태양의 위치변화 여부를 판별하고 해당 광반사 부재(110)에 필요한 자세 보정값을 산출하는 자세 판단 및 제어부(142)와, 상기 자세 판단 및 제어부(142)의 자세 보정값에 의한 제어에 따라 상기 광반사 부재(110)의 자세를 보정하는 상하회전 구동부(143) 및 좌우회전 구동부(144)와, 해당 추적 구동 수단(140)의 구동에 필요한 전원을 공급하기 위한 전원부(145)를 포함하여 구성된다. As shown in FIG. 4, the
먼저, 상기 감지부(141)는 상기 태양광 센서(120)의 사상 영역(121) 및 이탈 영역(122)에 있는 각 태양전지들과 연결되어 해당 태양전지에서 전기에너지가 발생하는지 여부를 감지한다. 여기에서 해당 태양전지들은 상술한 바와 같이 상기 광반사 부재(110)로부터 입사되는 빛이 도달하게 되면 해당 입사광이 도달된 위치의 태양전지에 한하여 전기에너지를 생성하게 된다. First, the
상기 자세 판단 및 제어부(142)는 상기 감지부(141)와 연결되어 해당 감지부(141)로부터 전기에너지가 발생된 태양전지에 대한 정보를 전달받으며, 이 정보를 토대로 태양의 위치변화 여부를 판별하고 해당 광반사 부재(110)에 필요한 자세 보정값을 산출하게 된다. The posture determination and
이러한 자세 판단 및 제어부(142)의 동작을 구체적으로 살펴보면, 먼저 해당 자세 판단 및 제어부(142)는 상기 사상 영역(121)에 있는 태양전지로부터 전기에너지가 발생되었다는 정보를 전달받게 되면 이를 태양의 움직임이 없는 상태로 판단하게 되며, 이 경우 별도의 추가 제어는 실시하지 않는다. 즉, 광반사 부재(110)로부터 입사되는 빛이 도달하는 위치가 사상 영역(121)이라면, 이 경우 태양의 위치변화는 일어나지 않은 것(보다 정확하게는 태양이 기준치 이하의 움직임을 보인 것)으로 판단하는 것이다. Looking at the attitude determination and the operation of the
이와 달리, 해당 자세 판단 및 제어부(142)는 상기 이탈 영역(122)에 있는 태양전지로부터 전기에너지가 발생되었다는 정보를 전달받게 되면 이를 태양의 움직임이 발생한 상태(보다 정확하게는 태양이 기준치 이상의 움직임을 보인 상태)로 판단하게 되며, 이 경우 전기에너지가 발생된 태양전지의 이탈 영역(122) 내 위치에 따라 자세 보정값을 산출하고 해당 자세 보정값을 상기 상하회전 구동부(143) 및 좌우회전 구동부(144)로 전달하여 광반사 부재(110)에 대한 자세 보정을 제어하게 된다. On the contrary, when the posture determination and the
여기에서 자세 보정값은 해당 광반사 부재(110)를 상하 방향으로 회전시키기 위한 상하회전 보정값과 좌우 방향으로 회전시키기 위한 좌우회전 보정값을 포함한다. Here, the posture correction value includes a vertical rotation correction value for rotating the
일 예로, 상기 태양광 센서(120)의 이탈 영역(122) 중 상기 사상 영역(121)의 바로 상측에 있는 태양전지에서 전기에너지가 발생되었다면, 상기 자세 판단 및 제어부(142)는 태양의 움직임 발생 상태로 판단하고 상하회전 보정값으로 하측 회전 명령을 포함시킴으로써 자세 보정을 제어하게 된다. 물론 이 경우 좌우회전 보정값은 발생되지 않는다. For example, if electrical energy is generated from the solar cell immediately above the
다른 예로, 상기 태양광 센서(120)의 이탈 영역(122) 중 상기 사상 영역(121)의 바로 좌측에 있는 태양전지에서 전기에너지가 발생되었다면, 상기 자세 판단 및 제어부(142)는 태양의 움직임 발생 상태로 판단하고 좌우회전 보정값으로 우측 회전 명령을 포함시킴으로써 자세 보정을 제어하게 된다. 물론 이 경우 상하회전 보정값은 발생되지 않는다. As another example, if electrical energy is generated in the solar cell immediately to the left of the
상술한 예들은 원리를 설명하기 위한 예시에 불과하며, 상하회전 및 좌우회전이 동시에 발생할 수도 있음은 물론이다. The above examples are merely examples for explaining the principle, and the up and down rotation and the left and right rotation may occur at the same time, of course.
