WO2018117381A1 - 태양광 태양열 리시버와, 집광형 태양광 에너지 변환 시스템 및 그 방법 - Google Patents

태양광 태양열 리시버와, 집광형 태양광 에너지 변환 시스템 및 그 방법 Download PDF

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문승필
노태무
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김용현
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Korea Electric Power Corp
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Definitions

  • the present invention relates to a solar photovoltaic receiver capable of efficiently producing electrical energy and thermal energy, a condensing photovoltaic energy conversion system, and a method thereof.
  • the light collecting solar energy converter according to the prior art has a fixed receiver structure that produces electric and thermal energy at a constant focal length.
  • a home user might want to produce more heat energy for heating in the winter afternoon than electrical energy, and for summer afternoons he would produce more electrical energy for cooling loads than thermal energy, but with a fixed receiver structure. could not accommodate the needs of these users.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and provides a photovoltaic solar receiver, a condensing photovoltaic energy conversion system, and a method thereof, by adjusting a focusing focal length to effectively control the production of electric and thermal energy. There is a purpose.
  • the solar solar receiver in order to solve the above technical problem, a light collecting unit for condensing the sunlight at a constant focal length; An energy conversion unit for producing electric and thermal energy using the concentrated solar light; A position adjuster for adjusting a position of the energy converter or the light collector to be movable within the set focal length range of the light collector; And a control unit for controlling the position of the energy conversion unit or the light collecting unit, in order to adjust the specific gravity of the electrical and thermal energy production of the energy conversion unit.
  • the energy conversion unit may include a solar cell that produces the maximum electrical energy at the first focal length and a heat exchanger that produces the maximum thermal energy at the second focal length.
  • control unit converts energy to adjust the production ratio of the electric and thermal energy based on at least one of the user's production pattern, weather data, user-specified energy production schedule, insolation amount, focal position of the energy conversion unit, heat production amount, electricity production amount It is possible to control the negative focus position.
  • Concentrated solar energy conversion system the solar solar receiver;
  • a pattern analyzer configured to analyze a user's production pattern for electric and thermal energy production based on at least one of weather data and energy use performance for each period;
  • a detector configured to detect at least one of solar radiation, a focal length of the solar receiver, heat production, and electricity production;
  • a calculation unit configured to generate an energy production schedule for a production share of electricity and heat energy for each period based on at least one of a production pattern, weather data, solar radiation, focal length of the solar solar receiver, heat production, and electricity production;
  • a control unit for controlling the focal length of the solar photovoltaic receiver to adjust the production ratio of the electric and thermal energy according to the generated energy production schedule.
  • the controller may control to adjust the focal length of the solar solar receiver according to the input user-specific energy production schedule for each period.
  • the solar photovoltaic receiver a light collecting unit for condensing sunlight at a constant focal length; An energy conversion unit for producing electric and thermal energy using the concentrated solar light; And a position adjuster which adjusts a position of the energy converter or the light collector so that the energy converter is movable within a set focal length range of the light collector.
  • the controller is configured to adjust the energy distance to adjust the focal length of the solar solar receiver. It is possible to control the position of the light or the light collecting portion.
  • the light collecting unit may be a reflecting plate or a light collecting lens that focuses the sunlight at a constant focal length.
  • the controller may control the energy converter to be positioned outside the set focal length range of the light concentrator.
  • control method of the solar solar receiver condensing the sunlight at a constant focal length by using a light collecting unit; Generating, by the energy conversion unit, electric and thermal energy using the collected solar light within a set focal length range of the light collecting unit; And controlling the focal position of the energy converter to adjust the specific gravity of the production of the electrical and thermal energy of the energy converter.
  • the step of controlling the focal position of the energy converter is based on at least one of the user's production pattern, weather data, user-defined energy production schedule, solar radiation, the focal position of the energy converter, heat production amount, electricity production, electricity and heat energy
  • the focal position of the energy conversion unit can be controlled to adjust the production ratio of
  • the present invention by adjusting the focusing focal length, it is possible to effectively control the production specificity of the electric and thermal energy.
  • FIG. 1 is a block diagram of a solar solar receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an energy converter of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an embodiment for adjusting the focal length of the solar solar receiver, Figure 3 (a) shows a case adjusted to the first focal length, Figure 3 (b) shows a case adjusted to the second focal length. 3 (c) shows another case adjusted to the second focal length.
  • Figure 4 is an embodiment showing the structure of the solar solar receiver according to the condensing method
  • Figure 4 (a) shows a solar solar receiver of the linear condensing method
  • Figure 4 (b) is a solar solar receiver of the point condensing method Indicates.
  • FIG. 5 is a block diagram of a light collecting solar energy conversion system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining a control process of the solar solar receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing electricity and energy produced over time according to a mode designation of a user according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a graph showing electricity and energy produced with respect to time by season according to an energy production schedule according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a control method of a solar solar receiver according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 1 shows a block diagram of a solar solar receiver according to an embodiment of the present invention.
  • the solar solar receiver may include a light concentrator 10, an energy converter 20, a position adjuster 30, and a controller 40.
  • the light concentrator 10 may condense sunlight at a constant focal length, and may be formed of a reflector reflecting light and condensing light, or a condenser lens transmitting light and condensing light.
