KR20140009631A - 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 풍력발전과 태양광발전을 복합으로 발전하며, 발전된 전기를 축전지에 충전하여 선박의 추진동력으로 사용하고, 축전지의 전압이 저전압 상태일 경우 선박에 장착 되어있는 디젤발전기가 자동으로 작동되어 축전지의 부족한 전력을 충전하여 선박의 추진동력 및 부하전기 공급을 원활하게 할 수 있는 풍력발전, 태양광발전, 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치에 관한 것이다.
본 발명의 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치는 희토류 금속성 영구자석을 이용한 다극형 동기발전기를 갖고, 가변속방식으로 운전되는 풍력발전부; 상기 풍력발전부와 연계되고 DC Link로 통합되어 발전하는 태양광발전부; 상기 풍력발전부 및 상기 태양광발전부에 의해 충전되는 축전지; 상기 태양광발전부와 상기 축전지 사이에 구비되며, 상기 축전지의 만충전시 사용되는 1차 더미부하; 상기 풍력발전부 및 상기 축전지 사이에 구비되며, 상기 1차 더미부하의 동작에도 상기 축전지의 전압 상승시 사용되는 2차 더미부하; 상기 1차 및 2차 더미부하를 전원제어방식으로 제어하는 PLC; 및 상기 풍력발전부 및 태양광발전부의 발전량 부족으로 상기 축전지의 전원이 소정의 저전압 이하시 발전하는 디젤발전부를 포함하여 이루어짐에 기술적 특징이 있다.
따라서, 본 발명의 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치는 풍력발전과 태양광발전을 연계 복합하여 설치하고, 축전지의 전원에 따라 디젤발전기를 자동으로 가동 및 정지할 수 있게 하며, 전원제어방식에 의한 더 미부하를 설치하여 발전된 에너지의 손실을 최소화함으로써, 하이브리드선박에 전기를 공급하여 선박의 추진동력 및 부하전기를 사용하여, 선박용 유류사용을 최소화하고, 태양광, 풍력 복합 시스템 이외에도 연료전지, 수소연료 등과도 복합발전이 가능하여 타 에너지원과의 응용기술 개발에 기여할 수 있으며, 종래의 디젤엔진을 이용하는 선박의 추진동력 및 부하전기사용에 비해 탁월한 경제성을 보장 받을 수 있고, 새로운 대체에너지의 부각을 확립할 수 있다.
복합발전, 풍력, 태양광, 디젤, 하이브리드선박.
Description
도 1은 본 발명에 따른 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치의 전체구성도.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드선박 복합발전장치의 블럭도.
도 3은 본 발명에 따른 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치의 회로도.
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드선박 복합발전장치의 모니터링 구성도.
본 발명은 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 풍력발전과 태양광발전을 복합으로 발전하며, 발전된 전기를 축전지에 충전하여 선박의 추진동력 및 부하전원으로 사용하고, 축전지의 전압이 저전압 상태일 경우 디젤엔진의 발전기가 자동으로 작동되어 축전지의 부족한 전력을 충전하여 선박의 추진동력을 원활하게 할 수 있는 풍력발전, 태양광발전, 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치에 관한 것이다.
종래에는 선박의 추진동력으로는 디젤엔진을 사용하여 스크류를 회전시켜 선박을 추진 시켜 으며 최근에는 에어포켓을 사용하여 추진시키는 선박도 있으며, 앞으로 전자기 추진선도 출시된다.
또한, 현재의 선박에서 사용하는 디젤엔진은 항해 시 소음 및 진동이 발생하는 문제점과 선박이 엔진기관고장으로 인하여 해양오염 및 선박이 바다에 표류하는 등의 심각한 문제점이 있다.
또한, 계속되는 유가상승으로 인하여 선박을 이용하여 조업이나 생업에 경제성을 상실하고 있는 실정이다.