여기에서 상하 회전이나 좌우 회전의 회전각은 해당 센싱된 태양전지와 사상 영역(121) 간의 거리에 비례하여 이루어지게 된다. Herein, the rotation angle of vertical rotation or horizontal rotation is made in proportion to the distance between the sensed solar cell and the
그리고 상기 상하회전 구동부(143)와 좌우회전 구동부(144)는 상기 자세 판단 및 제어부(142)의 자세 보정값에 따라 회전력을 발생시키는 모터와 다수의 기어 유닛으로 구성되어 해당 모터의 회전력에 따라 상하 또는 좌우 회전력을 발생시키는 기어박스로 구성되며, 해당 기어박스가 광반사 부재(110)에 연결되어 상하 또는 좌우 회전력을 광반사 부재(110)에 전달함으로써 해당 광반사 부재(110)의 자세 보정이 이루어지게 된다. The vertical rotation driving unit 143 and the horizontal rotation driving unit 144 may include a motor generating a rotational force according to the attitude determination and the attitude correction value of the
이 같은 구성을 가진 태양광 추적 장치의 태양광 추적 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. Referring to the solar tracking method of the solar tracking device having such a configuration as follows.
우선, 초기 설정으로서 상기 광반사 부재(110)에서 반사되는 빛은 상기 반사 타겟(300)을 향하도록 셋팅되고 해당 광 경로에는 상기 태양광 센서(120)가 위치되게 된다. 바람직하게는 해당 반사된 빛이 태양광 센서(120)의 사상 영역(121)에 도달하도록 태양광 센서(120)가 설치되는 것이 좋다. First, as the initial setting, the light reflected by the
이후, 상기 추적 구동 수단(140)에서는 전압 감지부(141)를 통해 상기 태양광 센서(120)의 사상 영역(121)과 이탈 영역(122)에 있는 태양전지들에서 전기에너지가 발생하였는지 여부를 감시하게 된다. Thereafter, the
그리고 태양광 센서(120)의 이탈 영역(122)에 있는 태양전지들 중 하나에서 전기에너지가 발생하는 경우, 상기 추적 구동 수단(140)의 자세 판단 및 제어부(142)는 전기에너지가 발생된 태양전지의 위치를 참조해 좌우회전 보정값 또는 상하회전 보정값을 포함하는 자세 보정값을 생성한다. And when electrical energy is generated in one of the solar cells in the
이렇게 생성된 자세 보정값은 상기 상하회전 구동부(143) 또는 좌우회전 구동부(144)에 전달되며, 상하회전 구동부(143) 또는 좌우회전 구동부(144)는 광반사 부재(110)를 상하회전 또는 좌우회전시킴으로써 이탈치에 따른 광반사 부재(110)의 자세 보정을 실시함으로서 태양의 현재 위치에 따른 광반사 부재(110)의 자세 보정이 이루어지며, 결과적으로 해당 광반사 부재(110)는 태양의 위치 변화에 관계없이 지속적으로 반사 타겟(300)을 향해 태양광을 반사시킬 수 있게 되는 것이다.