  • the light collecting part 10 is formed of a reflecting plate.
  • the energy conversion unit 20 is a module for producing electrical and thermal energy using the concentrated solar light, as shown in FIG. 2, the solar cell 21 and the concentrated solar light converting the concentrated solar light into electrical energy.
  • the heat exchange part 23 which converts into heat energy is provided.
  • the solar cell 21 may be formed of at least one unit cell as a device for converting sunlight into electrical energy using semiconductor properties.
  • each unit cell is composed of a semiconductor that absorbs sunlight to generate a charge and an upper / lower electrode located on the side of the light receiving surface where light is incident, and each unit cell is connected in series / parallel with a metal ribbon or the like for modularization.
  • the heat exchanger 23 may be provided with a hot water pipe 25 and the like positioned below and around the solar cell 21 to generate heat energy by heating cold water to hot water through the collected solar heat.
  • the hot water pipe 25 may be connected to a reservoir storing cold water on one side thereof to receive cold water, and to supply heated hot water connected to a second reservoir storing the hot water on the other side thereof.
  • the solar cell 21 and the heat exchanger 23 are set differently to the focal length for producing the maximum energy.
  • the solar cell 21 may produce the maximum electrical energy at the first focal length
  • the heat exchanger 23 may produce the maximum thermal energy at the second focal length different from the first focal length.
  • the focal length may be derived by considering the relationship according to each energy production, the magnification of the condenser, the ratio according to the width length, and the like.
  • the position adjuster 30 may adjust the position of the energy converter 20 or the light collector 10 to move the energy converter 20 within a set focal length range of the light collector 10.
  • the position adjusting unit 30 is provided with a fixing means, one side is coupled to the light concentrator 10, and the other side is coupled to the energy converter 20 so that the light concentrator 10 and the energy converter 20 are provided.
  • the energy conversion unit 20 or the light collecting unit such that the energy conversion unit 20 can be moved within a set focal length range of the light collecting unit 10 by providing a moving means such as a moving motor.
  • the relative position of (10) can be adjusted.
  • control unit 40 controls the focal position of the energy conversion unit 20 in order to adjust the specific gravity of the electrical and thermal energy production of the energy conversion unit 20.
  • the controller 40 may control the position adjuster 30 to move the position of the energy converter 20 or the light condenser 10.
  • the concentrated solar light is concentrated only in the solar cell region, thereby providing electrical energy. Will produce maximum.
  • FIG. 3B when the control unit 40 controls the energy conversion unit 20 to be positioned at the second focal length, the collected solar light is in the solar cell region and the heat exchanger region. At this point, less electrical energy is produced compared to the first focal length, but thermal energy can be produced at maximum.
  • the second focal length may be set in a direction different from that of FIG. 3 (b) based on the first focal length as shown in FIG. 3 (c).
  • the energy conversion unit 20 by moving the energy conversion unit 20 to adjust the focusing focal length, it is possible to adjust the production ratio of the electric and thermal energy. In other words, it is possible to flexibly cope with the effects of changes in seasons and surroundings by securing the flexibility of electricity and heat energy production.
  • control unit 40 adjusts the production ratio of electricity and heat energy based on at least one of the user's production pattern, weather data, user-specified energy production schedule, insolation amount, focal position of the energy conversion unit, heat production amount, and electricity production amount.
  • the position of the energy conversion unit 20 can be controlled.
  • the user's production pattern refers to a user's production pattern analyzed for electricity and heat energy production based on at least one of weather data and energy use performance for each period.
  • the period may be set to yearly, seasonal, quarterly, monthly, weekly, daily or hourly.
  • the solar photovoltaic receiver according to the present invention may include a light collecting part 10 having a different shape according to a condensing method.
  • the light collecting part 10 (reflective plate structure) may be formed in a semi-cylindrical shape and may be a linear light condensing method for linearly condensing sunlight.
  • the light collecting part 10 (reflective plate structure) may be formed in a hemispherical shape (or a square shape), and may be a point condensing method for condensing sunlight into one point.
  • the energy conversion unit 20 may include the solar cell 21 and the heat exchanger 23 in a structure corresponding to the light condensing method.
  • the light collecting part according to the present invention may be configured in the form of a plurality of light collecting lenses, or may be configured in the form of a plurality of reflecting plates.
  • FIG. 5 is a block diagram of a light collecting solar energy conversion system according to an embodiment of the present invention.
  • the condensing solar energy conversion system includes a solar solar receiver 100, a pattern analyzer 50, a detector 60, a calculator 80, and a controller 40. It may include.
  • Photovoltaic solar receiver 100 is a device for producing electricity and heat energy using the concentrated solar light, the light concentrator 10 for condensing the sunlight at a constant focal length;
  • An energy conversion unit 20 for producing electric and thermal energy using the concentrated solar light;
  • the energy converter 20 may include a position adjuster 30 that adjusts the position of the energy converter 20 or the light collector 10 to be movable within the set focal length range of the light collector 10.
  • the pattern analysis unit 50 is a component that analyzes a user's production pattern for electric and thermal energy production based on at least one of weather data and energy use performance for each period.
  • the weather data is weather data such as temperature, humidity, wind speed, and the like, which can be collected from an external weather information server or the like using a communication unit (not shown).