과거에 국내외에서 태양광발전을 이용하여 선박에 추진동력 및 부하전원으로 사용하였지만 기술이 제대로 확립되지 않은 상태이므로 결국 제대로 운전을 하지 못한 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 풍력발전과 태양광발전을 연계 복합하여 설치하고, 축전지의 전원에 따라 디젤엔진의 발전기를 자동으로 가동 및 정지할 수 있게 하며, 전원제어방식에 의한 더미부하를 설치하여 발전된 에너지의 손실을 최소화함으로써, 선박의 추진동력 및 선박에 사용하는 전기를 공급하여, 선박을 시용하는 어민사업을 극대화 하고, 태양광, 풍력 복합 시스템 이외에도 연료전지, 수소전지 등과도 복합발전이 가능하여 타 에너지원과의 응용기술 개발에 기여할 수 있으며, 종래의 풍력발전과 디젤발전 또는 태양광발전과 디젤발전에 비해 탁월한 경제성을 보장 받을 수 있고, 새로운 대체에너지의 부각을 확립할 수 있도록 하는 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 희토류 금속성 영구자석을 이용한 다극형 동기발전기를 갖고, 가변속방식으로 운전되는 풍력발전부; 상기 풍력발전부와 연계되고 DC Link로 통합되어 발전하는 태양광발전부; 상기 풍력발전부 및 상기 태양광발전부에 의해 충전되는 축전지; 상기 태양광발전부와 상기 축전지 사이에 구비되며, 상기 축전지의 만충전시 사용되는 1차 더미부하; 상기 풍력발전부 및 상기 축전지 사이에 구비되며, 상기 1차 더미부하의 동작에도 상기 축전지의 전압 상승시 사용되는 2차 더미부하; 상기 1차 및 2차 더미부하를 전원제어방식으로 제어하는 PLC; 및 상기 풍력발전부 및 태양광발전부의 발전량 부족으로 상기 축전지의 전원이 소정의 저전압 이하시 발전하는 디젤엔진을 이용한 발전부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치에 의해 달성된다.
본 발명은, 풍력발전은 전류제어방식 태양광발전은 전원제어방식으로 축전지에 발전된 전기를 충전한다. 그리고 축전지에 충전된 직류전원은 직류전동기를 이용하여 스크류에 전달하여 선박을 추진한다. 또한, 축전지에 충전된 직류전원을 전력변환장치를 이용하여 교류전원으로 변환하여 선박에 전기를 공급하는 기능을 한다. 풍력발전의 기능과 태양광발전의 기능을 복합해서 발전하는 장치로서 풍력발전의 발전된 교류전기를 직류전기로 변환하는 정류기능을 갖추고 있다. 발전기의 이 상유무시 수동으로 풍력발전기의 회전을 정지시키는 수동정지 1차 기능을 가지며, 매우 강한 바람(초속 22m이상)시에는 자동으로 풍력발전의 회전을 정지시킨다. 이때 풍력발전의 회전을 정지시키는 전원은 별도의 독립전원과 콘트롤러의 전원으로 구성되어야 한다. 풍력발전기 시스템의 이상으로 인하여 콘트롤러의 전원이 꺼졌을 때를 대비해서 별도의 독립 전원을 구성하는 것이다. 왜냐 하면 풍력발전의 회전은 무한대로 돌려서는 큰 사고를 유발할 수 있으므로 항상 풍력발전의 회전을 정지시킬 수 있는 준비가 되어 있어야 하며, 회전을 정지시키는 독립전원과 콘트롤러의 전원에 문제가 발생시에 풍력발전의 회전을 정지시킬 수 있는 수동정지 2차 기능이 있어야 한다. 또한 풍력발전기의 날개형태는 프로펠라형이 아닌 원통형풍력발전기 사보니우스형을 설치하여 선박의 흔들림이나 풍향에 관계없이 전기를 발전하는 풍력발전기와 태양전지를 이용해 전기를 발전하는 태양광발전을 복합해서 선박의 추진동력 및 선박에 부하전기를 공급한다.
