KR20140106649A - 낮은 바람 저항 자가 밸러스팅 광발전 모듈 장착 시스템 - Google Patents

낮은 바람 저항 자가 밸러스팅 광발전 모듈 장착 시스템 Download PDF

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데이비드 비 피어스
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누보선, 인크.
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Abstract

본 발명은 복수의 광발전 모듈을 포함하는 광발전 모듈 어레이를 포함하는, 광발전 모듈 어레이 장착 시스템을 제공한다. 복수의 광발전 모듈의 개별 광발전 모듈은 빛에 노출될 때 전기를 발생시키도록 구성되는 하나 이상의 광발전 전지를 포함할 수 있다. 시스템은 광발전 모듈 어레이를 장착하는 프레임을 포함하는 제 1 장착 구조를 포함할 수 있다. 제 1 장착 구조는 광발전 모듈 어레이의 복수의 광발전 모듈의 개별 광발전 모듈의 회전을 허용할 수 있다. 시스템은 복수의 포스트의 도움으로 제 1 장착 구조에 장착되는 제 2 장착 구조를 더 포함할 수 있다. 제 2 장착 구조는 스냅인 요소의 도움으로 서로 결합되도록 구성되는 모듈식 구성요소를 포함한다.

Description

낮은 바람 저항 자가 밸러스팅 광발전 모듈 장착 시스템{LOW WIND RESISTANCE SELF BALLASTING PHOTOVOLTAIC MODULE MOUNTING SYSTEMS}
본 출원은, 참조로 여기에 전체적으로 결합된, 2011년 12월 7일에 출원된 미국 가출원(provisional application) 제61/568,142호("LOW WIND RESISTANCE SELF BALLASTING SOLAR MODULE MOUNTING SYSTEM")에 의한 우선권을 주장한다.
옥상에 장착된 시스템 상에 사용되는 광발전(PV) 모듈의 대다수는, 저철분 강화 유리(low iron tempered glass) 탑 시트(top sheet), TPE(Tedlar®, 폴리에스터(polyester), EVA) 백 시트(back sheet), 압출 알루미늄 프레임, 및 정션 박스(junction box)와 함께 패키징된 결정질(crystalline) 또는 다결정(polycrystalline) 실리콘 셀을 인접한 모듈에 접속되는 케이블과 함께 활용한다. 모듈은 누수의 위험이 높을 가능성이 있어 바람직하지 못한 지붕 관통 스크류로 지붕에 유지되는 금속 지지 구조에 장착된다. 지상에 장착되는 유틸리티 규모(utility scale) PV 모듈은 더 경제적이고, 지붕 장착 시스템보다 무게 문제가 덜 하기 때문에, 주로 백(back) 상에 프레임이 없는 제 2 유리 시트를 주로 사용한다. 유리-유리 디자인은 CdTe 박막 솔라(solar) 모듈을 위해 First Solar에 의해 개척되었으며, 일부 제조업자의 구리 인듐 갈륨 디셀레니드(CIGS) 및 비결정질 실리콘 솔라 전지(solar cell)에 의해 적용되었다. 유리 기판 상에 증착되는 박막 솔라 전지는 모듈을 완성하기 위해 유리 탑 시트를 요구할 수 있으며, 그에 따라서 추가적인 무게가 지붕 장착 어레이에 사용하는 데에 문제를 일으킨다. 그러나, 얇은 가요성 기판 상에 증착된 박막 전지는 표준 실리콘 모듈 패키징 스킴(scheme)에 더하여 TPE 백 시트에 얇은 금속 포일 습기 차단재(thin metal foil moisture barrier)를 사용할 수 있다. 따라서 그들의 더 가벼운 무게에 기인하여, 옥상 설치에 더 적합하다.
솔라 어레이를 위한 현 장착 시스템은 일반적으로 비싸며, 지붕 장착 시스템에 추가적인 큰 무게를 부여한다. 이러한 이유 중의 하나는, 밀집하여 패킹된 모듈의 과대한 영역을 유발시킬 수 있는, 큰 풍하중(wind load)을 처리하기 위해서 필요한 추가적인 지지이다. Solyndra는 사다리의 가로대(rung) 같은 프레임을 따라 장착된 관형 광 수집 구성요소(tubular light collection elements)로 이루어진 모듈을 개발하였다. 유색 또는 백색 광 지붕은 관형 구성요소 뒤의 개방된 공간을 통과하는 광을 반사하는 것에 의지하여 전체 효율을 향상시킨다. 이 설계가 풍하중에 대한 작은 단면적을 제시하기 때문에, 일반 장착 구조 및 지붕 관통이 제거되고, 모듈은 단순히 지붕 상에 위치하고 전기적으로 상호 접속됨에 따라, 장착 비용의 일부를 절약할 수 있다. 그러나, 일부 영역 효율이 (결국) 때묻음이나 낮은 반사율의 지붕 표면, 그리고 반사된 광이 단지 부분적으로만 재수집될 수 있다는 사실 때문에 손실된다.
고정 솔라 어레이는 일반적으로 두 가지 방법 중 하나로 장착된다. 하나는 평면(지붕 또는 지상) 상에 평면 밀집 패킹된 어레이 내에 장착되는 것이고, 다른 하나는 일 년 동안의 태양의 평균 위치에 더 효율적으로 마주보는 적합한 각도를 이루어 장착되는 것이다. 지붕이 남쪽으로 넓게 경사진 경우에, 어레이는 지붕에 대해 거의 편평하게 장착될 수 있으나, 이러한 상황은 많은 경우에 일어나지 않는다. 도 1은 (예를 들어, 특히 큰 상업 빌딩과 같은) 편평한 지상 또는 편평한 지붕 상에 장착될 수 있는, 위도 35도의 중북부에 위치한 솔라 어레이의 일반적 방식의 단면을 도시한다. 솔라 어레이는, 일년 동안 가장 높은 여름과 가장 낮은 겨울 태양 위치 사이에서 평균한 가장 많은 솔라 플럭스(solar flux)를 받는 35도를 이루어 정남쪽을 마주보고 장착되는 모듈열(1)로 구성된다. 장착 각도는 나타낸 바와 같이 어레이가 위치한 장소의 위도와 당연히 동일하다. 이 예에서 모듈 사이의 간격(D)은 모듈의 높이(H)의 약 두 배이다. 이러한 기하학적 구조에서, 가장 낮은 겨울 태양 위치에서 발명하는 최대 그늘(S)은 어떠한 그 다음 모듈도 덮지 않으며, 사실상 이 때 어레이 영역에 가용한 모든 태양광이 모듈 상으로 들어온다.