  • the energy usage performance by period is the energy usage history previously used by the user for electric and thermal energy, and is statistically analyzed by temperature, humidity, wind speed, or period (for example, seasonally, hourly, etc.) and the database inside the system (not shown). The data stored in).
  • the sensing unit 60 is configured to sense at least one of the solar radiation, the focal length of the solar solar receiver 100 (ie, the focal position of the energy conversion unit 20), the heat production amount, and the electricity production amount by using each sensor. to be.
  • the calculation unit 70 is based on at least one of the user's production pattern, weather data, solar radiation, the focal length, heat production, electricity production of the solar solar receiver 100, the energy for the production ratio of electricity and heat energy for each period This configuration creates a production schedule.
  • the control unit 40 controls to adjust the focal length of the solar solar receiver to adjust the production ratio of the electric and thermal energy in accordance with the generated energy production schedule.
  • the controller 40 may control the focal position of the energy converter 20 to adjust the focal length of the solar receiver.
  • control unit 40 when receiving a user-specific energy production schedule for each period directly from the user through the input unit 80, the control to adjust the focal length of the solar solar receiver according to the user-specific energy production schedule for each input period can do. Accordingly, the specific gravity of the production of the electric and thermal energy can be adjusted by the user setting.
  • the controller 40 may control the energy converter 20 to be positioned outside the set focal length range of the condenser 10 to stop energy production.
  • the energy converting unit 20 may set the focal length of the condenser 10. The damage can be minimized by moving it out of range.
  • FIG. 6 is a view for explaining a control process of the solar solar receiver according to an embodiment of the present invention.
  • the controller collects weather data such as temperature, humidity, wind speed, etc. from the outside (S110), and also collects energy usage performance data of the user from a database inside the system ( S120).
  • the energy use performance data is statistically analyzed in advance by temperature, humidity, wind speed, and time (seasonal and hourly).
  • the predicted energy use is statistically analyzed by time, temperature and humidity by using weather data and energy use performance data (S130).
  • an energy use pattern for electric and thermal energy is generated (S140).
  • the user may obtain weather forecast information as weather data from the outside (S210). Accordingly, the user may directly input user-specified schedule data for electric and thermal energy production using a weather forecast or the like (S220).
  • the sensing unit may sense the amount of insolation, the focus position of the current receiver, the heat production amount, and the electricity production amount by using each measuring unit.
  • the production calculation process (S400) for the electric and thermal energy it is first determined whether to use the weather data (S410). Next, it is determined whether user-specified schedule data is input (S420). Subsequently, the energy usage pattern is determined using the user-specified schedule data, the energy usage pattern, the weather data, and the like (S430). Subsequently, an energy production schedule is generated using at least one of a detection value, user-specified schedule data, an energy use pattern, and weather data detected in the detection process S300 (S440). Subsequently, the heat production schedule and the power production schedule according to the energy production schedule are output (S450).
  • the focus position of the receiver is moved to the first focal length, that is, the power production priority position (S520). If the heat energy production is a priority (No), the focus position of the receiver is moved to the second focal length, that is, the heat production priority position (S530).
  • the light concentrating solar energy conversion system can optimally produce the electric and thermal energy of the user by utilizing the user's usage pattern, weather forecast data, and the like, and can produce the electric and thermal energy in various production methods. have.
  • the hourly priority production mode (c) may be used which produces energy preferentially and during the second period preferentially produces electrical energy.
  • the electricity and heat energy are alternately produced in the winter and summer according to the energy production schedule, or as shown in FIG. 8 (b), the heat energy is preferentially produced in the spring and autumn. You can also do that.
  • energy production potential may be analyzed through direct normal irradiation (DNI) analysis. Accordingly, the present invention can efficiently utilize the solar energy collected by responding flexibly to the energy use environment of the season or the user.
  • DNI direct normal irradiation
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a control method of a solar solar receiver according to another embodiment of the present invention.
  • the solar light is focused at a constant focal length using a light collecting unit (S10).
  • the energy conversion unit generates electric and thermal energy using sunlight collected within the set focal length range of the light concentrator (S20).
  • the focal position of the energy conversion unit is controlled (S30).
  • the step (S30) of controlling the focal position of the energy conversion unit may be performed based on at least one of a production pattern of the user, weather data, a user-specified energy production schedule, solar radiation, a focal position of the energy conversion unit, heat production, and electricity production. And a focal position of the energy conversion unit so as to adjust the production specificity of the thermal energy. Accordingly, by adjusting the focusing focal length, it is possible to effectively control the production ratio of the electric and thermal energy.

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Abstract

본 발명은 태양광 태양열 리시버, 집광형 태양광 에너지 변환 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 태양광 태양열 리시버는, 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 집광부와, 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하는 에너지 변환부와, 집광부의 설정된 초점거리 범위 내에서 에너지 변환부가 이동 가능하도록 에너지 변환부 또는 집광부의 위치를 조정하는 위치 조정부와 에너지 변환부의 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하기 위해, 에너지 변환부 또는 집광부의 위치를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

태양광 태양열 리시버와, 집광형 태양광 에너지 변환 시스템 및 그 방법
본 발명은 전기 에너지 및 열 에너지를 효율적으로 생산할 수 있는 태양광 태양열 리시버와, 집광형 태양광 에너지 변환 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
태양광을 집광시켜 전기 에너지 및 열 에너지를 생산하는 집광형 태양에너지 변환장치가 다양한 방식으로 연구되어 개발되고 있다.
