WO2016108561A1 - 부유식 수상 태양광 발전 장치 - Google Patents

부유식 수상 태양광 발전 장치 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a floating water photovoltaic device, and more particularly, to a buoyant source for supporting a photovoltaic power plant in a water, a plurality of annular pipes made of a synthetic resin material arranged to form concentric circles around a main pillar.
  • the present invention relates to a floating water photovoltaic device which is easy to manufacture using a floating body, is economical, and further advantageous to rotation.
  • solar power generation facilities have been widely used in recent years.
  • the solar power generation facilities In order to supplement the electric energy obtained through the existing power generation means with the solar power generation facilities, the solar power generation facilities have to be installed on a large scale. For this purpose, there is a problem that a large flat land is required.
  • the water-based photovoltaic power generation facility is formed by a certain thickness and a large area, and is formed by installing a plurality of solar cell modules at equal intervals on a floating body that can be floated on the surface with a certain size by interconnecting a plurality of floats with supports.
  • Water solar power facilities are often shaken by waves, like all floats installed on the surface of the water, and the position and angle of receiving the solar light is important, the position of receiving the sunlight at the surface It is difficult to cope with water level change because it is not easy to fix the angle. There are still problems that need to be improved, such as the tracking facilities for solar tracking.
  • the water-mounted solar tracking light collecting device of Korean Patent Publication No. 10-1171000 (published date: 2012.08.08.) Includes a floating object installed on the water surface; An upper structure formed in an inverted triangular shape at the top of the floating object to form a space at the center thereof, and having a rotating shaft including a bearing at an upper end thereof; Solar module plate for condensing sunlight; The solar module plate is formed on an upper surface, the lower surface of the rotating plate is fixed to the upper end of the rotating shaft is rotated left and right; A roller guide formed in a space portion in the center of the upper structure and formed according to a radius of rotation around the rotation axis; A rotary push roller formed to be movable along the roller guide; One end of which is fixed to both sides of the bottom surface of the rotating plate, and the other end of the rotary rods hinged to the rotary rod roller; A motor formed on the floating object; A rack pinion for converting the rotational motion of the motor into a linear motion; A driven pipe formed on the floating object and
  • the waterborne photovoltaic power generation system in tracking of Patent Publication No. 10-2013-0117306 (published date: 2013.10.25.) Is provided with a fixed floating fluid which is provided with a certain size to be floating on the water surface, A variable support rope for fixing the fixed part fluid in a state of tension at all times even when the water level fluctuates; a rotating part fluid rotatably installed inside the fixed part fluid and having a solar cell module installed at an upper fixed frame; Rotating means for rotating the rotating fluid in the inside of the government fluid, and the rotation means is configured to include a control unit to be rotated by the solar position tracking sensor and the azimuth adjustment controller to perform the sun tracking.
  • an object of the present invention is a pipe of synthetic resin material arranged to form a concentric circle around the main pillar as a buoyancy source for supporting the photovoltaic facilities in the water It is to provide a floating water-based photovoltaic device that is easy to manufacture, economical, and further advantageous to rotation using a plurality of annular sub-fluid consisting of.
  • Another object of the present invention is to ensure the operation by rotating the annular sub-fluid using a wire and a winding drum, and easy to manufacture, by forming an air injection and drainage structure in the main pillar is configured to be elevated by the user's operation It is to provide this easy floating water-based photovoltaic device.
  • Floating water photovoltaic device to achieve the above object, in the water photovoltaic device installed in the water, comprising: a central column including a main pillar vertically protruding into the water; A central rotating member capable of elevating along the height direction of the main pillar, the central rotating member being supported by the main pillar to be rotatable at the center of rotation of the main pillar; A plurality of annular floats formed on the water surface and arranged to form concentric circles about the main pillar; A pedestal for interconnecting the central rotating member and the plurality of annular sub-fluids such that the central rotating member and the plurality of annular sub-fluids are integrally lifted and rotatable and a solar facility space is formed thereon; A photovoltaic power generation facility including a solar panel and installed on the pedestal;
  • the annular floating fluid is characterized in that a plurality of pipes made of a synthetic resin material is connected to each other to form a single closed curve.
  • the plurality of annular sub-fluids, the first sub-fluid group disposed in the center portion, the second sub-fluid group disposed outside the first sub-fluid group wherein the annular sub-fluids belonging to the first sub-fluid group is a plurality of linear pipes are interconnected through the elbow connecting pipe to form a polygon, the annular sub-fluids belonging to the second sub-fluid group is a plurality of pipes Are interconnected in a bent state by an external force and are characterized by forming a circle.
  • each of the pipes of the annular sub-fluid characterized in that the partition wall is formed in a hollow shape to seal the inner space inside the connecting portion of both ends.
  • the rotational drive means for rotating the central rotating member and the annular floating body around the main pillar rotation;
  • a central controller for controlling the operation of the rotation driving means to track the sun according to the orientation of the sun; It further comprises.
  • the floating water based photovoltaic device according to the present invention, the rotary drive means, and a pair of wires, each end of which is connected to both sides of the annular sub-fluid disposed on the pedestal or the outermost side; It is characterized in that it comprises a winding drum for winding or unwinding the other end of the pair of wires on the outside of the pedestal, respectively.