다른 위도에서, 유사한 방식으로 그늘을 최소화하기 위한 간격과 각도의 약간의 변화가 존재한다. 가장 높은 태양 위치에서, 그늘 영역은 더 작아지며 가용한 솔라 방사의 중요한 부분이 모듈 사이로 들어가고 손실된다. 이는 당연히 밀집 패킹된 평판 어레이에서는 일어나지 않을 것이나, 이러한 어레이는 더 비싸고, 낮은 태양 기간 동안은 경사진 어레이 상에 큰 범위 향상을 제공하지 않는다. 만약 땅값이 싸거나(예를 들어, 사막의 경우와 같이), 평판 지붕이 상대적으로 크다면, 어레이의 주어진 사이즈는 그늘을 회피하기 충분하도록 분리되어 더 나은 평균 태양 대면 대향(facing orientation)에 의해 제공되는 추가 에너지를 얻을 수 있다. 그러나, 경사진 어레이는 장착 하드웨어에 더 큰 비용이 들고, 높은 풍해를 겪는 경향이 있으며, 높은 태양 각도에서 솔라 수집 영역의 일부 손실을 겪는다.
현재 가용한 장착 시스템의 제한사항을 고려할 때, 예를 들어, 지붕 관통을 피하고, 더 낮은 풍하중을 제공하고, 높은 태양각의 솔라 수집 손실을 최소화하는 더 경제적인 장착 시스템의 수요가 존재한다.
본 발명은 솔라 전기(solar electricity)의 생산을 위한 솔라 광발전 모듈 어레이의 구조 및 설치를 위한 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명은 경제적이고, 집적된, 자가 밸러스팅 지지 구조를 제공함으로써 지붕 관통을 피하는 낮은 바람 저항 시스템을 제공한다. 본 시스템은 또한 지상 장착 어레이에 사용될 수도 있다.
본 발명은 경제적이고 조합하는 데에 수고를 덜 요하는 솔라 모듈 어레이 장착 시스템을 제공한다.
본 발명은 지붕의 관통을 요하지 않는 솔라 모듈 지붕 장착 시스템을 제공한다.
본 발명은 주어진 어레이 영역 상의 풍하중을 크게 감소시키는 솔라 모듈 어레이 장착 시스템을 제공한다.
본 발명은 높은 태양각의 수집 손실을 감소시키는 솔라 모듈 어레이 장착 시스템을 제공한다.
본 발명은 복수의 광발전 모듈을 포함하는 광발전 모듈 어레이를 포함하는, 광발전 모듈 어레이 시스템을 제공한다. 복수의 광발전 모듈의 개별 광발전 모듈은 하나 이상의 광발전 전지(photovoltaic cell)를 포함할 수 있으며, 각각은 빛에 노출될 때 전기를 발생하도록 구성될 수 있다. 장착 시스템은 광발전 모듈 어레이를 장착하는 프레임을 포함하는, 제 1 장착 구조를 더 포함할 수 있다. 제 1 장착 구조는 광발전 모듈 어레이의 복수의 광발전 모듈의 개별 광발전 모듈의 회전을 허용하게 할 수 있다. 장착 시스템은 복수의 포스트(post)의 도움으로 제 1 장착 구조에 장착되는 제 2 장착 구조를 더 포함할 수 있다. 제 2 장착 구조는 스냅-인(snap-in) 구조의 도움으로 서로 결합되도록 구성되는 모듈식의(modular) 구성요소를 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 복수의 광발전 모듈을 포함하는 광발전 모듈 어레이를 포함하는, 광발전 모듈 어레이를 지지하기 위한 시스템을 제공한다. 복수의 광발전 모듈의 개별 모듈은 전자기복사에 노출될 때 전기를 발생시키는 하나 이상의 광발전 전지를 포함할 수 있다. 시스템은 광발전 모듈 어레이에 인접하여 위치하는 장착 구조를 더 포함할 수 있다. 장착 구조는 장착 구조에 대하여 주어진 각도를 이루는 복수의 광발전 모듈을 지지할 수 있다. 복수의 광발전 모듈의 개별 광발전 모듈은 장착 구조에 회전가능하게 장착될 수 있고, 개별 광발전 모듈 및 장착 구조 내의 채널에 장착되는 지지 부재에 의해 위치를 유지할 수 있다. 복수의 광발전 모듈 중 적어도 두 개의 개별 광발전 모듈은 장착 구조에 평행하여 기대어지도록(rest) 적용될 수 있다.
본 발명의 추가적인 부분 및 장점에 대해서, 통상의 기술자는 뒤따르는 상세한 설명으로부터 바로 이해할 수 있을 것이며, 단지 실례가 되는 실시예가 도시되고 기술된다. 본 발명은 다른, 그리고 상이한 실시예에 적용가능함을 알 수 있을 것이며, 본 발명이 개시하는 사항에서 멀어지는 것 없이, 그것의 몇몇 부분에서 다양한 자명한 관점에서의 조정이 가능할 것이다. 따라서, 도면 및 상세한 설명은 실례가 되는 것으로 이해하여야 할 것이고, 제한적으로 해석될 것은 아니다.
본 발명의 신규한 특징은 특히 동반되는 청구항에 기재되어 있다. 본 발명의 특징 및 장점에 대한 더 명확한 이해가, 본 발명이 이용되는 실례가 되는 실시예를 기재하는 뒤따르는 상세한 설명에 의해 얻어질 것이며, 동반되는 도면은 다음과 같다.
도 1은 북쪽 위도 35도에서 광발전(또는 솔라) 어레이의 장착 단면 개략도이다.
도 2는 공장 내에서 조립을 위해서 적합한 프레임에 장착되는 솔라 어레이의 구조(A)의 사시도이다.
도 3은 구조(B)를 위한 어레이 장착 시스템의 몰딩된 부분의 개략도이다.
도 4는 구조(B)를 형성하는 조립된 부분의 평면도이다.
도 5는 넓은 영역의 어레이 장착 포맷(format) 내로 상호접속되는 다수의 구조(B) 구성요소의 평면도이다.
도 6은 구조(B) 상에 장착되는 구조(A)를 도시하는 어레이의 일부의 측면도이다.
도 7은 "Series K" 금속 조이스트(joist)의 단면도 및 루핑(roofing) 구조 내의 조이스트(joist)의 사용을 도시하는 사진이다.
도 8은 크로스 비임과 상호접속하는 "Series K" 또는 유사한 금속 조이스트를 사용하는 솔라 어레이를 위한 지상 장착 구조의 평면도이다.
도 9는 금속 조이스트 상에 장착되고 비임 구조와 상호접속하는 솔라 모듈 어레이를 도시하는, 도 8의 지상 장착 구조의 일부의 부분 평면도이다.
