KR20210110391A - 반사판이 적용된 적층형 태양광 발전 시스템 - Google Patents

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KR20210110391A
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양상훈
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Abstract

본 발명에 따른 반사판이 적용된 적층형 태양광 발전 시스템은, 베이스, 상기 베이스에 배치되는 태양광패널 및 상기 제1태양광패널의 상부 또는 하부 끝단에 상기 태양광패널과 일정 각도를 형성하도록 연결되는 반사판을 포함한다.

Description

반사판이 적용된 적층형 태양광 발전 시스템
본 발명은 태양광 패널이 상하방향으로 적층된 형태의 적층형 태양광 발전 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양광모듈의 동일 면적당 설치율을 향상시키며, 반사판을 포함하여 태양의 고도각이 낮은 시간에도 발전 효율을 향상시키고, 운용시간을 극대화시킬 수 있도록 하는 적층형 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
태양광 발전은 친환경 환경으로서 최근에는 집광 효율을 향상시키고, 단위면적 당 발전량을 향상시키기 위한 다양한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
또한 최근에는 태양광 발전의 효율을 증대하기 위하여, 집광형 태양광 발전(CPV)기술, 단위 면적의 태양전지에서의 발전량 극대화를 위한 고효율의 셀 개발 등에 대한 연구가 국, 내외에서 활발하게 진행되고 있는 추세이다. 하지만, 실제 태양광 패널이 설치되는 한정된 공간에 최대한 많은 패널을 배치하여 상대적인 발전단가(LCOE: Levelized Cost of Energy)를 줄이는 개념에 대하여는 상대적으로 연구가 많이 진행이 되지 않고 있다.
특히 종래의 태양광 발전 시스템은 태양의 고도가 가장 높은 시간대에 집중적인 발전을 수행하는 것으로 최적화되어 있으며, 이에 따라 이른 오전 시간과 늦은 오후 시간에는 발전 효율이 크게 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 설치면적의 극대화, 설치비용의 최적화, 그리고 발전시간을 보다 증가시켜 단위면적 당 발전 효율을 극대화시킬 수 있다.
이에 따라 발전원가의 최적화를 통한 경쟁력을 증대시키고, 대규모 태양광발전단지 구축에 적합한 태양광 발전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적층형 태양광 발전 시스템은 베이스, 상기 베이스에 배치되는 태양광패널 및 상기 제1태양광패널의 상부 또는 하부 끝단에 상기 태양광패널과 일정 각도를 형성하도록 연결되는 반사판를 포함한다.
여기서 상기 태양광모듈은 복수 열 배치되고, 상부 열에 배치되는 태양광패널의 하부는 하부 열에 배치되는 태양광패널의 상부보다 위쪽에 배치된다.
그리고 상기 태양광패널의 하부 및 상기 베이스 사이에 구비되어 상기 태양광패널의 이동을 안내하는 제1가이드부 및 상기 태양광패널의 상부 및 상기 베이스 사이에 구비되어 상기 태양광 패널의 이동을 안내하는 제2가이드부를 포함한다.
그리고 상기 제1가이드부 및 상기 제2가이드부에는 상기 태양광패널의 회전을 안내하는 설정된 곡률의 홈이 각각 형성되고, 상기 제1가이드부 및 상기 제2가이드부 중 적어도 하나에는 상기 태양광패널을 고정시키기 위한 고정부가 구비된다.
또한, 상기 베이스부는 일부가 지면의 하부에 구비되는 베이스부재, 상기 베이스부재의 상부에 배치되는 지지기둥 및 상기 지지기둥의 상부에 특정면을 형성될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적층형 태양광 발전 시스템은 베이스, 상부가 베이스에 고정되고, 하부가 상기 베이스에서 일정 거리 이격되어 배치되는 제1태양광패널, 상기 제1태양광패널의 상부에 구비되며, 상부가 베이스에 고정되고, 하부가 상기 베이스에서 일정 거리 이격되어 배치되는 제2태양광패널 및 상기 제1태양광패널의 상부 및 상기 제1태양광패널의 하부 사이에 이격된 공간에 구비되는 반사판을 포함한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 반사판이 적용된 적층형 태양광 발전 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 태양광을 인접한 태양광 패널로 반사시키는 반사판이 구비되어, 다양한 각도에서 조사되는 태양광의 집광효율을 극대화하여 발전 효율을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