The posture correction value generated as described above is transmitted to the vertical rotation driver 143 or the horizontal rotation driver 144, and the vertical rotation driver 143 or the horizontal rotation driver 144 rotates the
한편, 이 같은 태양광 추적 장치는 에너지 수집 장치에 적용될 수 있다. On the other hand, such a solar tracking device can be applied to the energy collection device.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 수집 장치는 태양광 추적 장치와 직접 결합되는 형태로서, 태양광을 반사 타겟(300)에 집속시키는 태양광 반사기(200)가 태양광 추적 장치의 광반사 부재(110)와 연동하게 구성됨으로서 가정용의 소형 설비로서 제작될 수 있는 연동형으로 이루어질 수 있다(도 5 참조). Energy collection device according to an embodiment of the present invention is a form directly coupled to the solar tracking device, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 수집 장치를 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining an energy collection device according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 수집 장치는 태양광 추적 장치와, 상기 태양광 추적 장치의 광반사 부재(110)를 자세 보정시키는 상하회전 구동부(143) 및 좌우회전 구동부(144)를 공유하여 해당 광반사 부재(110)와 동일한 움직임을 가지게 되는 태양광 반사기(200)와, 상기 태양광 반사기(200)로부터 반사되어 입사되는 빛을 집광하여 에너지를 수집할 수 있는 반사 타겟(300)을 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 5, the energy collection device according to an embodiment of the present invention includes a solar tracking device, a vertical rotation drive unit 143, and a horizontal rotation drive unit configured to correct the attitude of the
여기에서 상기 태양광 추적 장치는 상술한 광반사 부재(110)와 태양광 센서(120)와 추적 구동 수단(140)을 포함하여 구성된다. Here, the solar tracking device includes the above-described
그리고 상기 반사 타겟(300)은 집광되는 햇빛을 이용하여 에너지를 수집할 수 있는 집광 수단으로서, 상기 태양광 반사기(200)로부터 반사되는 빛의 목적지로 설정된다. 이러한 반사 타겟(300)은 증기 발생 수단, 열 흡수기, 히트 엔진 등 다양한 형태일 수 있으며, 집광되는 햇빛을 이용해 에너지를 수집할 수 있다면 그 형태적 구조적 제한은 없다. The
즉, 상기 태양광 반사기(200)는 반사 타겟(300)으로 빛을 반사하도록 상기 상하회전 구동부(143) 및 좌우회전 구동부(144)에 설치되며, 상기 광반사 부재(110) 역시 반사 타겟(300)으로 빛을 반사하도록 동일한 상하회전 구동부(143) 및 좌우회전 구동부(144)에 설치됨으로써 결과적으로 상기 태양광 반사기(200)와 광반사 부재(110)는 동일한 상하회전 구동부(143) 및 좌우회전 구동부(144)를 공유하게 되는 것이다. That is, the
여기에서 도 5에서는 상기 광반사 부재(110)에 대하여 별도의 반사 타겟(도시 않음)이 설치된 예를 보여주고 있으며, 이러한 경우라도 해당 광반사 부재(110)의 자세에 대한 초기 설정을 조절함으로써 태양의 움직임에 따른 동일한 자세 보정이 상기 태양광 반사기(200)와 광반사 부재(110)에 함께 적용될 수 있다. Here, FIG. 5 shows an example in which a separate reflective target (not shown) is installed for the
이 같은 구성을 가진 에너지 수집 장치의 운영 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. Referring to the operation method of the energy collection device having such a configuration as follows.