본 발명의 바람직한 실시예가 여기에 도시되고 기술되나, 통상의 기술자에게 있어서 이러한 실시예는 단지 예시로서 제공됨이 명백할 것이다. 수많은 변형, 변화, 및 교체가 본 발명으로부터 멀어짐 없이 통상의 기술자에게 떠오를 것이다. 여기에 기재된 본 발명의 실시예의 다양한 대안들은 본 발명을 실행하는 데에 있어서 쓰여질 것이다.
여기에서 사용되는 용어 "광발전 전지"(또한 "솔라 전지")는, 장치가 전자기 복사(또는 에너지), 또는 주어진 파장 또는 전자기 복사의 파장의 분포에 노출되어 전자 및 정공(hole)(또는 전기)을 발생하도록 구성되는 광활성 물질(또는 흡수체)을 포함하는 광발전 장치를 포함하는, 장치를 일반적으로 말한다. 광발전 장치는 광활성 물질에 인접한 기판을 포함할 수 있다. 광활성 물질의 예는, 한정함 없이, 비결정질 실리콘(amorphous silicon), 구리 인듐 갈륨 디셀레니드(CIGS), 카드뮴 텔러라이드(CdTe) 및 CdZnTe/CdTe를 포함한다.
여기에서 사용되는 용어 "광발전 모듈"은, 일반적으로 하나 이상의 광발전 전지를 포함하는 장치를 말한다.
장착 시스템
본 발명은 지지 표면에 인접하여 기대도록 구성되거나, 지지 구조에 결합되는 제 2 지지 부재에 결합되는 하나 이상의 광발전 모듈을 지지하기 위한 제 1 지지 부재를 포함하는 광발전 장착 시스템을 제공한다. 제 2 지지 부재는 모듈식일 수 있다.
일부 실시예에서, 광발전 모듈 어레이를 지지하기 위한 시스템은 복수의 광발전(또는 솔라) 모듈을 포함하는, 광발전(또는 솔라) 모듈 어레이를 포함한다. 복수의 광발전 모듈의 개별 모듈은 전자기 복사에 노출되어 전기를 발생시키기 위한 하나 이상의 광발전 전지를 포함한다. 개별 모듈은 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 또는 1000개의 광발전 전지를 포함할 수 있다. 시스템은 광발전 모듈 어레이에 인접하여 위치하는 장착 구조를 포함한다. 장착 구조는 장착 구조에 대하여 주어진 각도를 이루는 복수의 광발전 모듈을 지지한다. 복수의 광발전 모듈의 개별 광발전 모듈은 장착 구조에 회전가능하게 장착되고, 개별 광발전 모듈 및 장착 구조 내의 채널에 장착되는 지지 부재에 의해 위치를 유지한다. 일부 경우에서, 복수의 광발전 모듈 중 적어도 두 개의 개별 광발전 모듈은 장착 구조에 평행하게 기대어 적용된다.
장착 구조는 다양한 형태, 크기 및 구성을 가질 수 있다. 일부 경우에서, 장착 구조는 원형, 삼각형, 사각형, 직사각형, 오각형, 육각형, 칠각형, 구각형 또는 그들의 부분적 형태 또는 조합이다.
일부 경우에서, 적어도 두 개의 광발전 모듈은 서로 겹치는 것 없이 장착 구조에 평행하게 기대어 적용된다. 즉, 양 광발전 모듈이 장착 구조에 평행하게 기대어 질 때, 그들은 서로 겹치지 않는다. 빛에 모듈이 노출될 때, 이러한 구성은 가리움 손실이 최소화되도록 허용한다.
적어도 두 개의 개별 광발전 모듈은 풍하중을 감소하기 위해서 장착 구조 내로 편평하게 접혀질 수 있다. 이러한 구성은 풍하중을 적어도 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 또는 95%까지 감소시킬 수 있게 한다. 다가오는 바람의 일반적 방향에 대한 광발전 모듈의 각도는 풍하중을 감소 또는 최소화하기 위해서 변화될 수 있다. 일부 경우에서, 제어 시스템은 광발전 모듈의 각도를 조정하는 바람 속도 센서 및 모터에 결합되어 제공된다. 제어 시스템은 바람 속도 센서를 사용하여 풍속을 측정하며, 모터를 사용하여 광발전 모듈의 각도를 조정하여 풍하중을 감소 또는 최소화한다. 풍하중은 예를 들어, 광발전 모듈의 프레임 상의 진동 센서의 도움으로, 또는 광발전 모듈 각도 및 풍부하를 풍속과 상관시키는(correlate) 표를 사용하여 측정될 수 있다.
광발전 모듈의 각도는 어레이 내의 다른 광발전 모듈의 각도와 별개로 변화할 수 있다. 대안적으로, 광발전 모듈의 각도는 동시에 변화할 수 있다.
일부 경우에서, 시스템은 장착 구조에, 그리고 적어도 두 개의 개별 광발전 모듈 사이 내에 장착되는 광 반사(optically reflective) 구조를 더 포함한다. 광 반사 구조는 적어도 두 개의 개별 광발전 모듈의 하나로 입사하는 전자기 복사의 적어도 일부를 지향한다. 일부 예에서, 광 반사 구조는 거울이다. 대안적으로, 광 반사 구조는 오목 또는 반구형 솔라 컨센트레이터(solar concentrator)와 같은 솔라 컨센트레이터이다.
일부 경우에서, 광 반사 구조는 장착 구조의 평면에 대하여 각도를 이루는 방향을 따라 다가오는 바람을 지향하도록 적용될 수 있다. 광 반사 구조는 장착 구조의 평면에 대하여 적어도 약 1°, 2°, 3°, 4°, 5°, 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60°, 70°, 80°, 또는 심지어 90°의 각도를 이루고 바람을 지향할 수 있다.
일부 경우에서, 복수의 광발전 모듈은 동기화하여(synchronously) 회전가능하다. 즉, 각 광발전 모듈은 다른 광발전 모듈과 같이 실질적으로 같은 시간 및 실질적으로 같은 비율로 회전한다. 대안적으로, 하나 이상의 광발전 모듈은 적어도 나머지 광발전 모듈에 대하여 동기화되지 않고(또는 비동기화하여) 회전할 수 있다. 일부 경우에서, 광발전 모듈은 독립적으로 회전 가능하다. 즉, 하나의 광발전 모듈이 다른 광발전 모듈에 대하여 독립적으로 회전할 수 있다.
시스템은 다른 장착 구조를 더 포함할 수 있다. 다른 장착 구조는 예를 들어, 수직 포스트와 같은 포스트의 도움으로 장착 구조에 결합될 수 있다.