둘째, 이른 오전 시간과 늦은 오후 시간의 발전 효율을 크게 증가시켜 운용시간을 확대함에 따라 전체 발전량을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
셋째, 태양광 패널의 수직적 배치를 통하여 설치면적을 최소화하고, 설치량을 극대화하여 부지 단위면적 당 발전 효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
넷째, 태양의 고도 및 각도에 따라 반사판에 의한 태양광의 반사 각도를 조절 가능하다는 장점이 있다.
다섯째, 각 패널이 형성하는 열 사이에 간격을 형성한다. 따라서 상기 간격으로 바람이 유동하여 구조물 전체에 인가되는 바람에 의한 저항을 저감시킨다. 그리고 구조물에 인가되는 저항에 저감에 따라 구조물을 형성하는 부재의 경량화가 가능한다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 적층형 태양광 발전 시스템의 모습을 나타낸 도면;
도 2은 본 발명의 제1실시예에 따른 적층형 태양광 발전 시스템의 태양광패널이 분해된 상태를 나타내는 사시도;
도 3는 및 도4는 본 발명의 제1실시예의 태양광패널이 회전 전, 후의 상태를 나타내는 도면;
도5는 본 발명의 제1실시예의 태양광패널이 이동한 상태를 나타내는 사시도;
도6은 본 발명의 제2실시예의 태양광패널의 측면을 나타내는 도면;
도7은 본 발명의 제3실시예의 적층형 태양광 발전 시스템을 나타내는 도면이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
제1실시예
도1은 본 발명의 제1실시예의 적층형 태양광 발전 시스템의 사시도이고, 도2는 본 발명의 제1실시예의 적층형 태양광 발전 시스템의 부분 분해사시도이다. 도1 및 도2를 참조하면, 본 실시예의 태양광 발전 시스템은 베이스(210) 및 태양광패널(220)을 더 포함한다.
베이스(210)는 설치지역의 태양의 고도각에 따라 일정 각도 경사지게 배치되고, 상부에 복수 개의 태양광패널(220)이 배치된다. 구체적으로 본 실시예에서의 베이스(210)는 지지기둥(211) 및 베이스프레임(212)를 포함한다.
지지기둥(211)는 베이스부(212)를 경사지게 배치할 수 있는 다양한 구조가 채택될 수 있고, 본 실시예에서는 베이스부(212)의 하부에 고정되는 복수 개의 지지기둥(211) 형태로 구비된다. 그리고 베이스부(212)를 경사지게 배치하기 위하여 후방에 배치되는 지지기둥(211)가 전방에 배치되는 지지기둥(211)보다 길게 형성된다.
구체적으로 본 실시예에서는 도시된 것과 같이 전, 후 방향으로 3열 및 좌, 우 방향으로 3열, 총 9개의 지지기둥(211)가 배치되고, 후방으로 갈수도록 지지기둥(211)의 길이가 길어진다.
한편, 본 실시예에서는 좌, 우 방향으로 3개씩 배치되는 지지기둥(211)의 길이는 같게 형성되나, 설치되는 지역의 태양의 움직임을 고려하여 좌, 우 방향으로 배치되는 지지기둥(211) 역시 길이가 다르게 형성되어 베이스부(212)가 좌, 우 방향으로도 경사를 가지도록 배치할 수 있을 것이다.
베이스부(212)는 태양광모듈(220)이 배치되는 면을 형성하고, 본 실시예에서는 지지기둥(211)의 길이의 차이에 따라 경사지도록 배치된다. 베이스부(212)는 평면을 형성하기 위한 다양한 구조가 채택될 수 있으나, 본 실시에에서는 복수 개의 바가 연결되어 사각면을 형성하게 된다. 그리고 복수 개의 바에는 후술하는 태양광패널(220)이 배치된다.
태양광패널(220)은 베이스(212)에 복수 열 배치된다. 그리고 상부 열에 배치되는 태양공패널(220)의 하부는 하부 열에 배치되는 태양광패널(220)의 상부보다 위쪽에 배치된다. 따라서 상부 열에 배치되는 태양공패널(220)의 하부는 하부 열에 배치되는 태양광패널(220)의 상부사이에는 개구된 공간이 형성된다.
한편, 상기 공간은 공기가 유동하는 유로를 형성하여 전체 적층형 태양광 발전 시스템에 인가되는 바람에 의한 저항을 줄이는 역할을 한다. 그리고 상기 공간에는 상기 공간으로 조사되는 태양광을 인접하는 태양광패널(220)로 반사하기 위한 반사판(221)이 구비되게 된다.
반사판(221)은 태양광패널(220)의 상부 또는 하부 끝단에 태양광패널(220)과 일정 각도를 형성하도록 구비되고, 상기 각도는 본 발명의 적층형 태양광 발전 시스템에 설치되는 지역에 따라 가변될 수 있을 것이다.