종래 기술에 따른 집광형 태양에너지 변환장치는 일정한 초점거리에서 전기 및 열 에너지를 생산하는 고정형 리시버 구조를 갖는다.
이 경우, 일정한 초점거리에서 전기 에너지 및 열 에너지를 생산하므로, 사용자 요구에 따라 전기 및 열 에너지를 효율적으로 생산하지 못하는 문제점이 있었다.
예를 들면, 가정용 사용자가 겨울 오후에는 난방을 위한 열 에너지를 전기 에너지보다 더 많이 생산하기를 원하고 여름 오후에는 냉방 부하를 위한 전기 에너지를 열 에너지보다 더 많이 생산하기를 원하지만 고정형 리시버 구조로는 이러한 사용자의 요구를 수용할 수 없었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 집광 초점거리를 조절함으로써 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 효과적으로 조절할 수 있는 태양광 태양열 리시버와, 집광형 태양광 에너지 변환 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 태양열 리시버는, 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 집광부; 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하는 에너지 변환부; 집광부의 설정된 초점거리 범위 내에서 에너지 변환부가 이동 가능하도록 에너지 변환부 또는 집광부의 위치를 조정하는 위치 조정부; 및 에너지 변환부의 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하기 위해, 에너지 변환부 또는 집광부의 위치를 제어하는 제어부를 포함한다.
여기서, 에너지 변환부는, 제1 초점거리에서 전기 에너지를 최대로 생산하는 태양전지와, 제2 초점거리에서 열 에너지를 최대로 생산하는 열교환부를 구비할 수 있다.
또한, 제어부는 사용자의 생산패턴, 기상데이터, 사용자 지정 에너지 생산 스케줄, 일사량, 에너지 변환부의 초점위치, 열 생산량, 전기 생산량 중 적어도 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하도록 에너지 변환부의 초점 위치를 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 집광형 태양 에너지 변환 시스템은, 태양광 태양열 리시버; 기상데이터, 기간별 에너지 사용실적 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지 생산량에 대한 사용자의 생산패턴을 분석하는 패턴 분석부; 일사량, 태양광 태양열 리시버의 초점거리, 열 생산량 및 전기 생산량 중 적어도 하나를 감지하는 감지부; 사용자의 생산패턴, 기상데이터, 일사량, 태양광 태양열 리시버의 초점거리, 열 생산량, 전기 생산량 중 적어도 하나에 기초하여, 기간별로 전기 및 열 에너지의 생산 비중에 대한 에너지 생산 스케줄을 생성하는 연산부; 및 생성된 에너지 생산 스케줄에 따라 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하도록 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
일례로, 제어부는, 입력부를 통해 사용자로부터 기간별 사용자 지정 에너지 생산 스케줄을 입력받는 경우, 입력된 기간별 사용자 지정 에너지 생산 스케줄에 따라 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하도록 제어할 수 있다.
또한, 태양광 태양열 리시버는, 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 집광부; 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하는 에너지 변환부; 및 집광부의 설정된 초점거리 범위 내에서 에너지 변환부가 이동 가능하도록 에너지 변환부 또는 집광부의 위치를 조정하는 위치 조정부를 포함하며, 이때 제어부는 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하기 위해, 에너지 변환부 또는 집광부의 위치를 제어할 수 있다.
일례로, 집광부는 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 반사판 또는 집광 렌즈일 수 있다.
또 다른 예로, 제어부는 에너지 변환부가 집광부의 설정된 초점거리 범위 밖에 위치하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양광 태양열 리시버의 제어 방법은, 집광부를 이용하여 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 단계; 에너지 변환부가 집광부의 설정된 초점거리 범위 내에서, 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하는 단계; 및 에너지 변환부의 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하기 위해, 에너지 변환부의 초점 위치를 제어하는 단계를 포함한다.
이때, 에너지 변환부의 초점 위치를 제어하는 단계는 사용자의 생산패턴, 기상데이터, 사용자 지정 에너지 생산 스케줄, 일사량, 에너지 변환부의 초점위치, 열 생산량, 전기 생산량 중 적어도 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하도록 에너지 변환부의 초점 위치를 제어할 수 있다.
본 발명에 의하면, 집광 초점거리를 조절함으로써 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 효과적으로 조절할 수 있다.
본 발명에 의한 추가적인 효과는, 이후 실시예에 따라 추가적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 태양열 리시버의 구성도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 에너지 변환부를 나타내는 구성도이다.
도 3은 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하는 실시예로서, 도 3(a)는 제1 초점거리로 조절된 경우를 나타내고, 도 3(b)는 제2 초점거리로 조절된 경우를 나타내며, 도 3(c)는 제2 초점거리로 조절된 또 다른 경우를 나타낸다.