참조사항은 도면에는 표시되지 않을 것이며, 동일한 숫자는 동일한 부분을 말한다. 여기에서의 도면 및 구조는 작도법에 맞추어서 그려질 필요가 없음을 이해할 것이다.
도 2는 솔라 어레이의 일부의 장착 구조의 부분을 나타내는 사시도이다. 편의를 위해서, 장착 구조의 이 부분은 구조(A)로 언급될 것이다. 모듈(1)은 예를 들어, "C" 채널(2) 및 크로스 지지 비임(3)을 포함하는 프레임 내에 장착된다. 모듈은, 빛 또는 선택된 빛의 파장에 노출될 때 전기를 발생하도록 구성되는 광활성 물질을 포함할 수 있는 하나 이상의 광발전(솔라) 전지를 포함한다. 광활성 물질의 예는 실리콘, CdTe, 및 구리 인듐 갈륨 디셀레니드(CIGS)를 포함한다. 도 1에 도시된 중간 위도 기하학과 유사하게, 솔라 모듈의 높이(H)는 그들의 길이(L)보다 작을 수 있으며, H보다 대략 두 배 떨어진 거리(D)로 이격된다. 대략적 치수는 예를 들어, H는 12인치, L은 48인치, D는 24인치일 수 있다. 일부 예에서, 모듈(1)은, 유리 탑 시트, TPE 백 시트, 및 알루미늄 프레임과 함께, 표준 구성의, 그러나 더 작은 실리콘 모듈을 포함할 수 있다. 모듈(1)은 유사한 구성의 박막 모듈일 수도 있다. 대안적으로 그리고 바람직하게, 모듈(1)은 모듈식 허니컴(honeycomb) 백 시트를 갖는 신규한 모듈 구성일 수 있다. 이러한 모듈 구성의 예는, 예를 들어, 여기에서 경량 스티프(LWS) 모듈로 언급되는, 여기에서 참조로 전체적으로 결합된, 2012년 1월 10일에 출원된 PCT 공보 WO/2012/096998("PHOTOVOLTAIC MODULES AND MOUNTING SYSTEMS") 내에서 제공된다. 구멍 또는 통로(4)가 표준 구성 모듈의 알루미늄 프레임 내에, 또는 LWS 모듈의 허니컴 구조를 통해 제공될 수 있다. 구멍(4)을 통해 삽입되는 얇은 벽 경량 금속 튜브는 모듈을 채널(2)에 부착하는 장착 지점을 제공하여 모듈을, 구조(A)의 평면에 대해 적어도 약 1°, 2°, 3°, 4°, 5°, 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60°, 70°, 80°, 또는 85°, 또는 심지어 90°와 같이 각도 θ를 이루어 고정시킨다.
도 2를 계속 참조하여, 어레이 장착 시스템의 구조(A)를 위한 프레임 및 모듈의 조합은, 일부 경우에서 현장에서 실시될 수도 있으나, 공장 내에서 더 경제적으로 완성될 수 있다. 구조의 길이는 장착 구조의 나머지 다른 구조의 길이에 맞추어 조정될 수 있거나, 구조적 견고성(structural rigidity)의 제한 내에서 일부 구성으로 확장할 수 있다. 패킹 및 선적이 더 효율적이기 위해서, 기하 구조는 모듈이 프레임 내로 편평하게 접혀지는 것일 수 있다. 도에서 구체적으로 도시되지는 않으나, 모듈의 와이어링은 공장 내에서 이루어질 수도 있다. 모듈의 백으로부터의 와이어는 모듈의 바닥에서 지지 튜브 내로 먹여지고, 튜브를 통해, 그리고 채널(2) 내로 보내져, 미리 몰딩된 상호접속 케이블 내로 플러깅될 수 있다. 이 장착 스킴에 대해서 또한, 채널(2) 및 크로스 지지 비임(3)은 알루미늄으로 구성될 수 있으며 다른 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, "C" 채널은 박스 비임 또는 "I" 비임 등일 수 있다. 이 구조는 또한 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에틸렌(polyethylene), 또는 다른 수지와 같은 적합한 고분자 재료로 만들어진 경제적으로 몰딩된 부분일 수 있다. 어레이 장착 시스템의 다른 부분은 몰딩된 부분처럼 다음과 같이 기술될 수 있다.
도 3은 구조(B)로 언급되는, 도 2의 모듈 어레이 장착 시스템의 나머지 개별 몰딩된 구성요소의 예이다. 구조(B)는 복수의 모듈식 구성요소를 포함한다. 모듈식 구성요소는 스냅인 모듈식 구성요소, 즉, 장소 내로 스냅인하도록 구성되는 모듈식 구성요소일 수 있다. 일례에서, 수 부착 부재(male attachment member)를 갖는 제 1 구성요소는 제 2 구성요소의 암(female) 부착 부재 내로 스냅인할 수 있어, 제 1 구성요소를 제 2 구성요소에 결합시킨다. 구성요소(5)는 스냅인 부착 요소(6)를 갖는 크로스 부재의 평면을 도시한다. 부재는 큰 중공형이며, 위에 개구를 포함하여, 이를 통해 모래 또는 다른 밸러스트(ballast)가 조립 후에 더해질 수 있다. 구성요소(5a)는 부재(5)의 측면을 도시한다. 스냅인 요소(6)는 부재의 바닥 끝까지 연장하지 않음을 주의하라. 구성요소(7)는 장착 시스템의 세로 부분의 평면을 도시한다. 구성요소(7)는 스냅인 요소(6)가 그 안으로 들어맞는 포켓(6a)을 가진다. 구성요소(7)는 또한 이 부분의 두께를 통해 연장하거나 하지 않을 수 있는, 일련의 몰딩된 나사산이 있는(threaded) 구멍(8)을 갖는다. 이 예에서, 구멍은 확장된 조립체에 균일한 간격을 주기 위해서 미리 선택된 위치에 제공된다. 구성요소(7)의 말단 근처의 구멍(8a)은 종료(termination)를 위해서 제공된다. 구성요소(7a)는 포켓(6a)의 깊이가 요소(6)의 길이에 맞춰지는 것을 도시하는, 구성요소(7)의 측면을 도시한다. 부분(9)은 구성요소(5, 7)와 대략 동일한 단면을 갖는 수직(즉, 장착될 때, 구성요소(7)에 수직한 축을 따라 지향되는) 포스트이다. 부분(9)의 단면은 도시된 바와 같이 사각형일 필요는 없으며, 예를 들어, 원(예를 들어, 원형, 타원형), 사각형, 다각형 또는 하이브리드(예를 들어, 원형과 직사각형의 조합) 형상을 가질 수 있다. 부분(9)은 나사산이 있는 구멍(8) 내로 들어맞는 몰딩된 스크류(9a)를 갖는다. 부분의 길이(l)은 개별 현장의 필요를 충족시키기 위해 변할 수 있다. 일반 시스템의 척도의 예에서, 구성요소(5)는 길이가 약 4피트, 구성요소(7)는 길이가 약 8피트, 그리고 파트(9)는 몇 인치에서 1피트 또는 더 길 수 있다.