  • the floating water-based photovoltaic device the central column portion, a plurality of fixed anchors are provided on the bottom floor of the bottom portion at the lower position of the annular portion fluid, and the position of the main column in the water is fixed It characterized in that it further comprises a support rope for connecting the plurality of fixed anchors and the main pillar.
  • the floating water photovoltaic device the main column, the air pocket is formed therein, the lower end is provided with a weight block having a predetermined weight, and is vertically elevated in the water by the user's operation It is characterized in that the inlet and outlet which is capable of injecting and discharging air or water into the air pocket to enable.
  • the floating water based photovoltaic device characterized in that further comprises a tension adjustment weight connected to the support rope so that the tension is maintained on the support rope.
  • FIG. 1 is a perspective view of a floating water-based photovoltaic device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a plan view of a floating floating water photovoltaic device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 and Figure 4 is a side view of the floating floating solar cell apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a side view of the main pillar according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a plan view of the annular floating fluid according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view of a floating floating solar cell apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view of a floating floating solar cell apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view of a floating water-based photovoltaic device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a floating floating solar device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a plan view of a floating floating solar power device according to an embodiment of the present invention
  • Figures 3 and 4 Figure 5 is a side view of the floating water-based photovoltaic device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a side view of the main pillar according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is an annular floating body according to an embodiment of the present invention Top view of the.
  • the floating water photovoltaic device 1 is the central column 10, the central rotating member 20, the annular floating fluid 30 and And a pedestal 40, a photovoltaic power generation facility 50, a rotation driving means 60, and a central control unit 70.
  • the central pillar 10 is a main pillar 11, the fixed anchor 12, the support rope 13, and the tension control as a configuration that serves as the central axis of the floating water photovoltaic device according to the present invention It is configured to include a weight (14).
  • the main pillar 11 has a configuration that protrudes vertically into the water phase, as shown in FIG. 5, an air pocket 111 is formed therein, and the main pillar 11 has a predetermined weight at a lower end so as to maintain an equilibrium.
  • Weight block 112 is provided, the inlet 113 and the outlet 114 is possible to inject and discharge the air or water into the interior of the air pocket 111 to be vertically lifted in the water by the user's operation in the semi-submersible type Is provided.
  • the main pillar 11 is to be submerged in the water is filled with water in the air pocket 111 by injecting water into the injection port 113, the method for floating the main pillar 11 is the injection hole ( By injecting air into 113, water filled in the air pocket 111 is discharged through the outlet 114, and the air pocket 111 may be hollow.
  • the fixing anchor 12 is a configuration that is provided with a plurality of lower floor bottom surface in the lower position of the annular sub-fluid 30, when the annular sub-fluid 30 is lowered as the water level decreases the annular portion at the upper end It is preferable that the lower surface of the floating body 30 is brought into contact with each other to allow the annular floating body 30 to be horizontal, and at the same time, it is formed in a shape capable of forming a herbaceous habitat and a fish spawning field.
  • the amount of fresh water of the reservoir or the dam may vary according to the amount of rainwater and the amount of usage. Furthermore, when the drought is severe, the water of the reservoir dries. If the annular floating body 30 sits on the bottom of the reservoir instead of the horizontal state, the photovoltaic power generation The facility 50 is inevitably damaged, but through the fixing anchor 12 to prevent such a situation, and to act as artificial reefs in normal times.
  • the fixed anchor 12 is preferably used to make steel spawning concrete material to promote the photosynthesis action of the plants in the spawning place and habitat of the fish to favor the composition of the aquatic forest.
  • the fixing anchor 12 and the main pillar 11 are connected to the support rope 13 to fix the position of the main pillar 11 in the water phase.
  • the support rope 13 is connected to the plurality of fixing anchors 12 and the main pillar 11 provided on the bottom of the bottom layer so that the position of the main pillar 11 is fixed in the water phase. It is a constitution.
  • the tension adjustment weight 14 is configured to be connected to the support wire 13 so that the tension is maintained on the support wire 13.
  • the tension adjustment weight 14 is to prevent the loosening when the main column 11 sinks to the bottom due to the reduced water level.
  • the central rotating member 20 is configured to be movable up and down along the height direction of the main pillar 11 and is supported on the main pillar 11 so as to be rotatable at the center of rotation of the main pillar 11.
  • the annular floating fluid 30 is formed to be floating on the surface of the water, and a plurality of concentric circles are arranged around the main pillar 11.
  • the area in which the annular sub-fluid 30 is in contact with the water surface is relatively smaller than that of the disk-shaped float, so that the load is less during rotation. It is to be able to rotate the annular sub-fluid 30 with less energy.
  • the annular floating body 30 is relatively large in size so that the pipe 31 is formed of a synthetic resin material such as a PE pipe to form a single closed curve. ) Are interconnected by means such as butt fusion of the ends.
  • the plurality of annular sub-fluids 30 are arranged in the central portion as shown in FIG. 6 to the outside of the first sub-fluid group 30a and the first sub-fluid group 30a. It is divided into a second sub-fluid group (30b) arranged.