상기된 목적을 달성하기 위해 본 발명은 더미부하(축전지가 만 충전이 되면 발전된 전기는 더미부하로 방출되어 축전지의 과 충전을 예방하는 기능)를 1차와 2차로 구분해서 구성하였다. 상기 만 충전이란 축전지의 충전이 완료된 상태를 일컫는다. 전류제어 및 전압제어방식으로 풍력발전의 전류와 태양광발전의 전류를 연계해서 축전지에 충전하며 축전지의 전압이 만 충전이 되면 태양광발전용량 이상의 1차 더미부하로 전류를 분산한다. 1차 더미부하로 부하를 공급하는 중에 축전지 전압이 상승하면 풍력발전용량 이상의 2차 더미부하로 전류를 공급한다. 더미부하는 수중펌프나, 히팅시설을 이용하면 경제적인 수단이 된다. 즉, 선박에서 축전지의 만 충전 시 버려지는 전기를 이용하여 수중펌프 또는 히팅시설을 설치하여 사용함으로써 경제성 있는 대체에너지의 효과를 극대화할 수 있다.
또한, 축전지의 저전압시 전력변환장치의 작동신호에 따라 디젤엔진의 발전기가 자동으로 발전하여 디젤발전기의 교류전원을 직류전원으로 정류하여 축전지에 충전한다. 디젤발전기의 가동은 임의로 시간을 설정해서 설정시간 후 자동으로 정지될 수 도 있다. 풍력발전과 태양광발전의 전류가 공급되면 자동으로 디젤발전기의 작동은 멈추어지므로 무인 동작이 가능한 발전시설을 실현할 수 있다.
또한, 기존 선박을 개조해서 사용하는 경우에는 축전지의 저전압시 자동으로 기동되는 선박엔진을 이용하여 전기 발전 및 선박의 추진동력인 스크류를 그대로 사용 하므로 효과적인 항해를 할 수 있는 것이다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치의 전체 구성도이다. 도 2는 본 고안에 따른 하이브리드선박 복합발전장치의 블록도 로서, 상기 도 1의 구성을 구체화한 것이다.
본 발명은 풍력발전부, 태양광발전부 및 디젤발전부로 구성된다. 풍력발전부는 희토류 금속성의 영구자석을 이용한 다극형 동기발전기를 채택하고, 운전 풍속 전 구간에 걸쳐 가변속(Variable) 운전 방식을 취한다. 또한, 풍력발전부는 컴퓨터로 제어하고, 희토류 금속 영구자석을 이용하므로 효율이 높고 안정성이 높으며 용 도가 광범위하다.
상기 풍력발전부의 발전전압은 A/C 380/220V이기 때문에 발전한 다음 정류 충전 이외에 정류를 통과하지 않고 직접 물 펌프의 용수 작업 등을 실시할 수 있다. 상기 풍력발전부는 항구 불변한 전압하에 작업 빈도가 30∼70Hz일 때 풍력터빈, 발전기, 물 펌프(전동기 포함)의 전체 효율이 36％ 이상이므로 보통 풍력 인수기계의 최고 총 효율인 10∼12％보다 3배 정도 높아 충분한 상품적 가치를 갖는다. 본 발명의 풍력발전부는 무감속기 풍력 터빈 축으로 직접 시동시켜 안정성이 높다.
상기 풍력발전부는 풍력 터빈과 발전기의 직접결합 방식을 이용해서 증속기 고장 및 기어오일을 교체하거나 기어오일 누수의 문제점 및 증속기를 수리하는 문제점 등에서 탈피하여 기기장치의 안전성을 높였다.
상기 풍력발전부를 설계할 때 자성자료의 자력감퇴를 피하기 위해 가격이 저렴하며 성능이 우수한 희토류 금속 자성재료를 사용한다. 희토류 금속 자성재료의 산화 및 자성재료의 탈락을 막기 위해서는 밀봉구조 및 공예기술처리를 해야 한다. 낮은 풍속으로 시동하고 발전 및 전력 공급을 확보하기 위해 발전기는 50개 극, 147개 홈(슬롯)의 구조를 사용한다. 이런 경우 시동문제를 잘 해결할 수 있다. 실험에 의하면 시동 저항력 모멘트가 2.5kg·M이고 풍속이 3∼3.5m/s일 때 시동이 가능하고 4m/s일 때 전기발전이 가능하다.