도 4는 구조(B)의 상호접속 부분을 위한 구성(예를 들어, 도 3에 도시된 구조(B)의 부분)의 예를 도시한다. 크로스 부재(6)는 길이부(7)에서 대응하는 구조 내로 스냅인한다. 수직 포스트(9)(하나만 도시함)는 그리고 나서 크로스 부재의 각 방향에서 구멍(8) 내로 조여들어가서, 영역 내에서 서로 유지하는 고정 요소를 제공한다. 이 예에서, 크로스 부재는 집 프레임에서 보통 사용되는 두 배인 중심에서 32인치 떨어져 위치하나, 이 설계는 본 발명의 실시에 핵심적인 것은 아니다. 도 4를 계속 참조하면, 상호접속의 대안적 스타일이 길이부(10)로 도시된다. 여기서, 구조(6, 6a)의 각 형상(angular shape)은 원통형 형상의 원형 구성요소로 대체되어 도시된다. 원통형 형상의 원형 구성요소는 치수, 깊이 등에서 요소(6, 6a)와 유사할 수 있다. 돌출 구성요소는 볼 조인트 내로 스냅인하는 구형이거나 공 형상일 수 있다. 이는 균일하게 편평하지 않은 지역을 위한 설계에서 유용할 수 있다. 예를 들어, 이는 구조를 지상 또는 지붕 상의 기복에 따르도록 하게 할 수 있다.
도 5는 구조(B)의 예시적 상호접속된 어레이의 부분의 평면도를 도시한다. 수직 포스트(9)(도시되지 않음)는 구조를 서로 유지하는 것을 돕기 위해 부재의 모든 교차 지점에 존재할 수 있다. 수직 포스트는 제거가능할 수 있다. 추가적으로, 이 포스트는 어레이가 끝나는 위치(8a)에 위치할 수 있다. 부재(5)의 간격은 길이부(7)의 교차 위치를 동일하게 가로지르도록 유지된다. 여기의 다른 곳에서 도시되는 바와 같이, 부재(5)는, 만약 지붕 또는 바람 상태가 허용하거나 요구한다면, 추가 밸러스트(모래, 또는 다른 무게가 나가는 물체)를 가질 수 있다.
광발전 시스템
본 발명은 또한 광발전 시스템을 제공한다. 솔라(또는 광발전) 모듈 어레이 장착 시스템은 하나 이상의 광발전 모듈을 포함하는, 솔라(또는 광발전) 모듈 어레이를 포함할 수 있다. 광발전 모듈은 하나 이상의 광발전 전지를 포함할 수 있다. 개별 광발전 전지는 전자기 복사(또는 빛)에 노출될 때 전기를 발생하도록 구성될 수 있다. 시스템은 솔라 모듈 어레이를 장착하는 프레임을 포함하는 제 1 장착 구조를 더 포함한다. 제 1 장착 구조는 솔라 모듈 어레이의 하나 이상의 광발전 모듈의 개별 광발전 모듈의 회전을 허용한다. 장착 시스템은 복수의 포스트의 도음으로 제 1 장착 구조에 장착되는 제 2 장착 구조를 더 포함한다. 제 2 장착 구조는 스냅인 요소의 도움으로 서로 결합되도록 구성되는 모듈식 구성요소를 포함한다. 일부 경우에서, 모듈식 구성요소는 서로로부터 제거가능하여, 구성을 쉽게 하기 위해서 서로 손쉽게 결합될 수 있다.
제 2 장착 구조는 하나 이상의 몰딩된 구성요소를 포함할 수 있다. 제 2 장착 구조의 하나 이상의 몰딩된 구성요소는 예를 들어, 스냅-피팅(snap-fitting) 요소, 볼트, 납땜, 와이어, 또는 스크류와 같은 고정 부재의 도움으로 상호접속될 수 있다.
제 2 장착 구조는 스냅인 요소와 함께 크로스 부재를 포함할 수 있다. 크로스 부재는 중공형일 수 있으며, 밸러스트 또는 다른 무게를 추가하기 위한 하나 이상의 개구를 가질 수 있다. 제 2 장착 구조는 각각이 포켓(또는 그루브)를 가지는 하나 이상의 길이부를 더 포함할 수 있다. 크로스 부재 상의 스냅인 요소는 길이부 상의 포켓 내로 스냅인 할 수 있다. 이는 길이부에 대해서 크로스 부재를 유지한다. 길이부는 나사산이 있는 구멍을 더 포함할 수 있다. 복수의 포스트의 개별 포스트는 나사산이 있는 홀 내로 장착될 수 있다.
일부 경우에서, 복수의 포스트는 수직 포스트를 포함한다. 포스트는 제 2 장착 구조에 대하여 적어도 약 1°, 2°, 3°, 4°, 5°, 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60°, 70°, 80°, 또는 85°, 또는 심지어 90°(즉, 수직)의 각도를 이루어 지향될 수 있다. 포스트는 각각 제 2 장착 구조의 프레임에 잠금 요소를 제공할 수 있다.
솔라 모듈 어레이는 몰딩된 허니컴 백 시트를 포함할 수 있다. 백 시트는 참조로 여기서 전체적으로 결합된, 2012년 1월 10일에 출원된 PCT 공보 WO/2012/096998("PHOTOVOLTAIC MODULES AND MOUNTING SYSTEMS")에 기재된 것일 수 있다.
솔라 모듈 어레이는 프레임에 회전가능하게 장착된다. 솔라 모듈 어레이의 개별 솔라 모듈은 0°에서 180°까지 각도를 따라 회전 가능하다. 솔라 모듈은 적어도 대략 0.1°, 1°, 2°, 3°, 4°, 5°, 10°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60°, 70°, 80°, 또는 85°증가할(incremented) 수 있다.
일부 상황에서, 제 1 장착 구조의 프레임은 채널 및 크로스 지지 비임을 포함한다. 채널은 다양한 형태 및 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 채널은 V-형상 또는 U-형상이다. 일부 예에서, 복수의 포스트 중 개별 포스트는 채널 내에 장착된다.