우선, 초기 설정으로서 상기 광반사 부재(110)에서 반사되는 빛은 상기 반사 타겟(300)을 향하도록 셋팅되고 해당 광 경로에는 상기 태양광 센서(120)가 위치되게 된다. 또한 상기 태양광 반사기(200)에서 반사되는 빛 역시 상기 반사 타겟(300)을 향하도록 셋팅된다. First, as the initial setting, the light reflected by the
여기에서 상기 태양광 반사기(200)와 광반사 부재(110)는 동일한 상하회전 구동부(143) 및 좌우회전 구동부(144)에 함께 설치되어 상하회전 및 좌우회전이 동일하게 이루어지게 된다. Here, the
이후, 상기 추적 구동 수단(140)에서는 전압 감지부(141)를 통해 상기 태양광 센서(120)의 사상 영역(121)과 이탈 영역(122)에 있는 태양전지들에서 전기에너지가 발생하였는지 여부를 감시하게 된다. Thereafter, the
그리고 태양광 센서(120)의 이탈 영역(122)에 있는 태양전지들 중 하나에서 전기에너지가 발생하는 경우, 상기 추적 구동 수단(140)의 자세 판단 및 제어부(142)는 전기에너지가 발생된 태양전지의 위치를 참조해 좌우회전 보정값 또는 상하회전 보정값을 포함하는 자세 보정값을 생성한다. And when electrical energy is generated in one of the solar cells in the
이렇게 생성된 자세 보정값은 상기 상하회전 구동부(143) 또는 좌우회전 구동부(144)에 전달되며, 상하회전 구동부(143) 또는 좌우회전 구동부(144)는 광반사 부재(110)를 상하회전 또는 좌우회전시킴으로써 이탈치에 따른 광반사 부재(110) 및 태양광 반사기(200)의 자세 보정을 실시함으로서 태양의 현재 위치에 따른 광반사 부재(110) 및 태양광 반사기(200)의 자세 보정이 이루어지며, 결과적으로 해당 광반사 부재(110)와 태양광 반사기(200)는 태양의 위치 변화에 관계없이 지속적으로 반사 타겟(300)을 향해 태양광을 반사시킬 수 있게 된다.
The posture correction value generated as described above is transmitted to the vertical rotation driver 143 or the horizontal rotation driver 144, and the vertical rotation driver 143 or the horizontal rotation driver 144 rotates the
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 수집 장치는 태양광 추적 장치와 독립된 형태로서, 태양광을 반사 타겟(300)에 집속시키는 태양광 반사기(200)가 태양광 추적 장치의 광반사 부재(110)와 독립되게 구성됨으로서 대형 시스템 설비로서 제작될 수 있는 독립형으로 이루어질 수 있다(도 6 참조). In addition, the energy collection device according to another embodiment of the present invention is independent of the solar tracking device, the
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 수집 장치를 설명하기 위한 도면이다. 6 is a view for explaining an energy collection device according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 수집 장치는 태양광 추적 장치와, 상기 태양광 추적 장치의 자세 판단 및 제어부(142)로부터 자세 보정값을 받아 자체 상하회전 구동부(243) 및 좌우회전 구동부(244)를 통해 자세 제어를 실시하게 되는 태양광 반사기(200)와, 상기 태양광 반사기(200)로부터 반사되어 입사되는 빛을 집광하여 에너지를 수집할 수 있는 반사 타겟(300)을 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 6, the energy collection device according to another embodiment of the present invention receives a solar tracking device and a posture correction value from the attitude determination and
여기에서 상기 태양광 추적 장치는 상술한 광반사 부재(110)와 태양광 센서(120)와 추적 구동 수단(140)을 포함하여 구성된다. Here, the solar tracking device includes the above-described
그리고 상기 반사 타겟(300)은 집광되는 햇빛을 이용하여 에너지를 수집할 수 있는 집광 수단으로서, 상기 태양광 반사기(200)로부터 반사되는 빛의 목적지로 설정된다. 이러한 반사 타겟(300)은 증기 발생 수단, 열 흡수기, 히트 엔진 등 다양한 형태일 수 있으며, 집광되는 햇빛을 이용해 에너지를 수집할 수 있다면 그 형태적 구조적 제한은 없다. The