상기 풍력발전부는 컴퓨터 제어방법을 이용하여 안전 설정 풍속을 초과할 때 기계의 안전을 보장하기 위해 공기 압축 및 전자결합의 제동방법을 이용했다. 속도제한 시스템과 3가지 조합보호 시스템을 조성하여 안정성을 더욱 확보한다.
일반적으로 풍력터빈의 우화설계는 기동의 우화설계를 말하는 것이다. 그리고 우화 단축 조건은 항상 CP(풍력발전기 날개의 동력개수)의 최대화만 추구하여 CP 곡선의 양상과 정합특성의 영향을 고려하지 않지만 실제로는 곡선의 양상은 매우 중요한 것이다. 풍력터빈의 설계에서 우선 고려해야 하는 것은 넓은 작업 속도비율 범위이다. 최대한의 기동 효율을 보장하는 전제하에 주로 CP 곡선의 정상부분이 넓고 평탄한 것을 추구한다. 이렇게 하면 풍력터빈과 전동기의 적절한 정합을 보장할 수 있게 된다. 그리고 전동기를 돌리는 속도에 대한 요구를 덜 하고 생산에도 편리하다. 자성재료가 고장이 나도 전체 유니트에 대해 큰 영향을 미치지 않는다. 본 발명의 풍력발전부는 주로 아래 설명과 같이 이루어진다.
상기 풍력발전부의 날개로는 분리 완만 등의 장점을 가지고 있는 NACA632-615 유형을 이용할 수 있다. 최적한 현장과 설치각도를 보면, 설계할 때 단순히 컴퓨터를 통해 CP 최대값을 가정하여 현장의 분포 및 설치각도의 분포를 계산하는 것이 아니라 컴퓨터로 숫자 가정실험을 행하여 인위적으로 현장과 설치각도를 변화시키며 설치각도가 가능하도록 선형분포하며 날개 평면 모양이 제형이어야 하고 이렇게 하면 공예성을 겸하여 고려해서 제조하기에도 편리하고 높은 CP 값을 얻을 수 있어서 만족스러운 시동 특성을 얻는다.
풍력터빈을 더 안전하게 발전하기 위해서 원통의 날개 사보니우스형이 바람직하다. 제조과정에서 중량, 중심위치 및 설치치수만을 요구하면(즉, 풍력터빈에 대한 정태형평을 하는 것과 같다), 제조하기에 매우 편리하다.
날개를 다층목재접착 및 유리섬유를 이용하여 제작하면 기후에 의해 변형하 지도 않고 마모에 잘 견딜 수 있으며, 가격이 저렴하여 광범위하게 사용될 수 있다.
상기 풍력발전부는 실속 제어를 택하기 때문에 날개실속 후 와류를 형성하여 마지막 부분의 공기분류가 날개에 대해서 강력한 진동을 형성하기 때문에 날개의 더 나은 강(强)도와 강(鋼)도를 요한다. 본 풍력발전부의 1단계 자동진동 빈도는 외력의 강력한 진동빈도보다 높다.
상기 풍력발전부의 기둥 구조는 지선이 없는 무선 독립식이다. 공진속도가 풍력기계가 발전할 때의 회전하는 속도보다 낮을 경우 1단계 진동한다. 한편, 2단계 진동은 정상 작업 속도보다 많이 높기 때문에 공진의 유연성 기둥구조가 필요하다. 그렇지 않으면 예측할 수 없는 파멸적인 결과를 나을지도 모른다. 상기 풍력발전부의 구조는 1단계의 자동 진동빈도가 9.8Hz 정도다. 풍력 발전기가 시동한 다음 짧은 시간에 바로 이 빈도를 초과할 수 있다. 그리고 속도가 240rpm/min일 때도 안전하게 운행할 수 있고 불량진동현상이 나타나지 않으며 2단계에 도달하지 않는다.