도 6은 예를 들어, 수직 포스트(9)에 채널(2)을 유지하는 자가 태핑 스크류(self tapping screw)를 사용하여 서로 결합된 후의 구조(A) 및 구조(B)의 측면도이다. 구조(A)는 그것이 기대고 있는 구조(B)의 부분의 단위 길이보다 길 수 있다. 다른 요소에 대한 상세한 설명은 도 2에 도시된 일반적 레이아웃에서 충분하게 해설되지 않은 시스템 구조의 변형에 대해서 논의될 것이다.
도 6은 구조(A)에 대한 광발전 모듈의 다양한 레이아웃(또는 구조)를 도시한다. 레이아웃 I은 모듈(1) 내의 구멍(4)을 통해 금속 튜브에 부착되고 어레이의 위도에 동등한 각도를 이루어 모듈(1)에 유지하기 위해서 서브구조(A)의 채널(2)에 고정된 스냅인 지지부(11)를 도시한다. 이 첫 번째 레이아웃은 모듈의 낮은 높이와 그것과 그 이웃 사이에 개방된 슬롯 때문에, 가장 나쁜 경우의 북풍으로부터 상대적으로 낮은 풍하중을 가지나, 가장 높은 태양 위치에서 태양광을 낮게 수집한다는 문제가 있다.
레이아웃 II는 인접한 모듈 상으로 손실할 수 있는 태양광의 많은 부분을 지향하기 위한 경량 거울(12)(또는 다른 솔라 컨센트레이터)를 부가한 점 외에는 레이아웃 I과 같다. 대안적으로, 경량 미러(12)는 광 반사 시트로 대체될 수 있다. 거울(12)은 하나의 광발전 모듈의 제 1 부분(예를 들어, 꼭대기)로부터 지지 구조(A)의 베이스(base)까지 연장할 수 있다. 구성요소(12)가 거울로 불리워지나, 반사된 이미지를 보통의 의미에서 반사할 필요는 없다. 백색 산란 표면이 빛을 다른 광발전 모듈로 산란시킬 때에 효율적일 수도 있다. 하늘로부터 일부 추가적인 산란광이 인접한 모듈로 지향될 수도 있다. 미러 코팅이 뒷 표면에 가해지고 다른 백측 코팅에 의해 보호되는, 예를 들어, 아크릴 시트 상에 적층된 뒷 표면 보호 거울과 같은, 다양한 플라스틱 물질 상의 알루미늄 코팅된 거울이 또한 사용될 수 있다. 아크릴은 바람직한 풍화 특성, 높은 경도를 가질 수 있고, 자외선(UV)에 안정적이다. 솔라 스펙트럼에 대한 그것의 낮은 굴절률 및 높은 투과율은 수년간의 사용에 걸친 높은 반사율을 제공하기에 적합하다. 미러 시트의 추가는, 그 결과로 생긴, 지붕 또는 지상에 대해서 어레이를 유지하는데에 작용하는 하향 바람 요소가 존재하기 때문에, 거의 어떤 방향으로부터도 풍하중에 대해서 구조를 안전하게 한다. 레이아웃 II의 구조는 거울(12)(또는 다른 광 반사 표면)에 의해 반사되는 하나의 광발전 모듈에 전부 입사하지 않는 광을 인접한 광발전 모듈로 허용하게 할 수 있다.
도 6은 계속 참조하면, 레이아웃 III은 장착 구조의 제 3 레이아웃을 도시한다. 모듈(1) 내로 구멍(4)을 통한 튜브는 삽입되고 포착되나, 바(17)의 구멍 내에서 회전하도록 허용된다. 바는 길이부(7)의 그것과 대략 동등한 길이를 가질 수 있거나, 두 개 이상의 부분에 확장되는 모듈을 접속하기 충분할 정도로 길 수 있다. 이 레이아웃에서, 일련의 모듈의 각도는 태양의 위치가 변화함에 따라 일년동안 변화될 수 있다. 위치의 변화는 핸들(13)의 각도 배치에 의해 개략적으로 도시되나, 실제 메커니즘은, 제한 없이, 엔진이 달린 피드백 커플링(motorized feedback coupling)을 포함하는 다양한 형태를 취할 수 있다. 일련의 모듈은 핸들(13)을 사용하여 일제히 회전될 수 있다. 일부 경우에서, 모터(또는 다른 엔진이 달린 메커니즘)가 핸들을 대체하여 사용될 수 있다. 모터는 모터를 조절하기 위한 제어 시스템에 접속될 수 있다. 예를 들어, 모터는 핸들(13)과 기계적 연통할 수 있다. 제어 시스템은 풍속을 측정하기 위한 센서, 및 바람이 존재할 때 진동 부하와 같은 모듈 또는 임의의 장착 구조 상의 진동 부하를 측정하기 위한 다른 센서와 연통할 수 있다.
이 장착의 추가적 특징은 모진 바람(high wind)이 부는 기간 동안 어레이를 합리적으로 편평하게 눕혀, 그에 따라 풍하중을 현저하게 감소시킬 수 있다는 것에 있다. 이는 예를 들어, 바람 장향 및 속도 센서의 입력이 미리 선택된 바람 조건에서 어레이를 평탄화시키도록 야기하는 것을 사용함으로써 자동적으로 달성될 수 있다. 모듈의 어레이가 일년 동안 태양을 직접적으로 지향하도록 유지될 수 있기 때문에, 에너지 출력은 레이아웃 I의 고정된 어레이로부터 모여지는 것보다 더 증가될 수 있으며, 풍하중은 레이아웃 I의 고정된 어레이에 비해서 낮아질 수 있다. 어레이가 항상 태양을 향해 직접적으로 지향하고 있음에도 불구하고 여전히 높은 태양 각도에서 일부 태양광이 모듈 사이로 떨어지기 때문에, 태양광 수집 효율은 레이아웃 II보다 낮아질 수 있다. 태양광 수집 효율을 증가시키기 위해서, 도면부호 12와 유사한, 그러나 모듈보다 높지 않은 거울이 모듈의 꼭대기에 달려(hinge) 채널(2) 내의 슬롯으로 슬라이딩되도록 꽂혀진다(이 요소는 도면에 도시되지 않음). 이 거울은 모듈의 각도가 변화됨에 따라 조정가능하나, 모진 바람 환경에서 대략 편평하게 눕는다. 일부 경우에서, 이 구조는 레이아웃 II에 비교해서 향상된 태양광 수집 효율을 제공할 수 있다. 향상된 태양광 수집 효율은 각도 조정 시스템 및 조정가능한 거울 시스템의 가격의 높아지는 가격에 따라 상쇄될 수 있다.