  • the annular subfluid 30 belonging to the first subfluid group 30a is configured such that a plurality of linear pipes 31 are connected to each other through the elbow connecting pipe 32 and form a polygonal shape.
  • the diameter of the first sub-fluid group 30a is relatively smaller than that of the second sub-fluid group 30b, and thus it is difficult to form a closed curve by bending the pipe 31. It is configured to form a closed curve through).
  • the annular float fluid 30 located at the center of the first subfluid group 30a is configured to form a quadrangular shape for ease of manufacture, and the annular float fluid 30 at its outer side is formed. It was configured to form an octagonal shape.
  • annular subfluid 30 belonging to the second subfluid group 30b is configured such that a plurality of the pipes 31 are interconnected in a bent state by an external force and form a circle.
  • the annular subfluid 30 belonging to the second subfluid group 30b since the annular subfluid 30 belonging to the second subfluid group 30b has a relatively large diameter, it may be bent to some extent by an external force, so that the elbow connector tube 32 may be different from that of the first subfluid group 30a.
  • the pipe 31 can be directly connected to each other without the need for an intermediate configuration.
  • each of the pipes 31 of the annular subfluid 30 is formed in a hollow shape, and a partition wall 34 is formed to seal an inner space inside the connection part 33 at both ends.
  • the annular float 30 may maintain buoyancy. It will be able to maintain stability.
  • the pedestal 40 is configured to interconnect the central rotating member 20 and the plurality of annular portion fluids 30, and the central rotating member 20 and the plurality of annular portions by the pedestal 40.
  • the fluid 30 can be integrally lifted and rotated and a solar installation space is formed at the top.
  • the pedestal 40 is preferably configured by arranging the transverse frame 41 and the longitudinal frame 42 in a lattice form so as to minimize the weight while forming a solar installation space thereon.
  • the photovoltaic facility 50 is configured to convert solar energy into electrical energy, the solar cell panel 51, the panel connection hinge 52, the panel slope support link 53, and the inspection scaffold 54 It is configured to include).
  • the solar panel 51 is a configuration for condensing sunlight.
  • the solar panel 51 may be provided with a sprinkler (not shown) that can increase the productivity of the photovoltaic power generation by lowering the temperature by spraying water on the solar panel at high temperature.
  • the panel connection hinge 52 is configured to connect the front end of the solar cell panel 51 to the pedestal 40, and the panel slope support link 53 maintains the solar cell panel 51 at a predetermined inclination angle. And a rear end portion of the solar cell panel 51 and the pedestal 40 so as to be supported by the pedestal 40.
  • the inclination angle of the solar panel 51 formed by the panel slope supporting link 53 is preferably about 27 °.
  • the check scaffold 54 is configured to have a predetermined width on the pedestal 40 so that the user can pass for checking the solar cell panel 51 or the like.
  • the rotation driving means 60 is controlled by the central control unit 70 and rotates the central rotating member 20 and the annular part fluid 30 with the main pillar 11 as the center of rotation.
  • the rotation drive means 60 is configured to include a wire 61 and the winding drum 62.
  • the wire 61 is composed of a pair of the first wire 611 and the second wire 612 to each of the opposite sides of the annular body 30 disposed on the pedestal 40 or the outermost. One end is connected, and the other end is connected to the winding drum 62.
  • the winding drum 62 is disposed outside one side of the pedestal 40 to wind or unwind opposite ends of the pair of wires 61, respectively.
  • the winding drum 62 loosens the second wire 612 when the first wire 611 is wound, and loosens the second wire 612 when the first wire 611 is unwound.
  • the rotary drive means 60 according to the embodiment of the present invention is controlled by the central control unit 70, and the annular float fluid 30 is clockwise at a precise angle determined according to the orientation of the sun, that is, time. Or it can be rotated counterclockwise.
  • the central control unit 70 is configured to control the operation of the rotation driving means 60 so that the solar panel 51 can track the sun according to the orientation of the sun.
  • FIG. 7 shows an embodiment in which two floating water photovoltaic devices (1, 1 ') according to the present invention are interlocked
  • the third embodiment of FIG. 8 shows the floating according to the present invention
  • FIG. 9 illustrates an embodiment in which three types of floating water photovoltaic devices (1, 1 ', 1' ') are interlocked
  • the fourth embodiment of FIG. 9 shows four floating water photovoltaic devices according to the present invention. 1, 1 ′, 1 ′′, 1 ′ ′′) are shown.
  • the floating water photovoltaic device according to the present invention may be installed in a water stand independently as in one embodiment of the present invention, a plurality of devices as in the second to fourth embodiments of the present invention It may be installed to be interlocked.
  • the floating water-based photovoltaic device according to the present invention can be easily manufactured by using a plurality of annular floaters made of a plurality of annular floats made of a pipe of synthetic resin forming a concentric circle. It is economical and furthermore advantageous in rotation.
  • the floating water-based photovoltaic device according to the present invention by using the wire and the winding drum to rotate the annular floating fluid is reliable and easy to manufacture, and the air injection and drainage structure on the main pillar to form the user's operation There is an advantage that the construction is easy to move by construction.