상기 풍력발전부의 발전기는 영구자석발전기이며 50개 극과 147개 홈(슬롯)이 있고, 바람에 의해 브레이드 회전 후 발전된 전기는 수중펌프 또는 정류 후 축전지에 충전한다. 보편적으로 사용하는 수중펌프가 대부분 비동기발전기이다. 비동기발전기는 빈도와 속도를 변화하는 경우에도 작업할 수 있는 것이다. 고층 건물의 급수에 이 방법을 사용하고 있다. 이론적으로 보면 2Hz이면 가동 가능하다. 영구자석발전기를 제조 완성한 다음 1～60Hz의 비동기발전기를 시동할 수 있으며, 정류 후 축전지의 충전에 사용된다. 현장의 실험을 통해서 다음과 같은 결과를 얻었다.
운전 상황은 풍속이 3.5m/sec 때 바로 발전기를 시동할 수 있고 발전할 수 있으며, 4m/sec 시 빈도가 바로 60Hz, 380V에 달할 수 있다. 본 실험은 풍속 18m/sec 까지 실시했다. 풍력 발전기의 최고 회전 속도가 240rpm/min 이다. 제동시스템도 안전하게 정지될 수 있었다. 발전기 자체가 소음이 크게 없으며 운행구간에서 불량 진동현상도 없었다. 파형으로 보면 발전 품질이 좋다는 것을 알 수 있다.
상기 풍력발전부는 전동 방향조절을 이용하며 방향조절 전동기 규격이 500이며 감속 비례는 256×90=23,040이다. 그리고 바람방향 조절시스템이 풍력터빈 축과 10도 내외를 벗어나지 않는다.
발전 효율은 실제 측량에 의하여 풍력발전 시스템의 풍력 에너지 이용비율이 0.41, 9.2kw이고 125T 수중펌프의 효율이 0.76∼0.82이고 총 효율이 0.25를 초과한다. 정류후 축전지의 충전 효율이 일반 풍력 발전설비의 효율보다 상당히 높기 때문에 풍력 에너지를 충분히 이용할 수 있다.
상기 풍력발전부의 회전을 정지시키는 기능으로는 공기의 압력과 유압을 이용한 에어브레이크와 풍력발전에서 발전되는 전기를 한선으로 모아(쇼트시키는 방법) 정지시키는 두가지 기능이 있다. 에어브레이크는 수동과 자동으로 동작된다. 수동시에는 정지버튼을 누르면 에어브레이크가 작동되어 풍력발전의 회전을 정지시킨다. 자동시에는 바람의 속도가 22m/sec 이상일 경우 풍력발전기에서 발전되는 전기의 주파수가 일정한 주파수를 초과하여 에어브레이크에 의해 자동으로 풍력발전의 회전이 정지된다. 상기 에어브레이크의 전원고장으로 인하여 작동이 불가할 경우를 대비하여 별도의 독립 전원을 사용하여 쇼트(short) 시킴으로써, 풍력발전기 의 회전을 정지시킬 수 있다.
본 발명은 풍력발전전류와 태양광발전전류를 연계해서 복합발전된 직류전기를 축전지에 충전한다. 첫 번째 발전은 풍력발전이며, 두 번째로는 태양광발전을 연결한다. 태양광발전부 및 풍력발전부와 축전지 사이에 1차 더미부하와 2차 더미부하를 구성하며, 이 더미부하를 컨트롤하는 기능은 PLC(Programmable Logic Controller)2에서 하며, 제어방식은 전원제어방식을 선택한다. PLC은 축전지의 전원을 감시하는 기능으로서 축전지의 전압이 만 충전 시에 1차 더미부하로 전류를 분산하는 기능을 하며 1차 더미부하로 부하를 공급하는 중에 축전지전압이 상승하면 2차 더미부하로 부하를 공급할 수 있는 기능을 갖게 된다. 그러므로 일반적으로 태양광발전부와 1차 더미부하의 용량을 같게 하고, 풍력발전부와 2차 더미부하의 용량을 같게 설치함을 원칙으로 한다. 즉, 축전지의 전원을 측정하여 축전지전원이 만 충전 시에 더미부하로 전기를 분산하여 축전지의 과 충전을 방지하는 전원제어방식의 기능을 함으로써, 1차 더미부하의 전력소비용량은 태양광발전시설 용량 이상의 부하를 가져야 하며, 2차 더미부하의 전력소비용량은 풍력발전시설 용량 이상의 부하를 가져야 한다.