도 7은 "Series K" 강철 조이스트(14)의 개략도 및 지붕에 사용되는 조이스트의 사진이다. 이 예에서, 60피트 가지 개방확장하는 데에 사용되는 "K" 타입 조이스트가 도시된다. 유사하게 구성되나 더 무거운 조이스트가 60 내지 120피트 사이에서 길이를 확장하는 데에 사용될 수 있다. 통상 알려진 또는 가용한 임의의 타입의 조이스트가 사용될 수 있다. 포스트(15)는 조이스트(14)의 각 말단에서 도시된다. 포스트는 지상에 고정되며 조이스트(14)가 그 길이를 따라 지상으로부터 떨어지도록 허용하는 높이를 가진다. 이 구조는 조립 동안 그리고 그 후에 보통 키의 작업자가 손쉽게 넘어가는 것을 허용하기 위해서 지상에 충분히 인접할 수 있다.
일부 경우에서, 도 7의 장착 구조는 지지 표면을 관통하는 것 없이 지지 표면(예를 들어, 지풍) 상에 장착되도록 적용될 수 있다. 이는 하나 이상의 밸러스트 또는 다른 무게의 도움으로 달성될 수 있다. 일부 예에서, 무게는 조이스트(14), 포스트(15) 또는 양자 내에 포함된다. 포스트(14) 또는 조이스트(15)는 무게(예를 들어, 밸러스트)를 수용하기 위해서 중공형일 수 있다. 조이스트(14) 및/또는 포스트(15)는 도 6의 구조(A, B)와 같이, 여기에 제공되는 다양한 장착 시스템과 연계하여 사용될 수 있다.
건축 구조 조인트를 사용한 지상 장착 레이아웃의 샘플의 평면도가 도 8에 도시된다. 포스트(15)에 부착된 네 열의 조이스트(14)가 예를 들어, 대략 측면에서 48피트일 수 있는 정사각형 영역을 나타낸다. 포스트(15)에 부착된 조이스트(14)는 어레이의 구성요소를 지탱하는 주부하를 제공한다. 크로스 베어링 비임(16)은 각 측면을 따르는 조이스트 사이와 포스트 사이의 거리를 확장한다. 이 비임은 조이스트보다 더 가볍고 덜 단단한 강철 "I" 비임 또는 박스 비임일 수 있다. 부재를 가지고 있는 모듈은 비임(16)에 부착되며, 예를 들어, 도 2의 구조(A)에 도시된 채널(2)일 수 있다. x-x선을 따른 어레이의 부분의 확장도가 도 9에 도시된다. 빗금친 영역은 도 2의 모듈(1)을 도시하며 개방된 지역은 모듈 사이의 영역이다. 개방된 지역은 조립 또는 그 후 어레이의 수리 및 유지보수를 수행하는 동안 작업자가 어레이의 모든 부분에 접근하는 것을 제공한다. 만약 모듈 레이아웃이 예를 들어, 도 6의 레이아웃 II와 유사하다면, 거울 부분(12)의 일부가 쉽게 제거되거나 접혀져 특정 지역으로 접근하는 길을 획득하도록 할 수 있다.
모듈 및 어레이 크기에 대한 구체적 예시가 본 발명의 설명을 명확하게 돕도록 하기 위해 사용되었으나, 모듈 및 어레이 크기는 이들 치수에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 구성요소는 대략 높이 8피트, 넓이 8피트, 및 길이 40피트인 표준 선적 컨테이너 내로 매우 효율적으로 들어가는 크기를 가질 수 있다. 내부 사이즈는 각 치수별로 몇인치 작을 수 있다. 조이스트는 약 길이 39.5피트일 수 있으며, 모듈 넓이는 적합한 패킹 보호를 위해서 모서리를 둘러싼 공간의 합리적인 양을 허용하는, 대략 48인치보다 넓을 수 있다. 어레이 레이아웃은 정사각형일 필요가 없다. 어레이 레이아웃은 최적화 파라미터에 따라 직사각형(또는 다른) 형상을 가질 수 있다. 사이즈의 조정은 임의의 주어진 상황에서 다양한 절약을 제공하기 위해서 손쉽게 확인된다.
여기에 제공된 시스템 및 방법은 예를 들어, 참조로 여기에 전체적으로 결합된, 미국 특허 공보 2011/0300661("SOLAR CELL INTERCONNECTION METHOD USING A FLAT METALLIC MESH"), 및 PCT 공보 WO/2012/096998("PHOTOVOLTAIC MODULES AND MOUNTING SYSTEMS")에 제공된 시스템 및 방법과 같은 다른 시스템 및 방법에 결합되거나 그에 의해 조정될 수 있다.
전술한 사항으로부터, 특정 실시예가 도시되고 기술되었으며, 다양한 변형이 그것에 만들어질 수 있으며, 여기에 고려될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한 본 발명이 명세서 내에 제공된 구체적 예에 의해서 제한되도록 의도되지도 않았다. 본 발명이 전술한 설명에 의해서 참조되는 동안, 바람직한 실시예의 상세한 설명 및 도는 제한하는 취지에서 해석되도록 뜻하여지지 않았다. 또한, 본 발명의 모든 측면은 구체적 묘사, 구조 또는 다양한 조건 및 변형에 따라 여기에 기재된 관련 부분은 제한적인 것이 아니다. 본 발명의 실시예의 형태 및 상세한 부분에서의 다양한 변형은 통상의 기술자에게 있어서 자명할 것이다. 따라서 본 발명은 이러한 임의의 조정, 변형 및 균등물을 커버한다고 볼 것이다. 동반되는 청구항은 본 발명의 범위를 정의하며, 이들 청구항의 범위 내의 그 방법과 구조 및 그 균등물은 그에 의해 커버된다.