Abstract

본 발명은 부유식 수상 태양광 발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수상에서 태양광발전설비를 지지하기 위한 부력원으로 메인기둥을 중심으로 동심원을 이루도록 배치된 합성수지 소재의 파이프로 이루어진 복수개의 환형부유체를 이용하여 제작이 용이하고, 경제적이며, 나아가 회전에 유리한 부유식 수상 태양광 발전 장치에 관한 것이다.

Description

부유식 수상 태양광 발전 장치
본 발명은 부유식 수상 태양광 발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수상에서 태양광발전설비를 지지하기 위한 부력원으로 메인기둥을 중심으로 동심원을 이루도록 배치된 합성수지 소재의 파이프로 이루어진 복수개의 환형부유체를 이용하여 제작이 용이하고, 경제적이며, 나아가 회전에 유리한 부유식 수상 태양광 발전 장치에 관한 것이다.
자연환경의 오염이 심화되고 있는 가운데, 친환경 에너지를 이용하여 전기를 수득할 수 있도록 하는 친환경 발전시설의 개발에 많은 연구가 이루어지고 있으며, 보다 구체적으로는 태양광 발전, 풍력 발전, 지열 발전 등으로부터 소량의 전기를 수득하는 수준을 넘어서서 종래의 발전시설이 생산하던 전기를 대체할 수 있도록 하는 방향으로 연구가 이루어지고 있다.
이와 관련하여 최근에는 태양광 발전시설이 널리 보급되고 있는데, 기존의 발전수단을 통해 수득하던 전기에너지를 상기 태양광 발전시설을 통해 보완하기 위해서는 상기 태양광 발전시설을 대규모로 설치해야 하는 단점이 있으며, 이를 위해서는 넓은 평지가 필요하다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 최근에는 넓은 수면에 태양광 발전시설을 설치하고자 하는 시도가 많이 이루어지고 있는 실정이다.
수상 태양광 발전시설은 일정 두께와 넓은 면적으로 형성되되, 복수의 부구를 지지대로 상호 연결하여 일정 크기로 수면에 부유할 수 있도록 한 부유체에 다수의 태양전지 모듈을 등간격으로 설치하여 이루어지는 대용량 수상 태양광 발전시설은 수면에 설치되는 모든 부유체가 그러하듯이 파도에 의해 흔들리는 경우가 많고, 상기 태양광 발전장치는 태양광을 받아들이는 위치와 각도가 중요한데, 수면에서는 상기 태양광을 받아들이는 위치와 각도의 고정이 용이하지 않으므로 수위변화에 효과적으로 대처하기 어려운 점이 있고. 태양광 추종을 위한 추적설비가 매우 복잡한 점 등 여전히 개선되어야 할 문제점들이 존재하고 있다.
종래기술로 등록특허공보 제10-1171000호(공고일자: 2012.08.08.)의 수상설치형 태양광 추적 집광장치는, 수면위에 설치되는 부상물체; 상기 부상물체 상단에 역삼각 형상으로 형성되어 중앙에 공간부를 형성하며, 그 상단에 베어링을 포함하는 회전축이 형성된 상부구조물; 태양광을 집광하는 솔라모듈판; 상면에 상기 솔라모듈판이 형성되고, 그 하면 중앙부가 상기 회전축 상단에 고정되어 좌우로 회동되는 회전판; 상기 상부구조물 중앙의 공간부에 형성되며, 상기 회전축을 중심으로하는 회전반경에 따라 형성된 롤러가이드; 상기 롤러가이드를 따라 이동가능하게 형성된 회전밀대롤러; 그 일단이 상기 회전판 저면의 양측에 고정되고, 타측단이 상기 회전밀대롤러에 힌지결합하는 각각의 회전밀대; 상기 부상물체 상에 형성되는 모터; 상기 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 랙 피니언; 상기 부상물체 상에 형성되고, 상기 랙 피니언에 결합되어 좌우방향으로 직선운동하는 종동 파이프; 일측이 상기 종동 파이프에 힌지결합되고 타측이 상기 회전밀대롤러에 힌지결합되어, 상기 종동 파이프가 수평이동할때에 상기 회전밀대롤러를 상기 롤러가이드를 따라 회전반경으로 이동시키는 롤러 링크를 포함하는 구성으로 되어 있다.
이러한 상기의 구조에서는 솔라모듈판을 회전하기 위한 구성이 상부구조물에 설치되는 것으로서, 상부구조물 상단에 베어링을 포함하는 회전축이 형성되기 때문에 대용량의 솔라모듈판을 설치하기 위해서는 많은 동력을 필요로 하므로 많은 관리비용을 필요로 하고 그 구조도 복잡한 구조로 되어 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.
다른 종래기술로 공개특허공보 제10-2013-0117306호(공개일자: 2013.10.25.)의 추적시 수상 태양광 발전시스템은, 일정 크기로 구비되어 수면에 부유할 수 있도록 한 고정부유체와, 상기 고정부유체를 수위변동시에도 항상 팽팽한 상태로 고정되도록 하는 가변형 지지로프와, 상기 고정부유체의 내측에 회전가능하게 설치되고 상부의 고정후레임에 태양전지 모듈이 설치되는 회전부유체와, 상기 고정부유체의 내측에서 회전부유체가 회전되도록 하는 회전수단과, 상기 회전수단은 태양광 위치추적센서 및 방위각 조정 콘트롤러에 의해 회전되어 태양 추적이 이루어지도록 제어부를 포함하는 구성으로 되어 있다.