도 4는 집광방식에 따른 태양광 태양열 리시버의 구조를 나타내는 실시예로서, 도 4(a)는 선형 집광방식의 태양광 태양열 리시버를 나타내고, 도 4(b)는 포인트 집광방식의 태양광 태양열 리시버를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 집광형 태양 에너지 변환 시스템의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 태양열 리시버의 제어 과정을 설명하기 위한 도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자의 모드 지정에 따라 시간에 대해 생산되는 전기 및 에너지를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 생산 스케줄에 따라 계절별로 시간에 대해 생산되는 전기 및 에너지를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양광 태양열 리시버의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 태양열 리시버의 구성도를 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광 태양열 리시버는, 집광부(10), 에너지 변환부(20), 위치 조정부(30) 및 제어부(40)를 포함할 수 있다.
먼저, 집광부(10)는 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 구성으로서, 광을 반사시켜 집광하는 반사판 또는 광을 투과시켜서 집광하는 집광 렌즈 등으로 이루어질 수 있다. 다만, 도 1에서 집광부(10)는 반사판으로 형성되어 있다.
에너지 변환부(20)는 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하는 모듈로서, 도 2에서와 같이, 집광된 태양광을 전기 에너지로 변환하는 태양전지(21) 및 집광된 태양광을 열 에너지로 변환하는 열교환부(23)를 구비한다.
태양전지(21)는 반도체 성질을 이용하여 태양광을 전기 에너지로 변환하는 소자로서 적어도 하나의 단위 셀로 이루어질 수 있다. 또한, 각 단위 셀은 태양광을 흡수하여 전하를 생성하는 반도체와 광이 입사하는 수광면 측에 위치하여 상/하부 전극으로 이루어지고, 각각 단위 셀은 금속 리본 등으로 직/병렬로 연결되어 모듈화될 수 있다. 또한, 열교환부(23)는 태양전지(21)의 하부 및 그 주변에 위치하는 온수관(25) 등을 구비하여 집광된 태양열을 통해 냉수를 온수로 가열함으로써 열 에너지를 생성할 수 있다. 예로써, 온수관(25)은 한쪽이 냉수를 저장하고 있는 저장소에 연결되어 냉수를 공급받고, 다른 쪽이 온수를 저장하는 제2 저장소에 연결되어 가열된 온수를 공급할 수 있다.
이때, 태양전지(21)와 열교환부(23)는 최대 에너지를 생산하는 초점거리가 서로 다르게 설정된다. 예를 들어, 태양전지(21)는 제1 초점거리에서 전기 에너지를 최대로 생산하며, 열교환부(23)는 제1 초점거리와 다른 제2 초점거리에서 열 에너지를 최대로 생산할 수 있다. 일례로, 초점거리는 각 에너지 생산에 따른 관계, 집광부의 배율, 폭 길이에 따른 비율 등을 고려하여 초점거리를 도출할 수 있다.
위치 조정부(30)는 집광부(10)의 설정된 초점거리 범위 내에서 에너지 변환부(20)가 이동 가능하도록 에너지 변환부(20) 또는 집광부(10)의 위치를 조정할 수 있다. 일례로, 위치 조정부(30)는 고정 수단을 구비하여 한쪽이 집광부(10)와 결합되고, 나머지 다른 쪽이 에너지 변환부(20)와 결합되어 집광부(10)와 에너지 변환부(20)의 상대적인 위치를 고정시킬 수 있으며, 또한 이동 모터 등의 이동 수단을 구비하여 집광부(10)의 설정된 초점거리 범위 내에서 에너지 변환부(20)가 이동 가능하도록 에너지 변환부(20) 또는 집광부(10)의 상대적인 위치를 조정할 수 있다.
또한, 제어부(40)는 에너지 변환부(20)의 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하기 위해, 에너지 변환부(20)의 초점 위치를 제어한다. 예로써, 제어부(40)는 위치 조정부(30)를 제어하여 에너지 변환부(20) 또는 집광부(10)의 위치를 이동시킬 수 있다.
예를 들어, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 제어부(40)가 에너지 변환부(20)를 제1 초점거리에 위치하도록 제어하면, 집광된 태양광은 태양전지 영역에만 집중되어 전기 에너지를 최대로 생산하게 된다. 한편, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 제어부(40)가 에너지 변환부(20)를 이동시켜 제2 초점거리에 위치하도록 제어하면, 집광된 태양광은 태양전지 영역과 열 교환부 영역에 집중되어 제1 초점거리에 비해 전기 에너지는 적게 생산되지만 열 에너지는 최대로 생산할 수 있게 된다. 또한, 제2 초점거리는 도 3(c)와 같이, 제1 초점거리를 기준으로 도 3(b)와 서로 다른 방향에 설정될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 제1 초점거리 및 제2 초점거리와 같이, 에너지 변환부(20)를 이동시켜 집광 초점거리를 조절함으로써 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절할 수 있다. 즉, 전기와 열 에너지 생산의 유연성을 확보하여, 계절이나 주변환경의 변화에 따른 영향에 유연하게 대처할 수 있다.
또한, 제어부(40)는 사용자의 생산패턴, 기상데이터, 사용자 지정 에너지 생산 스케줄, 일사량, 에너지 변환부의 초점위치, 열 생산량, 전기 생산량 중 적어도 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하도록 에너지 변환부(20)의 위치를 제어할 수 있다.