즉, 상기 태양광 반사기(200)는 반사 타겟(300)으로 빛을 반사하도록 별도의 상하회전 구동부(243) 및 좌우회전 구동부(244)에 설치되며, 상기 광반사 부재(110) 역시 반사 타겟(300)으로 빛을 반사하도록 상하회전 구동부(143) 및 좌우회전 구동부(144)에 설치됨으로써 결과적으로 상기 태양광 반사기(200)와 광반사 부재(110)는 서로 다른 상하회전 구동부 및 좌우회전 구동부를 갖게 되는 것이다. That is, the
여기에서 도 6에서는 상기 광반사 부재(110)에 대하여 별도의 반사 타겟(도시 않음)이 설치된 예를 보여주고 있으며, 이러한 경우라도 해당 광반사 부재(110)의 자세에 대한 초기 설정을 조절함으로써 태양의 움직임에 따른 동일한 자세 보정이 상기 태양광 반사기(200)와 광반사 부재(110)에 함께 적용될 수 있다. Here, FIG. 6 shows an example in which a separate reflective target (not shown) is installed for the
이때, 상술한 태양광 센서(120), 추적 구동 수단(140) 및 광반사 부재(110)를 포함하는 태양광 추적 장치는 비, 눈, 바람 등의 외부 환경에 영향을 받지 않고 정확한 태양 위치 추적이 가능하도록 별도의 투명한 보호 부재(150)에 내장되게 할 수 있다. At this time, the solar tracking device including the
이 같은 구성을 가진 에너지 수집 장치의 운영 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. Referring to the operation method of the energy collection device having such a configuration as follows.
우선, 초기 설정으로서 상기 광반사 부재(110)에서 반사되는 빛은 상기 반사 타겟(300)을 향하도록 셋팅되고 해당 광 경로에는 상기 태양광 센서(120)가 위치되게 된다. 또한 상기 태양광 반사기(200)에서 반사되는 빛 역시 상기 반사 타겟(300)을 향하도록 셋팅된다. First, as the initial setting, the light reflected by the
여기에서 상기 태양광 반사기(200)와 광반사 부재(110)는 서로 다른 상하회전 구동부 및 좌우회전 구동부에 설치되어 상하회전 및 좌우회전이 개별적으로 이루어지게 된다. Herein, the
이후, 상기 추적 구동 수단(140)에서는 전압 감지부(141)를 통해 상기 태양광 센서(120)의 사상 영역(121)과 이탈 영역(122)에 있는 태양전지들에서 전기에너지가 발생하였는지 여부를 감시하게 된다. Thereafter, the
그리고 태양광 센서(120)의 이탈 영역(122)에 있는 태양전지들 중 하나에서 전기에너지가 발생하는 경우, 상기 추적 구동 수단(140)의 자세 판단 및 제어부(142)는 전기에너지가 발생된 태양전지의 위치를 참조해 좌우회전 보정값 또는 상하회전 보정값을 포함하는 자세 보정값을 생성한다. And when electrical energy is generated in one of the solar cells in the
이렇게 생성된 자세 보정값은 상기 상하회전 구동부(143) 또는 좌우회전 구동부(144)에 전달되며, 상하회전 구동부(143) 또는 좌우회전 구동부(144)는 광반사 부재(110)를 상하회전 또는 좌우회전시킴으로써 이탈치에 따른 광반사 부재(110)의 자세 보정을 실시하게 된다. 그리고 이와 동시에 상기 자세 판단 및 제어부(142)에서 생성되는 자세 보정값을 공유하게 되는 상기 상하회전 구동부(243) 및 좌우회전 구동부(244) 역시 동일한 자세 보정을 상기 태양광 반사기(200)에 대하여 실시함으로써 결과적으로 해당 광반사 부재(110)와 태양광 반사기(200)는 태양의 위치 변화에 관계없이 지속적으로 반사 타겟(300)을 향해 태양광을 반사시킬 수 있게 된다. The posture correction value generated as described above is transmitted to the vertical rotation driver 143 or the horizontal rotation driver 144, and the vertical rotation driver 143 or the horizontal rotation driver 144 rotates the
여기에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 수집 장치는 대단위 면적에 많은 수의 태양광 반사기(200)가 설치되는 대형 시스템 설비에 적합하며, 이 경우 다수의 태양광 반사기(200)가 동일한 상하회전 구동부(243) 및 좌우회전 구동부(244)를 공유하도록 하거나, 다수의 태양광 반사기(200)들이 각각 개별적인 상하회전 구동부(243) 및 좌우회전 구동부(244)를 가지도록 할 수 있다. 물론 이 경우에도 각 상하회전 구동부(243) 및 좌우회전 구동부(244)는 상기 태양광 추적 장치에서 전달되는 자세 보정값을 공유하여 태양의 위치 변화에 따른 자세 보정을 실시하게 된다.