하지만, 상기의 종래기술은 회전부유체가 일체형으로 대형원판으로 형성되어 제작이 용이하지 않고, 비용이 많이 소요되며, 하부면 전체가 물과 접촉됨으로써 회전시 부하가 많이 걸려 회전에 많은 에너지를 소요하여야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 수상에서 태양광발전설비를 지지하기 위한 부력원으로 메인기둥을 중심으로 동심원을 이루도록 배치된 합성수지 소재의 파이프로 이루어진 복수개의 환형부유체를 이용하여 제작이 용이하고, 경제적이며, 나아가 회전에 유리한 부유식 수상 태양광 발전 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 환형부유체를 와이어 및 권취드럼을 이용하여 회전시킴으로써 작동이 확실하면서도 제작이 용이하고, 메인기둥에 에어 주입 및 배수 구조를 형성하여 사용자의 조작에 의해 승강가능하게 구성되어 시공이 용이한 부유식 수상 태양광 발전 장치를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하고자 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치는, 수상에 설치되는 수상 태양광 발전 장치에 있어서, 수상으로 수직 돌출된 메인기둥을 포함하여 구성된 중앙기둥부와; 상기 메인기둥의 높이 방향을 따라 승강 가능하고, 상기 메인기둥을 회전중심으로 회전 가능하게 상기 메인기둥에 지지된 중앙회전부재와; 수면에 부유할 수 있도록 형성되되, 상기 메인기둥을 중심으로 동심원을 이루도록 배치되는 복수개의 환형부유체와; 상기 중앙회전부재와 상기 복수개의 환형부유체가 일체로 승강 및 회전 가능하도록 함과 동시에 상부로 태양광설비공간이 형성되도록 상기 중앙회전부재와 상기 복수개의 환형부유체를 상호 연결하는 받침대와; 태양전지패널을 포함하여 구성되어 상기 받침대에 설치되는 태양광발전설비와; 상기 환형부유체는, 합성수지 소재로 이루어진 파이프 복수개가 단일폐곡선을 형성하도록 상호 연결되어 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치는, 상기 복수개의 환형부유체는, 중앙부로 배치되는 제1부유체그룹과, 상기 제1부유체그룹의 외측으로 배치되는 제2부유체그룹으로 구분되되, 상기 제1부유체그룹에 속한 환형부유체는 직선형의 상기 파이프 복수개가 엘보우연결관을 통해 상호 연결되며 다각형상을 이루고, 상기 제2부유체그룹에 속한 환형부유체는 상기 파이프 복수개가 외력에 의해 휘어진 상태로 상호 연결되며 원형을 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치는, 상기 환형부유체의 파이프 각각은, 중공형으로 형성되되 양단의 연결부 내측으로 내부공간을 밀폐하는 격벽이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치는, 상기 메인기둥을 회전중심으로 상기 중앙회전부재 및 상기 환형부유체를 회전시키는 회전구동수단과; 태양의 방위에 따라 상기 태양전지패널이 태양을 추적할 수 있도록 상기 회전구동수단의 작동을 제어하는 중앙제어부를; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치는, 상기 회전구동수단은, 상기 받침대 또는 최외측에 배치된 상기 환형부유체의 상호 대향되는 양측에 각각의 일단이 연결되는 한 쌍의 와이어와, 상기 받침대의 외측에서 상기 한 쌍의 와이어의 타단을 각각 서로 반대되게 감거나 풀어주는 권취드럼을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치는, 상기 중앙기둥부는, 상기 환형부유체의 하부 위치에서의 저층 바닥면에 구비되는 다수개의 고정닻과, 수상에서 상기 메인기둥의 위치가 고정되도록 상기 다수개의 고정닻과 상기 메인기둥을 연결하는 지지로프를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치는, 상기 메인기둥은, 내부로 에어포켓이 형성되고, 하단부에 일정 무게를 갖는 무게블록이 구비되며, 사용자의 조작에 의해 수중에서 수직하게 승강 가능하도록 상기 에어포켓의 내부로 공기 또는 물의 주입 및 배출이 가능한 주입구 및 배출구가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치는, 상기 중앙기둥부는, 상기 지지로프에 장력이 유지되도록 상기 지지로프에 연결되는 텐션조절무게추를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치의 사시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치의 평면도
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치의 측면도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 메인기둥의 측면도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 환형부유체의 평면도
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치의 평면도
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치의 평면도
도 9은 본 발명의 제4실시예에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치의 평면도
이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치의 평면도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치의 측면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 메인기둥의 측면도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 환형부유체의 평면도이다.
도 1 내지 도 6을 살펴보면, 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치(1)는 중앙기둥부(10)와, 중앙회전부재(20)와, 환형부유체(30)와, 받침대(40)와, 태양광발전설비(50)와, 회전구동수단(60)과, 중앙제어부(70)를 포함하여 구성된다.
