KR20210040711A

KR20210040711A - 태양열 발전 시스템

Info

Publication number: KR20210040711A
Application number: KR1020190123364A
Authority: KR
Inventors: 배석만
Original assignee: 배석만
Priority date: 2019-10-04
Filing date: 2019-10-04
Publication date: 2021-04-14

Abstract

태양열 비축에 의한 발전 시스템을 개시한다. 개시된 발전 시스템은 열이 축적되는 열비축 블록; 태양열을 집열하는 것으로 그 내부에 유동성 매질이 유동하는 열흡수기; 상기 열흡수기에 태양열을 집중시키는 광학적 집열기; 상기 열비축 블록에 설치되어 상기 집열기로부터의 흡수된 열을 상기 열비축 블록에 전달하는 것으로 상기 열전달 매질이 유동하는 블록 가열기; 상기 집열기와 블록 가열기와의 사이를 순환하는 상기 열전달 매질의 순환 경로를 제공하는 열매체 순환관;을 포함하는 열비축 시스템을 적용한다.

Description

태양열 발전 시스템{Solar heat storage power generation system}

본 개시는 태양열 발전 시스템에 관한 것으로 태양열의 비축을 이용하는 태양열 발전 시스템에 관한 것이다.

태양 에너지를 이용한 다양한 형태의 발전이 존재한다. 그 중의 하나는 태양광을 이용하는 것이며, 다른 하나는 태양열을 이용하는 것이다.

일반적으로 태양열 발전은 집열판을 이용해 물을 끓이고 이 물을 이용해 증기를 발생시켜 터빈을 돌린다. 일몰후 야간 발전을 위해서는 태양열의 축열(heat accumulation)이 필요하며, 이에 대한 계속적인 연구가 필요하다.

하나 또는 그 이상의 실시 예는 효과적으로 태양열을 축적할 수 있는 태양열 축적 시스템 및 이를 적용하는 발전 시스템을 제시한다.

하나 또는 그 이상의 실시 예에 따른 열비축 시스템:은

열이 축적되는 열비축 블록;

태양열을 집열하는 것으로 그 내부에 유동성 매질이 유동하는 열흡수기;

상기 열흡수기에 태양열을 집중시키는 광학적 집열기;

상기 열비축 블록에 설치되어 상기 집열기로부터의 흡수된 열을 상기 열비축 블록에 전달하는 것으로 상기 열전달 매질이 유동하는 블록 가열기;

상기 집열기와 블록 가열기와의 사이를 순환하는 상기 열전달 매질의 순환 경로를 제공하는 열매체 순환관;을 포함할 수 있다.

하나 또는 그 이상의 실시 예에 따른 태양열 발전 시스템:은

상기 열비축 시스템의 블록에 설치되는 증기 발생부;

상기 증기 발생부에 연결되는 증기관; 그리고

상기 증기관으로부터 공급되는 증기에 의해 작동하는 터빈 발전기;를 구비한다.

하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 열비축 블록은 암석을 주재료로 형성되며, 상기 암석에는 현무암 또는 대리석이 포함될 수 있다.

하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 매질은 유동성 액체와 유동성 액체에 분산되는 나 또는 그 이상의 물질로 된 고체 입자를 포함할 수 있다.

하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 고체에는 모래 또는 세라믹 입자가 포함될 수 있다.

하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 액체에는 오일, 윤활유가 포함될 수 있다.

하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 열매체의 순환 경로 상에는 펌프가 마련될 수 있다.

하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 열매체의 순환 경로 상에는 머드 펌프가 마련되어 상기 열매체의 순환을 강제할 수 있다.

하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 열비축 블록은 원통형의 구조를가질 수 있으며, 그 외부는 열적 차단 구조물에 의해 보호될 수 있다.

하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 열비축 블록의 내 외부를 상기블록 가열기가 설치될 수 있다.

하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면 상기 열흡수기는 하나 또는 그 이상의 평면 상에 열매체가 유동하는 열매체 전송 배관 구조를 가질 수 있다.

하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 증기 발생부는 상기 열비축 불럭의 몸체를 관통하는 다수의 배관를 가질 수 있다.

하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 열비축 블록은 중공부를 가지는 원기동 또는 다각형의 구조를 가지며, 상기 열비축 블록을 관통하여 설치되는 증기 발생부의 배관은 상기 중공부를 감싸는 방향으로 상호 나란하게 배치될 수 있다.

열집중이 효과적인 열흡수기 및 열비축이 탁월한 열비축 블록을 이용함으로써 주야 효율적인 발전이 가능하다.

첨부된 도면들은 하나 또는 그 이상의 실시 예에 따른 발전 시스템에 관련된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명 개념의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명 개념의 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들로 인해 한정 되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명 개념의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 개념을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명 개념의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 반대로 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.

본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함한다” 또는 “갖는다” 등의 표현은 명세서에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.