본 실시예에서는 반사판(221)이 태양광패널(220)의 상부에 형성되지만, 태양광패널(220)의 하부에 형성되거나, 태양광패널(220)의 상부 및 하부에 동시에 형성될 수도 있을 것이다.
도3 및 도4는 본 발명의 일실시예의 적층형 태양광 발전 시스템의 태양광패널의 이동 전, 후의 상태를 나타내는 도면이고, 도5는 태양광 패널이 회전을 한 태양광 발전 시스템의 사시도이다.
도 3 내지 도5를 참조하면, 태양광패널(220)은 베이스(212)에 이동 가능하게 구비될 수 있을 것이다. 따라서 설치과정과정 등에서 지반의 상태에 따라 계산된 경사가 나오지 않는 경우나 계절에 따른 태양의 조사각도의 변화에 따라 태양광패널(220)의 이동 시킬 수 있을 것이다.
태양광패널(220)은 다양한 방식에 따라 베이스(212)에 이동 가능하도록 결합될 수 있을 것이나, 본 실시예에서는 태양광패널(220)의 하부 및 베이스(212) 사이에 구비되어 태양광패널(220)의 이동을 안내하는 제1가이드부(222) 및 태양광패널(220)의 상부 및 베이스(212) 사이에 구비되어 상기 태양광 패널의 이동을 안내하는 제2가이드부(223)을 포함한다.
즉, 제1가이드부(222) 및 제2가이드부(223)에는 태양광패널(220)의 회전을 안내하는 설정된 곡률의 홈(222a, 223a)이 각각 형성된다.
한편, 태양광패널(220)의 이동 후에는 안정적인 고정이 필요하고, 이를 위한 다양한 형태의 고정부가 구비될 수 있을 것이다. 본 실시예에서는 제1가이드부(222)에 고정홀(222b) 형태로 구비되지만, 제2가이드부(223)에 형성되거나, 또 다른 형태로 고정이 될 수도 있을 것이다.
한편, 태양광패널(220)의 회전각도, 반사판(221)의 면적, 반사판과 태양광패널 사이의 각도, 태양광패널(220) 층간의 간격 또는 이격거리는 설치지역의 위도 및 기후환경(예를 들어 해당지역의 1년간의 기상데이터 등)을 고려한 광학적 해석을 통하여 최적설계될 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예의 적층형 태양광 발전 시스템을 나타내는 도면이다. 도6을 참조하면, 지지기둥(211)의 하부에는 베이스부재(213)가 구비된다.
베이스부재(213)는 콘크리트 등의 구조물로 형성될 수 있고, 이에 따라 지지기둥(211)의 길이를 짧게 형성할 수 있다. 따라서 전체 구조를 보다 안정적으로 형성할 수 있다.
나아가 설치 위치의 평탄도 또는 설치하고자 하는 각도에 따라 서로 다른 길이의 지지기둥(211)을 구비하지 않고, 동일한 길이의 지지기둥(211)을 구비하고, 베이스부재(213)의 높이를 조절하여 원하는 설치 경사를 구현할 수 있게 된다.
본 발명의 적층형 태양광 발전 시스템은 지면 또는 건축물의 옥상 등에 바로 설치가 될 수 있지만, 사막 등의 지반이 안정적이지 않는 지역에 설치되는 경우 안정적인 설치를 위하여 사막의 하부에 콘크리트 등의 타설을 통하여 안정적인 베이스를 형성한 다음 설치를 하는 것이 일반적이다.
따라서 베이스를 형성하는 과정에서 적층형 태양광 발전 구조체의 경사를 고려하여 베이스부재(213)의 높이를 다르게 형성하는 경우 지지기둥(211)의 높이를 낮게 하여 재료비를 낮출 수 있다는 장점이 있다. 나아가 서로 다른 높이의 지지기둥(211)를 구비하지 않아도 되어 양산, 운반, 시공에 있어서도 장점이 있다.
한편, 복수 개의 베이스부재(213)의 하부(특히, 지반의 내부에 위치하는 부분)은 전체가 연결된 형태로 형성되거나, 복수 개의 하부만 연결된 형태로 형성되거나, 분리되어 있을 수 있다.
특히 지반이 약하거나 지반의 유동성이 있는 사막 등에서는 각 베이스부재(213)가 분리되어 있는 것이 지반의 유동 등에 전체 구조물을 안정적으로 지지할 수 있을 것이다.
이 때 분리된 베이스부재(213) 간을 연결하는 연결부재(213)가 구비될 수 있고, 연결부재(213)로는 신축 등 가변성이 있는 소재가 채택될 수 있을 것이다. 따라서 분리된 베이스부재(213)을 통하여 지반의 유동 등에 효과적으로 대처하면서도, 각 베이스부재(213)간의 최소한의 거리를 확보할 수 있을 것이다.
도7는 본 발명의 제3실시예의 적층형 태양광 발전 시스템를 나타내는 도면이다. 도15를 참조하면, 본 실시예에서의 태양광패널(320)은 전체적은 배치 형태에 있어, 상기 제2실시예와 동일하지만, 태양광패널(320)이 고정되어 있는 형태이다.
본 실시예에서는 상기 설명한 것과 같이 상부 및 하부 태양광패널(320) 사이의 공간에 배치되는 반사판(321)에 의하여 보다 넓은 조사면적을 확보하면서도 전체 태양광패널(320) 전체 면적이 균일한 조사량을 확보할 수 있다는 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