상기 중앙기둥부(10)는 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치의 중심축의 역할을 하는 구성으로 메인기둥(11)과, 고정닻(12)과, 지지로프(13)와, 텐션조절무게추(14)를 포함하여 구성된다.
상기 메인기둥(11)은 수상으로 수직 돌출되는 구성으로 도 5에 도시된 바와 같이 내부로 에어포켓(111)이 형성되고, 상기 메인기둥(11)이 평형을 유지할 수 있도록 하단부에 일정 무게를 갖는 무게블록(112)이 구비되며, 반잠수형으로 사용자의 조작에 의해 수중에서 수직하게 승강 가능하도록 상기 에어포켓(111)의 내부로 공기 또는 물의 주입 및 배출이 가능한 주입구(113) 및 배출구(114)가 구비된다.
상기 메인기둥(11)이 수상으로 수직 돌출된 상태에서는 환형부유체(30) 및 받침대(40)가 상호 연결된 중앙회전부재(20)의 중심에 상기 메인기둥(11)을 끼우기 곤란하므로 상기 메인기둥(11)이 수중으로 잠수되도록 하고, 상기 중앙회전부재(20), 환형부유체(30) 및 받침대(40)의 조립을 마친 후 상기 메인기둥(11)을 수상으로 부상시켜 상기 중앙회전부재(20)의 중심에 끼워지게 시공되도록 하기 위한 것이다.
상기 메인기둥(11)이 수중으로 잠수되도록 하는 방법은 상기 주입구(113)에 물을 주입함으로써 상기 에어포켓(111)에 물이 채우면 되고, 상기 메인기둥(11)을 부상시키는 방법은 상기 주입구(113)에 에어를 주입함으로써 상기 배출구(114)를 통해 상기 에어포켓(111)에 채워진 물이 배출되고, 상기 에어포켓(111)이 중공상태가 되도록 하면 된다.
상기 고정닻(12)은 상기 환형부유체(30)의 하부 위치에서의 저층 바닥면에 다수개 구비되는 구성으로, 수위에 감소에 따라 상기 환형부유체(30)가 하강되는 경우 상단부에 상기 환형부유체(30)의 하부면이 맞닿아 지지되며 상기 환형부유체(30)가 수평이 될 수 있도록 함과 동시에 수초의 서식 및 어류의 서식 산란장이 조성될 수 있는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 저수지나 댐의 담수량은 우수량 및 사용량등에 따라 변화될 수 있으며 더욱이 가뭄이 심할 때는 저수지 등의 물이 말라 상기 환형부유체(30)가 수평상태가 아닌 저수지 바닥에 내려 앉으면 상기 태양광발전설비(50)가 파손될 수 밖에 없는데, 상기 고정닻(12)을 통하여 이러한 상황을 예방하고, 평상시에는 인공어초 역할을 할 수 있도록 하는 것이다.
상기 고정닻(12)은 어류의 산란장과 서식처를 만드는데 있어 수초의 광합성 작용을 촉진시켜 수초림의 조성에 유리한 제강슬래그 콘크리트 소재를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 고정닻(12)과 상기 메인기둥(11)은 지지로프(13)로 연결됨으로써 수상에서 상기 메인기둥(11)의 위치가 고정되게 된다.
상기 지지로프(13)는 상기 지지로프(13)는 저층 바닥면에 구비된 다수개의 고정닻(12)과 상기 메인기둥(11)을 연결함으로써 수상에서 상기 메인기둥(11)의 위치가 고정되도록 하는 구성이다.
상기 텐션조절무게추(14)는 상기 지지와이어(13)에 장력이 유지되도록 상기 지지와이어(13)에 연결되는 구성이다.
즉, 상기 텐션조절무게추(14)는 수위가 감소됨으로 인해 상기 메인기둥(11)이 하부로 가라앉는 경우 느슨해지는 것을 방지하는 구성인 것이다.
상기 중앙회전부재(20)는 상기 메인기둥(11)의 높이 방향을 따라 승강 가능하고, 상기 메인기둥(11)을 회전중심으로 회전 가능하게 상기 메인기둥(11)에 지지되는 구성이다.
상기 환형부유체(30)는 수면에 부유할 수 있도록 형성되고, 복수개가 상기 메인기둥(11)을 중심으로 동심원을 이루도록 배치되는 구성이다.
상기 동심원을 이루도록 배치되는 복수개의 환형부유체(30)의 구성에 의하여 상기 환형부유체(30)가 수면과 접촉되는 면적이 원판형의 부유체에 비해 상대적으로 적어 회전시 부하가 적게 걸림으로써 상대적으로 적은 에너지로도 상기 환형부유체(30)를 회전시킬 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 환형부유체(30)는 그 크기가 상대적으로 크기 때문에 제조가 용이하도록 본 발명의 일실시예에서는 PE관과 같은 합성수지 소재로 이루어진 파이프(31) 복수개가 단일폐곡선을 형성하도록 파이프(31) 단부의 맞대기 융착 등의 방법으로 상호 연결되어 구성된다.
본 발명의 일실시예에서 상기 복수개의 환형부유체(30)는 도 6에 도시된 바와 같이 중앙부로 배치되는 제1부유체그룹(30a)과, 상기 제1부유체그룹(30a)의 외측으로 배치되는 제2부유체그룹(30b)으로 구분된다.