여기서, 사용자의 생산패턴은 기상데이터, 기간별 에너지 사용실적 중 적어도 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지 생산량에 대해 분석된 사용자의 생산 패턴을 의미한다. 이때, 기간별은 연별, 계절별, 분기별, 월별, 주간별, 일별 또는 시간별 등으로 설정될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 태양광 태양열 리시버는 집광 방식에 따라 다른 형상의 집광부(10)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 도 4(a)와 같이, 집광부(10)(반사판 구조)는 반원통 형상으로 형성되어 태양광을 선형으로 집광하는 선형 집광 방식일 수 있다. 또한, 도 4(b)와 같이, 집광부(10)(반사판 구조)가 반구 형상(또는 사각형 형상)으로 형성되어 태양광을 한 점으로 집광하는 포인트 집광 방식일 수 있다. 이에 따라, 에너지 변환부(20)는 집광 방식에 대응되는 구조로 태양전지(21)와 열교환부(23)를 구비할 수 있다.
또 다른 예로써, 본 발명에 따른 집광부는, 복수의 집광렌즈로 이루어진 형태로 구성될 수 있으며, 또는 복수의 반사판으로 이루어진 형태로 구성될 수도 있다.
이어서, 도 5를 이용하여 본 발명에 따른 집광형 태양 에너지 변환 시스템을 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 집광형 태양 에너지 변환 시스템의 블록도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 집광형 태양 에너지 변환 시스템은, 태양광 태양열 리시버(100), 패턴 분석부(50), 감지부(60), 연산부(80), 제어부(40)를 포함할 수 있다.
태양광 태양열 리시버(100)는 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하는 장치로서, 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 집광부(10); 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하는 에너지 변환부(20); 집광부(10)의 설정된 초점거리 범위 내에서 에너지 변환부(20)가 이동 가능하도록 에너지 변환부(20) 또는 집광부(10)의 위치를 조정하는 위치 조정부(30)를 포함할 수 있다.
패턴 분석부(50)는 기상데이터, 기간별 에너지 사용실적 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지 생산량에 대한 사용자의 생산패턴을 분석하는 구성이다.
여기서, 기상데이터는 온도, 습도, 풍속 등의 기상데이터로서, 통신부(미도시) 등을 이용하여 외부의 기상정보서버 등으로부터 수집 가능한 데이터이다. 또한, 기간별 에너지 사용실적은 사용자가 전기 및 열 에너지에 대해 이전에 사용한 에너지 사용실적으로서, 온도, 습도, 풍속 또는 기간별(예로써, 계절별, 시간별 등)로 통계 분석되어 시스템 내부의 데이터베이스(미도시) 내에 저장된 데이터이다.
감지부(60)는 각각의 센서를 이용하여 일사량, 태양광 태양열 리시버(100)의 초점거리(즉, 에너지 변환부(20)의 초점위치), 열 생산량 및 전기 생산량 중 적어도 하나를 감지하는 구성이다.
연산부(70)는 사용자의 생산패턴, 기상데이터, 일사량, 태양광 태양열 리시버(100)의 초점거리, 열 생산량, 전기 생산량 중 적어도 하나에 기초하여, 기간별로 전기 및 열 에너지의 생산 비중에 대한 에너지 생산 스케줄을 생성하는 구성이다.
제어부(40)는 생성된 에너지 생산 스케줄에 따라 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하도록 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하도록 제어한다. 예를 들면, 제어부(40)는 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하기 위해, 에너지 변환부(20)의 초점 위치를 제어할 수 있다.
일례로, 제어부(40)는, 입력부(80)를 통해 사용자로부터 직접 기간별 사용자 지정 에너지 생산 스케줄을 입력받는 경우, 입력된 기간별 사용자 지정 에너지 생산 스케줄에 따라 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 사용자 설정에 의해 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절할 수 있다.
다른 예로써, 제어부(40)는 사용자 명령 또는 설정된 조건을 만족하는 경우, 에너지 생산을 중단하기 위해, 에너지 변환부(20)가 집광부(10)의 설정된 초점거리 범위 밖에 위치하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 태양 추적 실패 복구 또는 파킹 모드 해제 등 태양광이 설정된 초점거리를 벗어나 에너지 변환부의 외관 등에 집광되어 리시버를 손상시킬 수 있는 경우 에너지 변환부(20)를 집광부(10)의 설정된 초점거리 범위 밖으로 위치 이동시킴으로써 손상을 최소화할 수 있다.
이어서, 도 6을 이용하여 본 발명에 따른 태양광 태양열 리시버의 제어 과정을 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 태양열 리시버의 제어 과정을 설명하기 위한 도이다.
먼저, 사용자 패턴분석 과정(S100)에 있어서, 제어부는 외부로부터 온도, 습도, 풍속 등의 기상데이터를 수집하고(S110), 또한, 사용자의 에너지사용 실적 데이터를 시스템 내부의 데이터 베이스로부터 수집한다(S120). 여기서, 에너지 사용 실적 데이터는 온도, 습도, 풍속 및 계시별(계절 및 시간별)로 미리 통계 분석된 데이터이다. 이어서, 기상데이터와 에너지 사용 실적 데이터를 이용하여 예상되는 에너지 사용을 계시별, 온습도별 등으로 통계, 분석한다(S130). 이어서, 전기 및 열 에너지에 대한 에너지 사용 패턴을 생성한다(S140).