Claims (7)

  1. 베이스;
    상기 베이스에 배치되는 태양광패널; 및
    상기 제1태양광패널의 상부 또는 하부 끝단에 상기 태양광패널과 일정 각도를 형성하도록 연결되는 반사판;
    을 포함하는 적층형 태양광 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 태양광모듈은 상, 하 방향으로 복수 열 배치되고,
    상부 열에 배치되는 태양광패널의 하부는 하부 열에 배치되는 태양광패널의 상부보다 위쪽에 배치되는 적층형 태양광 발전 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수 열 배치되는 태양광모듈의 열 사이는 바람이 유동할 수 있도록 일정 간격 이격되도록 형성되는 적층형 태양광 발전 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 태양광패널의 하부 및 상기 베이스 사이에 구비되어 상기 태양광패널의 이동을 안내하는 제1가이드부; 및
    상기 태양광패널의 상부 및 상기 베이스 사이에 구비되어 상기 태양광 패널의 이동을 안내하는 제2가이드부;
    를 포함하는 적층형 태양광 발전 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1가이드부 및 상기 제2가이드부에는 상기 태양광패널의 회전을 안내하는 설정된 곡률의 홈이 각각 형성되고,
    상기 제1가이드부 및 상기 제2가이드부 중 적어도 하나에는 상기 태양광패널을 고정시키기 위한 고정부가 구비되는 적층형 태양광 발전 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 베이스부는 일부가 지면의 하부에 구비되는 베이스부재, 상기 베이스부재의 상부에 배치되는 지지기둥 및 상기 지지기둥의 상부에 특정면을 형성하는 베이스프레임을 포함하는 적층형 태양광 발전 시스템.
  7. 베이스;
    상부가 베이스에 고정되고, 하부가 상기 베이스에서 일정 거리 이격되어 배치되는 제1태양광패널;
    상기 제1태양광패널의 상부에 구비되며, 상부가 베이스에 고정되고, 하부가 상기 베이스에서 일정 거리 이격되어 배치되는 제2태양광패널; 및
    상기 제1태양광패널의 상부 및 상기 제1태양광패널의 하부 사이에 이격된 공간에 구비되는 반사판;
    을 포함하는 적층형 태양광 발전 시스템.
KR1020217026766A 2019-01-23 2019-05-13 반사판이 적용된 적층형 태양광 발전 시스템 KR20210110391A (ko)

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