풍력, 태양광, 디젤 복합발전의 축전지 시설 전원이 설정된 전원으로 만 충전되면 도 2(복합발전장치 블럭도)의 PLC에 의해 풍력발전과 태양광발전에서 발전된 전력은 1차 더미부하(직류전원)로 송전되며, 1차 더미부하 동작 시 계속되는 풍력발전과 태양광발전으로 인하여 시설된 축전지 전원이 만 충전 설정전원보다 20V 이상 상승되면 2차 더미부하(교류전원)로 전원이 송전되어 축전지의 과 충전을 방 지한다.
풍력발전과 태양광발전에서 발전된 전류를 충전하는 축전지의 만 충전 전원을 설정하는데, 이는 축전지 내의 황산의 비중에 의해 결정된다. 축전지의 종류에 따라 만 충전의 비중은 조금씩 다르지만 만 충전의 비중은 1.215/25℃∼1.280/25℃(허용오차 ±0.001)이며, 온도에 따른 비중의 변화는 1℃마다 0.0007의 차이가 있으며 온도와 비중은 반비례한다. 그리고 비중이 상승하면 축전지의 전원이 상승한다. 축전지의 비중이 1.215/25℃∼1.280/25℃일 경우 12V 축전지의 만충전 전원은 14.4V가 되며 2V의 만충전 전원은 2.4V가 된다. 예를 들면 풍력, 태양광, 디젤 복합발전의 축전지 시설 전원이 D/C 220V일 때에는 12V 축전지를 18직렬 경우에는 259V로 설정하며, 2V 축전지를 110직렬 경우에는 264V로 설정하여 충전한다. 풍력발전부와 태양광발전부는 DC Link로 통합·공유하여 통합제어의 안정성 향상 및 제어구조의 일관성을 이룰 수 있다.
또한, 축전지의 저전압시 디젤발전부를 자동으로 작동시켜 디젤발전부의 교류전원을 직류전원으로 정류하여 축전지의 부족한 전류를 충전 후 자동으로 정지하며, 이러한 모든 기능은 자동으로 이루어진다.
일조량의 부족과 장기간의 미풍으로 인하여 태양광발전과 풍력발전의 부족으로 축전지의 전원이 저전압시에는 디젤발전부가 자동으로 기동하며, 디젤발전부의 교류전원이 직류전원으로 정류되어 축전지에 충전된다. 이때 디젤발전부에서 발전된 전류도 태양광발전부와 풍력발전부와 마찬가지로, DC Link로 통합되어 DC Link 공유로 통합제어에 의하여 연계복합하여 축전지에 전류를 충전한다. 디젤발전부는 저전압시 자동으로 기동되며 정지되는 기능으로서는 기동시간을 임의로 조절하는 타이머 스위치에 의해 정지하는 기능, 축전지의 전압을 측정해서 정지하는 기능, 풍력발전 및 태양광발전에서 전류가 발전되면 디젤발전기가 정지되는 기능 등으로 설정할 수 있다.
도 3은 상기 도 2에서 볼 수 있는 각 구성요소에 대한 회로도이다.