상기 제1부유체그룹(30a)에 속한 환형부유체(30)는 직선형의 상기 파이프(31) 복수개가 엘보우연결관(32)을 통해 상호 연결되며 다각형상을 이루도록 구성된다.
즉, 상기 제1부유체그룹(30a)의 직경은 상기 제2부유체그룹(30b)에 비해 상대적으로 작아 상기 파이프(31)를 휘는 방법으로 폐곡선을 형성하기 힘들기 때문에 상기 엘보우연결관(32)을 매개로 폐곡선을 형성할 수 있도록 구성되는 것이다.
본 발명의 일실시예에서 상기 제1부유체그룹(30a)의 중앙에 위치된 환형부유체(30)는 제작의 용이를 위해 사각형상을 이루도록 구성하고, 그 외측의 환형부유체(30)는 8각형상을 이루도록 구성하였다.
또한, 상기 제2부유체그룹(30b)에 속한 환형부유체(30)는 상기 파이프(31) 복수개가 외력에 의해 휘어진 상태로 상호 연결되며 원형을 이루도록 구성된다.
즉, 상기 제2부유체그룹(30b)에 속한 환형부유체(30)는 직경이 상대적으로 크므로 외력에 의해 어느 정도 휠 수 있어 상기 제1부유체그룹(30a)에서와는 달리 엘보우연결관(32)과 같은 매개구성이 필요없이 파이프(31) 상호간 직접 연결될 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 일실시예에서 상기 환형부유체(30)의 파이프(31) 각각은 중공형으로 형성되되 양단의 연결부(33) 내측으로 내부공간을 밀폐하는 격벽(34)이 형성된다.
상기 격벽(34)의 구성으로 인하여 상기 환형부유체(30)를 구성하는 파이프(31)의 일부가 파손되거나, 연결부(33)에 누수가 발생되더라도 상기 환형부유체(30)는 부력을 유지할 수 있게 되어 안정성을 유지할 수 있게 되는 것이다.
상기 받침대(40)는 상기 중앙회전부재(20)와 상기 복수개의 환형부유체(30)를 상호 연결하는 구성으로, 상기 받침대(40)에 의해 상기 중앙회전부재(20)와 상기 복수개의 환형부유체(30)가 일체로 승강 및 회전이 가능하게 됨과 동시에 상부로 태양광설비공간이 형성된다.
상기 받침대(40)는 상부로 태양광설비공간을 형성하면서도 무게를 최소화할 수 있도록 횡방향프레임(41)과 종방향프레임(42)을 격자형으로 배치하여 구성하는 것이 바람직하다.
상기 태양광발전설비(50)는 태양에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 구성으로 태양전지패널(51)과, 패널연결힌지(52)와, 패널경사지지링크(53)와, 점검용발판(54)을 포함하여 구성된다.
상기 태양전지패널(51)은 태양광을 집광하기 위한 구성이다.
상기 태양전지패널(51)에는 고온시 상기 태양전지패널에 물을 뿌림으로써 온도를 낮춰 태양광 발전의 생산성을 높일 수 있는 스프링클러(미도시)가 설치될 수 있다.
상기 패널연결힌지(52)는 상기 태양전지패널(51)의 전단부를 상기 받침대(40)에 연결하는 구성이고, 상기 패널경사지지링크(53)는 상기 태양전지패널(51)이 일정 경사각을 유지하며 상기 받침대(40)에 지지될 수 있도록 상기 태양전지패널(51)의 후단부와 상기 받침대(40)를 연결하는 구성이다.
상기 패널경사지지링크(53)에 의해 형성되는 상기 태양전지패널(51)의 경사각은 27° 내외가 바람직하다.
상기 점검용발판(54)은 상기 태양전지패널(51) 등의 점검을 위해 사용자가 통행할 수 있도록 상기 받침대(40)에 일정폭을 갖고 놓이는 구성이다.
상기 회전구동수단(60)은 상기 중앙제어부(70)에 의해 제어되며 상기 메인기둥(11)을 회전중심으로 상기 중앙회전부재(20) 및 상기 환형부유체(30)를 회전시키는 구성으로, 본 발명의 일실시예에서 상기 회전구동수단(60)은 와이어(61)와, 권취드럼(62)을 포함하여 구성된다.
상기 와이어(61)는 제1와이어(611)와 제2와이어(612)의 한 쌍으로 구성되어 상기 받침대(40) 또는 최외측에 배치된 상기 환형부체(30)의 상호 대향되는 양측에 각각의 일단이 연결되고, 타단은 상기 권취드럼(62)에 연결되는 구성이다.
상기 권취드럼(62)은 상기 받침대(40)의 일측 외부에 배치되어 상기 한 쌍의 와이어(61)의 타단을 각각 서로 반대되게 감거나 풀어주는 구성이다.