Here, the energy collection device according to another embodiment of the present invention is suitable for a large system installation in which a large number of
이상과 같이 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
As described above, an optimal embodiment has been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms have been employed herein, they are used for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
100 : 태양광 추적 장치 110 : 광반사 부재
120 : 태양광 센서 121 : 사상 영역
122 : 이탈 영역 140 : 추적 구동 수단
141 : 감지부 142 : 자세 판단 및 제어부
143 : 상하회전 구동부 144 : 좌우회전 구동부
145 : 전원부 150 : 보호 부재
200 : 태양광 반사기 300 : 반사 타겟100: solar tracking device 110: light reflection member
120: solar sensor 121: the dead zone
122: departure area 140: tracking drive means
141: detection unit 142: attitude determination and control unit
143: vertical rotation drive unit 144: left and right rotation drive unit
145: power supply 150: protective member
200: solar reflector 300: reflective target
Claims (8)
적어도 둘 이상의 태양전지로 구성되며, 상기 광반사 부재로부터 반사된 빛이 입사되는 태양광 센서; 및
상기 태양광 센서의 각 태양전지에 대하여 전기에너지 발생 여부를 검출하여 빛의 입사 위치에 따라 태양의 위치 변화를 인식하고 인식된 태양의 위치 변화에 따라 상기 광반사 부재의 자세를 보정하는 추적 구동 수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 장치.
A light reflecting member for reflecting sunlight;
A solar sensor comprising at least two solar cells and receiving light reflected from the light reflecting member; And
Tracking drive means for detecting the occurrence of electrical energy for each solar cell of the solar sensor to recognize the change in the position of the sun according to the incident position of light and to correct the attitude of the light reflecting member in accordance with the recognized position change of the sun ; Photovoltaic tracking device comprising a.
상기 태양광 센서는,
중심 부위에 위치되며 태양전지로 이루어지는 사상 영역; 및
상기 사상 영역을 중심으로 주변에 배치되는 적어도 하나 이상의 태양전지로 이루어지는 이탈 영역; 을 포함하며,
상기 추적 구동 수단은 상기 광반사 부재에서 반사되어 태양광 센서로 입사되는 빛이 이탈 영역에 도달하면 해당 이탈 영역 내 태양전지의 전기에너지 발생을 검출해 태양의 위치 변화를 감지하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 장치.
The method of claim 1,
The solar sensor,
A mapping region located at the center of the solar cell; And
A departure region including at least one solar cell disposed around the finishing region; / RTI >
The tracking driving means detects the change in the position of the sun by detecting the generation of electrical energy of the solar cell in the departure area when the light reflected by the light reflecting member and incident to the solar sensor reaches the departure area. Optical tracking device.
상기 추적 구동 수단은,
상기 태양광 센서의 사상 영역 및 이탈 영역에 있는 각 태양전지의 전기에너지 발생 여부를 감지하는 감지부;
상기 감지부의 감지결과에 따라 태양의 위치변화 여부를 판별하고 해당 광반사 부재에 필요한 자세 보정값을 산출하는 자세 판단 및 제어부;
상기 자세 판단 및 제어부의 자세 보정값에 의한 제어에 따라 상기 광반사 부재의 자세를 보정하는 상하회전 구동부 및 좌우회전 구동부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 장치.