도 4에서 볼 수 있듯이, 중앙감시 장치를 설치하고 컴퓨터와 연결하여 모든 기능의 관한 이상 유무 및 현재 상태를 모니터링해서 발전용량 및 사용전력을 컴퓨터 기록 장치에 보관하여 관리자가 관리 및 필요시에 기록데이터를 볼 수 있다. 풍력발전, 태양광발전 및 디젤발전의 전압과 전류 및 작동시간과 전기사용량 등을 중앙 제어감시 장치에 연결하여 기기 내의 동작상태, 이상유무, 전기발전량, 전기부하량 등 모든 현황이 컴퓨터 모니터에 나타난다. 이 모든 현황을 기록 저장하는 중앙제어장치는 유무선 통신을 이용하여 원격제어 할 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치는 풍력발전과 태양광발전을 연계 복합하여 설치하고, 축전지의 전원에 따라 디젤발전기를 자동으로 가동 및 정지할 수 있게 하며, 전원제어방식에 의한 더 미부하를 설치하여 발전된 에너지의 손실을 최소화함으로써, 선박 추진동력 및 선박전원에 전기를 공급하여 어민의 편의와 유류절약 및 환경개선사업을 극대화 하고, 태양광, 풍력 복합 시스템 이외에도 연료전지, 수소전지 등과도 복합발전이 가능하여 타 에너지원과의 응용기술 개발에 기여할 수 있으며, 종래의 풍력발전과 디젤발전 또는 태양광발전과 디젤발전에 비해 탁월한 경제성을 보장 받을 수 있고, 새로운 대체에너지의 부각을 확립할 수 있다.
Claims (11)
- 희토류 금속성 영구자석을 이용한 다극형 동기발전기를 갖고, 가변속방식으로 운전되는 풍력발전부;상기 풍력발전부와 연계되고 DC Link로 통합되어 발전하는 태양광발전부;상기 풍력발전부 및 상기 태양광발전부에 의해 충전되는 축전지;상기 태양광발전부와 상기 축전지 사이에 구비되며, 상기 축전지의 만충전시 사용되는 1차 더미부하;상기 풍력발전부 및 상기 축전지 사이에 구비되며, 상기 1차 더미부하의 동작에도 상기 축전지의 전압 상승시 사용되는 2차 더미부하;상기 1차 및 2차 더미부하를 전원제어방식으로 제어하는 PLC; 및상기 풍력발전부 및 태양광발전부의 발전량 부족으로 상기 축전지의 전원이 소정의 저전압 이하시 발전하는 디젤발전부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 풍력발전 및 태양광발전으로 충전된 축전지의 전원으로 선박의 추진동력 및 선박의 전원으로 사용 중 축전지의 전원이 소정의 저전압시 자동으로 디젤발전부가 기동함을 특징으로 하는 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선 박 복합발전장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 풍력발전부의 기둥은 공진에 대해 유연한 구조를 갖고, 무선 독립식으로 이루어짐을 특징으로 하는 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 풍력발전부의 날개 형태는 선박의 구조상 원통형 사보니우스형의 형태를 특징으로 하는 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 풍력발전부는 날개의 회전을 정지시키기 위해 공압과 유압을 이용한 에어브레이크를 구비함을 특징으로 하는 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 에어브레이크의 고장시 발전되는 전기를 쇼트시켜 날개의 회전을 정지시키는 별도의 독립 전원을 더 구비함을 특징으로 하는 풍력, 태양광 및 디젤엔진 을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 1차 더미부하의 전력소비용량은 적어도 태양광발전용량 이상임을 특징으로 하는 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 2차 더미부하의 전력소비용량은 적어도 풍력발전용량 이상임을 특징으로 하는 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 축전지의 소정의 저전압시 상기 디젤발전부를 작동시키는 작동신호를 발생시키는 전력변환장치를 더 포함함을 특징으로 하는 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 디젤발전부는 가동시간을 임의로 설정하여 발전함을 특징으로 하는 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 디젤발전부는 상기 풍력발전부 및 태양광발전부가 발전되면 작동을 중지함을 특징으로 하는 풍력, 태양광 및 디젤엔진을 이용한 하이브리드선박 복합발전장치.
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