사용자 입력 과정(S200)에 있어서, 사용자는 외부로부터 기상 데이터로서 기상 예보 정보를 획득할 수 있다(S210). 이에 따라, 사용자는 기상 예보 등을 이용하여 전기 및 열 에너지 생산에 대한 사용자 지정 스케줄 데이터를 직접 입력할 수 있다(S220).
감지 과정(S300)에 있어서, 감지부는 각각의 측정부를 이용하여 일사량, 현재 리시버의 초점위치, 열 생산량 및 전기 생산량을 감지할 수 있다.
전기 및 열 에너지에 대한 생산량 연산 과정(S400)에 있어서, 먼저 기상 데이터를 사용할지 여부를 판단한다(S410). 이어서, 사용자 지정 스케줄 데이터가 입력되었는지 판단한다(S420). 이어서, 사용자 지정 스케줄 데이터, 에너지 사용 패턴 및 기상 데이터 등을 이용하여 에너지 사용 패턴을 결정한다(S430). 이어서, 감지 과정(S300)에서 감지된 감지값, 사용자 지정 스케줄 데이터, 에너지 사용패턴 및 기상 데이터 중 적어도 하나를 이용하여 에너지 생산 스케줄을 생성한다(S440). 이어서, 에너지 생산 스케줄에 따른 열 생산량 스케줄과 전력 생산량 스케줄을 출력한다(S450).
또한, 리시버의 초점위치를 연산 및 제어하는 과정(S500)에 있어서, 먼저 에너지 생산 스케줄에 따라 전력 에너지 생산이 우선인지 열 에너지 생산이 우선인지 판단한다(S510). 만일, 전력 에너지 생산이 우선인 경우(Yes) 리시버의 초점위치를 제1 초점거리 즉 전력 생산 우선 위치로 이동시킨다(S520). 만일, 열 에너지 생산이 우선인 경우(No) 리시버의 초점위치를 제2 초점거리 즉 열 생산 우선 위치로 이동시킨다(S530). 이와 같은 과정을 통해 집광형 태양광 태양열 리시버의 초점 위치를 제어할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 집광형 태양 에너지 변환 시스템은 사용자의 사용패턴, 기상예측 데이터 등을 활용하여 사용자의 전기 및 열 에너지를 최적으로 생산할 수 있으며, 다양한 생산 방식으로 전기 및 열 에너지를 생산할 수 있다.
예를 들면, 도 7에서와 같이, 사용자 제어에 따라 열 에너지를 우선적으로 생산하는 열에너지 우선 생산 모드(a), 전기 에너지를 우선적으로 생산하는 전기 에너지 우선 생산 모드(b) 또는 제1 기간 동안에는 열 에너지를 우선적으로 생산하고 제2 기간 동안에는 전기 에너지를 우선적으로 생산하는 시간별 우선 생산 모드(c)를 이용할 수 있다.
또는, 도 8(a)와 같이, 에너지 생산 스케줄에 따라 겨울 및 여름에는 전기 및 열 에너지를 번갈아가며 우선적으로 생산하고, 또는 도 8(b)와 같이, 봄 및 가을에는 열 에너지를 우선적으로 생산하도록 할 수도 있다. 일례로, 사용자가 원하는 에너지를 최대한 확보하기 위해서는 DNI(direct normal irradiation) 분석 등을 통해 에너지 생산 가능성을 분석할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 계절 또는 사용자의 에너지 사용환경에 유연하게 대응하여 집광되는 태양 에너지를 효율적으로 활용할 수 있다.
이어서, 도 9를 이용하여 본 발명에 따른 태양광 태양열 리시버의 제어 방법을 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양광 태양열 리시버의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광 태양열 리시버의 제어 방법은, 먼저, 집광부를 이용하여 태양광을 일정한 초점거리에 집광시킨다(S10). 이어서, 에너지 변환부가 집광부의 설정된 초점거리 범위 내에서 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산한다(S20). 이어서, 에너지 변환부의 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하기 위해, 에너지 변환부의 초점 위치를 제어한다(S30).
여기서, 에너지 변환부의 초점 위치를 제어하는 단계(S30)는 사용자의 생산패턴, 기상데이터, 사용자 지정 에너지 생산 스케줄, 일사량, 에너지 변환부의 초점위치, 열 생산량, 전기 생산량 중 적어도 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하도록 에너지 변환부의 초점 위치를 제어할 수 있다. 이에 따라, 집광 초점거리를 조절함으로써 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 효과적으로 조절할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명]
10: 집광부 20: 에너지 변환부
21: 태양전지 23: 열교환부
30: 위치 조정부 40: 제어부
50: 패턴 분석부 60: 감지부
70: 연산부 100: 태양광 태양열 리시버

Claims (11)

  1. 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 집광부;
    집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하는 에너지 변환부;
    상기 집광부의 설정된 초점거리 범위 내에서 에너지 변환부가 이동 가능하도록 상기 에너지 변환부 또는 상기 집광부의 위치를 조정하는 위치 조정부;
    상기 에너지 변환부의 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하기 위해, 상기 에너지 변환부 또는 상기 집광부의 위치를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 태양광 태양열 리시버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 변환부는,
    제1 초점거리에서 전기 에너지를 최대로 생산하는 태양전지와,
    제2 초점거리에서 열 에너지를 최대로 생산하는 열교환부를 구비하는 태양광 태양열 리시버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 사용자의 생산패턴, 기상데이터, 사용자 지정 에너지 생산 스케줄, 일사량, 에너지 변환부의 초점위치, 열 생산량, 전기 생산량 중 적어도 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하도록 상기 에너지 변환부의 초점 위치를 제어하는 태양광 태양열 리시버.