Claims (26)

  1. 광발전 모듈 어레이 장착 시스템으로서,
    복수의 광발전 모듈을 포함하는 광발전 모듈 어레이로서, 상기 복수의 광발전 모듈의 개별 광발전 모듈은 하나 이상의 광발전 전지를 포함하고, 상기 광발전 전지 각각은 빛에 노출될 때 전기를 발생하도록 구성되는, 광발전 모듈 어레이;
    상기 광발전 모듈 어레이를 장착하는 프레임을 포함하는 제 1 장착 구조로서, 상기 제 1 장착 구조는 상기 광발전 모듈 어레이의 상기 복수의 광발전 모듈의 개별 광발전 모듈의 회전을 허용하는, 제 1 장착 구조; 및
    복수의 포스트의 도움으로 상기 제 1 장착 구조에 장착되는 제 2 장착 구조로서, 상기 제 2 장착 구조는 스냅인(snap-in) 요소의 도움으로 서로 결합되도록 구성되는 모듈식 구성요소를 포함하는, 제 2 장착 구조를 포함하는
    광발전 모듈 어레이 장착 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 장착 구조는 하나 이상의 몰딩된 구성요소를 포함하는
    장착 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 장착 구조의 상기 하나 이상의 몰딩된 구성요소는 상호접속된
    장착 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 장착 구조는 스냅인 요소를 갖는 크로스 부재를 포함하는
    장착 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 크로스 부재는 중공형이며 밸러스트를 추가하기 위한 하나 이상의 개구를 갖는
    장착 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 장착 구조는 포켓을 갖는 길이부를 더 포함하는
    장착 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 크로스 부재 상의 상기 스냅인 요소는 상기 길이부 상의 상기 포켓 내로 스냅인하는
    장착 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 길이부는 나사산이 있는 구멍부를 더 포함하는
    장착 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 포스트의 개별 포스트는 상기 나사산이 있는 구멍부 내에 장착되는
    장착 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 포스트는 수직 포스트를 포함하는
    장착 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 포스트는 각각 상기 제 2 장착 구조의 프레임에 잠금 요소를 제공하는
    장착 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 광발전 모듈 어레이는 몰딩된 허니컴 백 시트를 포함하는
    장착 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 광발전 모듈 어레이는 상기 프레임에 회전 가능하게 장착되는
    장착 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 장착 구조의 상기 프레임은 채널 및 크로스 지지 비임을 포함하는
    장착 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 포스트의 개별 포스트는 상기 채널에 장착되는
    장착 시스템.
  16. 광발전 모듈 어레이를 지지하는 시스템으로서,
    복수의 광발전 모듈을 포함하는 광발전 모듈 어레이로서, 상기 복수의 광발전 모듈의 개별 모듈은 전자기 복사에 노출될 때 전기를 발생하는 하나 이상의 광발전 전지를 포함하는, 광발전 모듈 어레이; 및
    상기 광발전 모듈 어레이에 인접하여 배치되는 장착 구조로서, 상기 장착 구조는 상기 장착 구조에 대하여 주어진 각도를 이루어 상기 복수의 광발전 모듈을 지지하며, 상기 복수의 광발전 모듈의 개별 광발전 모듈은 상기 장착 구조에 회전 가능하게 장착되고, 상기 개별 광발전 모듈 및 상기 장착 구조 내의 채널에 장착되는 지지 부재에 의해 위치를 유지하며, 상기 복수의 광발전 모듈 중 적어도 두 개의 개별 광발전 모듈은 상기 장착 구조에 평행하게 기대어 지도록 적용되는, 장착 구조를 포함하는
    광발전 모듈 어레이를 지지하는 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 개별 광발전 모듈은 서로 겹치지 않고 상기 장착 구조에 평행하게 기대어 지도록 적용되는
    시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 광발전 모듈 어레이의 상기 적어도 두 개의 개별 광발전 모듈은 풍하중을 감소하기 위해 상기 장착 구조 내로 편평하게 접혀지는
    시스템.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 장착 구조에 장착되며 상기 적어도 두 개의 개별 광발전 모듈 사이에 개재되는 광 반사 구조를 더 포함하고, 상기 광 반사 구조는 전자기 복사의 입사의 적어도 일부를 상기 적어도 두 개의 개별 광발전 모듈 상으로 지향하는
    시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 광 반사 구조는 거울인
    시스템.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 광 반사 구조는 상기 장착 구조의 평면에 대하여 경사진 방향을 따라 불어오는 바람을 지향하도록 적용되는
    시스템.
  22. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 광발전 모듈은 동기화하여 회전가능한
    시스템.
  23. 제 16 항에 있어서,
    다른 장착 구조를 더 포함하고, 상기 다른 장착 구조는 포스트의 도움으로 상기 장착 구조에 결합되는
    시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 포스트는 수직 포스트인
    시스템.
  25. 제 16 항에 있어서,
    상기 장착 구조는
    상기 광발전 모듈 어레이를 유지하는 복수의 조이스트; 및
    상기 조이스트를 유지하는 복수의 포스트를 포함하는
    시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 광발전 모듈 어레이 장착은 지붕 장착 시스템 또는 지상 장착에 사용되는
    솔라 모듈 어레이 장착 시스템.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011109772A1 (de) * 2011-08-04 2013-02-07 Creotecc Gmbh Flachdach-Montagesytem für Photovoltaik-Module
US10171027B2 (en) 2015-03-02 2019-01-01 Sunpower Corporation Photovoltaic module mount
WO2017118998A1 (en) * 2016-01-08 2017-07-13 Agarwal Siddhant Floating solar platform
CN109347410A (zh) * 2018-12-03 2019-02-15 苏州中来民生能源有限公司 用于光伏阵列组件的安装结构及光伏阵列
JP6651210B1 (ja) * 2019-07-25 2020-02-19 株式会社Ａｎｅ 太陽光発電施設監視システム
JP2023515873A (ja) * 2020-03-02 2023-04-14 プランテッド ソーラー，インコーポレイテッド 太陽光モジュールラックシステム
CN114607080B (zh) * 2022-04-27 2023-06-06 东南大学 一种大角度旋转并且不遮挡室内视线的智能光伏幕墙

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH065782B2 (ja) * 1986-06-19 1994-01-19 帝人株式会社 太陽電池モジユ−ル
JP2002206317A (ja) * 2000-11-07 2002-07-26 Sekisui Chem Co Ltd 屋根上設置物の固定構造および固定方法
US20110094503A1 (en) * 2005-03-25 2011-04-28 Jones Dale G Method and apparatus for solar panel tracking
CN1874007A (zh) * 2006-05-04 2006-12-06 唐春芳 高效率太阳能电池
US20080047003A1 (en) * 2006-08-02 2008-02-21 Oracle International Corporation Audit system
EP2171371A1 (en) * 2007-06-21 2010-04-07 voltwerk electronics GmbH Modular pivotable solar collector arrangement
DE102008027857A1 (de) * 2008-06-11 2009-03-05 Leichtmetallbau Schletter Gmbh Montagesystem für PV-Module
CN201263131Y (zh) * 2008-09-17 2009-06-24 李毅 一种平板式太阳能电池支架
US20100089390A1 (en) * 2008-10-13 2010-04-15 Sunlink, Corp Solar array mounting system
US8720125B2 (en) * 2009-07-28 2014-05-13 Micah F. Andretich Sustainable, mobile, expandable structure
WO2011123156A1 (en) * 2010-03-29 2011-10-06 Sedona Energy Labs High efficiency counterbalanced dual axis solar tracking array frame system

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