The method of claim 2,
The tracking drive means,
A detector configured to detect whether electrical energy is generated in each solar cell in a mapping area and a departure area of the solar sensor;
A posture determination and control unit for determining whether the position of the sun changes according to the detection result of the detection unit and calculating a posture correction value required for the light reflection member;
A vertical rotation driver and a horizontal rotation driver to correct the attitude of the light reflection member according to the attitude determination and the control by the attitude correction value of the controller; Photovoltaic tracking device comprising a.
(b) 상기 태양광 센서의 각 태양전지에 대하여 전기에너지 발생 여부를 검출하여 빛의 입사 위치에 따라 태양의 위치 변화를 인식하는 단계; 및
(c) 인식된 태양의 위치 변화에 따라 상기 광반사 부재의 자세를 보정시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 방법.
(a) reflecting the sunlight from the light reflection member and incident it into the solar sensor composed of at least two solar cells;
(b) detecting a change in position of the sun according to the incident position of light by detecting whether or not electric energy is generated for each solar cell of the solar sensor; And
(c) correcting the attitude of the light reflecting member in accordance with the recognized change in position of the sun; Photovoltaic tracking method comprising a.
상기 태양광 센서는 중심 부위에 위치되며 태양전지로 이루어지는 사상 영역과 상기 사상 영역을 중심으로 주변에 배치되는 적어도 하나 이상의 태양전지로 이루어지는 이탈 영역을 포함하며,
상기 (b) 단계는 상기 광반사 부재에서 반사되어 태양광 센서로 입사되는 빛이 이탈 영역에 도달하면 해당 이탈 영역 내 태양전지의 전기에너지 발생을 검출해 태양의 위치 변화를 감지하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 방법.
5. The method of claim 4,
The photovoltaic sensor is located at a central portion and includes a mapping region consisting of a solar cell and a departure region composed of at least one solar cell disposed around the mapping region.
In the step (b), when the light reflected from the light reflecting member and incident to the photovoltaic sensor reaches the departure region, the position change of the sun is detected by detecting the generation of electrical energy of the solar cell in the departure region. Solar tracking method.
상기 (c) 단계는 감지된 태양의 위치 변화에 따라 광반사 부재에 필요한 자세 보정값을 산출하고, 자세 보정값에 따라 상기 광반사 부재의 자세를 상하회전 또는 좌우회전시켜 보정하는 것을 특징으로 하는 태양광 추적 방법.
6. The method of claim 5,
In the step (c), a posture correction value necessary for the light reflection member is calculated according to the detected position change of the sun, and the posture of the light reflection member is rotated up and down or left and right according to the posture correction value. Solar tracking method.
상기 태양광 추적 장치의 추적 구동 수단을 통한 광반사 부재의 자세 보정과 연동하여 자세 보정됨으로써 태양광을 반사시키는 적어도 하나 이상의 태양광 반사기; 및
상기 태양광 반사기로부터 반사되는 빛을 집광하는 반사 타겟; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 수집 장치.
The solar tracking device of any one of claims 1 to 3;
At least one solar reflector reflecting sunlight by posture correction in conjunction with posture correction of the light reflection member through the tracking driving means of the solar tracking device; And
A reflection target for collecting light reflected from the solar reflector; Energy collection device comprising a.
상기 태양광 추적 방법을 통해 실시되는 광반사 부재에 대한 자세 보정과 연동하여 태양광 반사기를 자세 보정시켜 반사되는 빛을 반사 타켓에 집광시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 수집 장치의 운영 방법.
The solar tracking method according to any one of claims 4 to 6; And
Condensing the reflected light onto a reflective target by correcting the attitude of the solar reflector in association with the posture correction of the light reflection member performed through the solar tracking method; Operating method of the energy collection device comprising a.
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