  4. 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하는 태양광 태양열 리시버;
    기상데이터, 기간별 에너지 사용실적 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지 생산량에 대한 사용자의 생산패턴을 분석하는 패턴 분석부;
    일사량, 태양광 태양열 리시버의 초점거리, 열 생산량 및 전기 생산량 중 적어도 하나를 감지하는 감지부;
    상기 사용자의 생산패턴, 기상데이터, 일사량, 태양광 태양열 리시버의 초점거리, 열 생산량, 전기 생산량 중 적어도 하나에 기초하여, 기간별로 전기 및 열 에너지의 생산 비중에 대한 에너지 생산 스케줄을 생성하는 연산부; 및
    생성된 에너지 생산 스케줄에 따라 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하도록 상기 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하도록 제어하는 제어부
    를 포함하는 집광형 태양 에너지 변환 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 입력부를 통해 사용자로부터 기간별 사용자 지정 에너지 생산 스케줄을 입력받는 경우, 입력된 기간별 사용자 지정 에너지 생산 스케줄에 따라 상기 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하도록 제어하는 집광형 태양광 에너지 변환 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 태양광 태양열 리시버는,
    태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 집광부;
    집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하는 에너지 변환부;
    상기 집광부의 설정된 초점거리 범위 내에서 에너지 변환부가 이동 가능하도록 상기 에너지 변환부 또는 상기 집광부의 위치를 조정하는 위치 조정부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 태양광 태양열 리시버의 초점거리를 조절하기 위해, 상기 에너지 변환부 또는 상기 집광부의 위치를 제어하는 집광형 태양광 에너지 변환 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 에너지 변환부는,
    제1 초점거리에서 전기 에너지를 최대로 생산하는 태양전지와,
    제2 초점거리에서 열 에너지를 최대로 생산하는 열교환부를 구비하는 집광형 태양광 에너지 변환 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 집광부는 상기 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 반사판 또는 집광 렌즈인 집광형 태양광 에너지 변환 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 에너지 변환부가 상기 집광부의 설정된 초점거리 범위 밖에 위치하도록 제어 가능한 집광형 태양광 에너지 변환 시스템.
  10. 집광부를 이용하여 태양광을 일정한 초점거리에 집광시키는 단계;
    에너지 변환부가 상기 집광부의 설정된 초점거리 범위 내에서, 집광된 태양광을 이용하여 전기 및 열 에너지를 생산하는 단계; 및
    상기 에너지 변환부의 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하기 위해, 상기 에너지 변환부의 초점 위치를 제어하는 단계;
    를 포함하는 집광형 태양광 에너지 변환 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 에너지 변환부의 초점 위치를 제어하는 단계는,
    사용자의 생산패턴, 기상데이터, 사용자 지정 에너지 생산 스케줄, 일사량, 에너지 변환부의 초점위치, 열 생산량, 전기 생산량 중 적어도 하나에 기초하여, 전기 및 열 에너지의 생산 비중을 조절하도록 상기 에너지 변환부의 초점 위치를 제어하는 집광형 태양광 에너지 변환 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102211789B1 (ko) * 2018-12-20 2021-02-03 한국광기술원 태양전지를 이용한 태양광/태양열 조절 발전장치 및 방법
KR102330217B1 (ko) 2021-08-11 2021-11-24 (주)푸드포트 균일한 초점영역을 형성한 태양광 발전장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030045203A (ko) * 2001-12-01 2003-06-11 강남태양열주식회사 태양열 집열장치, 집열방법, 집열방법이 기록된 기록매체
KR20070001632A (ko) * 2005-06-29 2007-01-04 황우성 태양전지-태양열에너지 병합장치
JP2013096636A (ja) * 2011-10-31 2013-05-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ヘリオスタット制御方法、ヘリオスタット制御装置および集熱設備
KR20150070489A (ko) * 2013-12-16 2015-06-25 한국과학기술원 복합식 태양광 발전 및 냉난방 장치
KR20160047631A (ko) * 2014-10-22 2016-05-03 인하대학교 산학협력단 온수 생산을 위한 태양열 흡수장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101024225B1 (ko) * 2010-09-02 2011-03-29 현대엠코 주식회사 건물에너지관리시스템과 연계된 신재생에너지 통합관리시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030045203A (ko) * 2001-12-01 2003-06-11 강남태양열주식회사 태양열 집열장치, 집열방법, 집열방법이 기록된 기록매체
KR20070001632A (ko) * 2005-06-29 2007-01-04 황우성 태양전지-태양열에너지 병합장치
JP2013096636A (ja) * 2011-10-31 2013-05-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ヘリオスタット制御方法、ヘリオスタット制御装置および集熱設備
KR20150070489A (ko) * 2013-12-16 2015-06-25 한국과학기술원 복합식 태양광 발전 및 냉난방 장치
KR20160047631A (ko) * 2014-10-22 2016-05-03 인하대학교 산학협력단 온수 생산을 위한 태양열 흡수장치

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