어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.

첨부 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 여기에 사용되는 모든 용어 "및/또는"은 언급된 구성 요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어 "기판"은 기판 그 자체, 또는 기판과 그 표면에 형성된 소정의 층 또는 막 등을 포함하는 적층 구조체를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "기판의 표면"이라 함은 기판 그 자체의 노출 표면, 또는 기판 위에 형성된 소정의 층 또는 막 등의 외측 표면을 의미할 수 있다. 또한 "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.

이하에서 설명되는 모범적 실시 예들에 적용되는 태양열 발전 시스템은 특정 구조에 제한되지 않는다. 즉, 하나 또는 그 이상의 실시 예에 적용되는 태양열 발전 유닛은 태양열을 이용해 고압 증기를 발생시키고 이를 이용해 터빈 발전기를 이용해 전기를 발생한다.

*첨부된 도면들을 참조하면, 지중(1)에 소정 깊이로 형성되어 있는 열차단/보호 우물 구조체(25) 내에 열비축 블록(20)이 매설되어 있다. 열비축 블록(20)의 위의 지상(2)에 집열 구조체(10)가 소정 높이로 태양에 노출되게 설치되어 있다. 집열 구조체(10)는 태양광을 집광하는 다수의 렌즈(12)를 포함하는 광학계(10)를 포함하며, 이 광학계(10)는 지지기둥(11)에 의해 소정의 고도를 설치되어 있다.

한편, 상기 광학계(10)의 하부에는 태양광이 집중되는 평면 상에 스파이럴 형태의 배관 구조에 의한 열흡수기(21)가 소정 높이로 들려 있는 지지지대(22) 위에 상기 광학계(10)의 하부에서 지지기둥(23)에 의해 소정 높이 들려져 있다.

상기 열흡수기(21)로 부터의 배관은 그 하부의 수직 원통형 열비축 블록(20)의 외주면과 내주면에 감겨 있는 블록 가열기(24)로 연결된다.

한편, 상기 열비축 블록(20)의 몸체에서는 다수의 배관에 의한 증기 발생부(31)가 형성되어 있다. 상기 증기 발생부(31)는 증기 공급라인을 통해 터빈 발전기로 공급된다.

전술한 열비축 시스템은, 열이 축적되는 열비축 블록, 태양열을 집열하는 것으로 그 내부에 유동성 매질이 유동하는 열흡수기, 상기 열흡수기에 태양열을 집중시키는 광학적 집열기, 상기 열비축 블록에 설치되어 상기 집열기로부터의 흡수된 열을 상기 열비축 블록에 전달하는 것으로 상기 열전달 매질이 유동하는 블록 가열기, 그리고 상기 집열기와 블록 가열기와의 사이를 순환하는 상기 열전달 매질의 순환 경로를 제공하는 열매체 순환관;을 포함할 수 있다.

태양열 발전 시스템은, 상기 열비축 시스템의 블록에 설치되는 증기 발생부,

상기 증기 발생부에 연결되는 증기관, 그리고 상기 증기관으로부터 공급되는 증기에 의해 작동하는 터빈 발전기;를 구비할 수 있다.

하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 열비축 블록은 암석을 주재료로 형성되며, 상기 암석에는 잠열이 크고 열전도율이 낮은 현무암 또는 대리석이 포함될 수 있다.

하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 상기 매질은 유동성 액체와 유동성 액체에 분산되는 나 또는 그 이상의 물질로 된 고체 입자를 포함할 수 있다. 상기 유동성 액체는 고온 하에서 증기를 발생이 없거나 적게 발생하는 물질일 수 있다.

하나 또는 그 이상의 실시 예에 따르면, 열비축 블록은 중공부(中空部)를 가지는 원기동 또는 다각형의 구조를 가지며, 상기 열비축 블록을 관통하여 설치되는 증기 발생부의 배관은 상기 중공부를 감싸는 방향으로 상호 나란하게 배치될 수 있다.

본 개시에서 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀 두고자 한다.

1: 지중
2: 지상
10: 집열 구조체
11: 지지기둥
20: 열비축 블록
21: 열흡수기(가열기)
22: 지지대
23: 지지기둥
31: 증기발생부 (열교환기)

Claims

열이 축적되는 열비축 블록;
태양열을 집열하는 것으로 그 내부에 유동성 매질이 유동하는 열흡수기;
상기 열흡수기에 태양열을 집중시키는 광학적 집열기;
상기 열비축 블록에 설치되어 상기 집열기로부터의 흡수된 열을 상기 열비축 블록에 전달하는 것으로 상기 열전달 매질이 유동하는 블록 가열기;
상기 집열기와 블록 가열기와의 사이를 순환하는 상기 열전달 매질의 순환 경로를 제공하는 열매체 순환관;을 포함하는 열비축 시스템과 이를 적용하는 발전 시스템.