즉, 상기 권취드럼(62)은 상기 제1와이어(611)를 감는 경우에는 상기 제2와이어(612)를 풀어주고, 상기 제1와이어(611)를 푸는 경우에는 상기 제2와이어(612)를 감아줌으로써 결국 본 발명의 일실시예에 따른 회전구동수단(60)은 상기 중앙제어부(70)에 의해 제어되며 상기 환형부유체(30)를 태양의 방위 즉, 시간에 따라 정해진 정확한 각도로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시킬 수 있게 되는 것이다.
상기 중앙제어부(70)는 태양의 방위에 따라 상기 태양전지패널(51)이 태양을 추적할 수 있도록 상기 회전구동수단(60)의 작동을 제어하는 구성이다.
이상에서는 본 발명의 일실시예에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치를 살펴보았는데, 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 제2실시예, 제3실시예 및 제4실시예에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치를 살펴보기로 한다.
도 7의 제2실시예는 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치 2개(1, 1')를 연동한 실시예를 도시한 것이고, 도 8의 제3실시예는 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치 3개(1, 1', 1'')를 연동한 실시예를 도시한 것이며, 도 9의 제4실시예는 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치 4개(1, 1', 1'', 1''')를 연동한 실시예를 도시한 것이다.
즉, 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치는 본 발명의 일실시예에서와 같이 독립형으로 수상에 설치될 수도 있고, 본 발명의 제2실시예 내지 제4실시예에서와 같이 복수개의 장치가 연동되도록 설치될 수도 있다 할 것이다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 부유식 수상 태양광 발전 장치는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치는 동심원을 형성하는 합성수지 소재의 파이프로 이루어진 복수개의 환형부유체의 구성에 의하여 복수개의 환형부유체를 이용하여 제작이 용이하고, 경제적이며, 나아가 회전에 유리한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 수상 태양광 발전 장치는 환형부유체를 와이어 및 권취드럼을 이용하여 회전시킴으로써 작동이 확실하면서도 제작이 용이하고, 메인기둥에 에어 주입 및 배수 구조를 형성하여 사용자의 조작에 의해 승강가능하게 구성되어 시공이 용이한 장점이 있다.

Claims (8)

  1. 수상에 설치되는 수상 태양광 발전 장치에 있어서,
    수상으로 수직 돌출된 메인기둥을 포함하여 구성된 중앙기둥부와;
    상기 메인기둥의 높이 방향을 따라 승강 가능하고, 상기 메인기둥을 회전중심으로 회전 가능하게 상기 메인기둥에 지지된 중앙회전부재와;
    수면에 부유할 수 있도록 형성되되, 상기 메인기둥을 중심으로 동심원을 이루도록 배치되는 복수개의 환형부유체와;
    상기 중앙회전부재와 상기 복수개의 환형부유체가 일체로 승강 및 회전 가능하도록 함과 동시에 상부로 태양광설비공간이 형성되도록 상기 중앙회전부재와 상기 복수개의 환형부유체를 상호 연결하는 받침대와;
    태양전지패널을 포함하여 구성되어 상기 받침대에 설치되는 태양광발전설비와;
    상기 환형부유체는, 합성수지 소재로 이루어진 파이프 복수개가 단일폐곡선을 형성하도록 상호 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 환형부유체는, 중앙부로 배치되는 제1부유체그룹과, 상기 제1부유체그룹의 외측으로 배치되는 제2부유체그룹으로 구분되되,
    상기 제1부유체그룹에 속한 환형부유체는 직선형의 상기 파이프 복수개가 엘보우연결관을 통해 상호 연결되며 다각형상을 이루고,
    상기 제2부유체그룹에 속한 환형부유체는 상기 파이프 복수개가 외력에 의해 휘어진 상태로 상호 연결되며 원형을 이루는 것을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 환형부유체의 파이프 각각은, 중공형으로 형성되되 양단의 연결부 내측으로 내부공간을 밀폐하는 격벽이 형성된 것을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 메인기둥을 회전중심으로 상기 중앙회전부재 및 상기 환형부유체를 회전시키는 회전구동수단과;
    태양의 방위에 따라 상기 태양전지패널이 태양을 추적할 수 있도록 상기 회전구동수단의 작동을 제어하는 중앙제어부를; 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회전구동수단은, 상기 받침대 또는 최외측에 배치된 상기 환형부유체의 상호 대향되는 양측에 각각의 일단이 연결되는 한 쌍의 와이어와, 상기 받침대의 외측에서 상기 한 쌍의 와이어의 타단을 각각 서로 반대되게 감거나 풀어주는 권취드럼을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 중앙기둥부는, 상기 환형부유체의 하부 위치에서의 저층 바닥면에 구비되는 다수개의 고정닻과, 수상에서 상기 메인기둥의 위치가 고정되도록 상기 다수개의 고정닻과 상기 메인기둥을 연결하는 지지로프를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 메인기둥은, 내부로 에어포켓이 형성되고, 하단부에 일정 무게를 갖는 무게블록이 구비되며, 사용자의 조작에 의해 수중에서 수직하게 승강 가능하도록 상기 에어포켓의 내부로 공기 또는 물의 주입 및 배출이 가능한 주입구 및 배출구가 구비된 것을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 중앙기둥부는, 상기 지지로프에 장력이 유지되도록 상기 지지로프에 연결되는 텐션조절무게추를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 부유식 수상 태양광 발전 장치.
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