WO2018151418A1 - 태양광 발전 설비 장치 - Google Patents

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WO2018151418A1
WO2018151418A1 PCT/KR2018/000536 KR2018000536W WO2018151418A1 WO 2018151418 A1 WO2018151418 A1 WO 2018151418A1 KR 2018000536 W KR2018000536 W KR 2018000536W WO 2018151418 A1 WO2018151418 A1 WO 2018151418A1
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WO
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base plate
inclination angle
frame
photovoltaic
module
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PCT/KR2018/000536
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English (en)
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Inventor
강봉종
Original Assignee
에스제이 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/10—Supporting structures directly fixed to the ground
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
    • H02S30/10—Frame structures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a photovoltaic power generation device that obtains electrical energy using solar light.
  • Oil, coal, gas and the like have various problems such as destroying the environment during development, destroying the environment by the generation of CO2 generated during combustion, and damaging the global environment by the emission of greenhouse gases.
  • photovoltaic power generation has various advantages, such as not only destroying the environment but also using photovoltaic, thus consuming no resources.
  • Photovoltaic power generation is a technology that converts sunlight directly into electrical energy and refers to a power generation method using solar cells that generate electricity by photoelectric effect when sunlight is received.
  • the photovoltaic device is composed of a module consisting of a solar cell (solar cell, solar battery), a storage battery and a power converter.
  • Such a solar cell is a photovoltaic cell fabricated for converting solar energy into electrical energy, and uses photovoltaic power generated by a photoelectric effect when light is irradiated to a contact surface of a metal and a semiconductor or a pn junction of a semiconductor.
  • a solar module uses photovoltaic power generated by a photoelectric effect when light is irradiated to a contact surface of a metal and a semiconductor or a pn junction of a semiconductor.
  • EHP One electron-hole pair
  • Photovoltaic power generation is currently under development and operation up to 3,000 kW in the world, and research is being conducted for efficiency improvement and large capacity for practical use.
  • solar power generation there is an advantage that the energy source is clean, unlimited and can be generated in a necessary place, easy to maintain, and unmanned.
  • photovoltaic power generation unlike other thermal power plants or nuclear power plants, the low energy density requires a large installation area. That is, as shown in Fig. 1, the existing photovoltaic power generation equipment has to be installed on the land, so there is a problem that a large installation area is required.
  • the technical problem of the present invention is to provide a means for installing more photovoltaic power generation facilities in a small area of land.
  • Embodiment of the present invention is provided to have a predetermined area, the top surface is formed flat;
  • a plurality of support frames which are variable in height to support the base plate on the ground and are arranged at the same mounting interval on the bottom surface of the base plate so that the base plate has an inclination angle with respect to the ground;
  • a plurality of photovoltaic modules disposed on an upper surface of the base plate and arranged with a plurality of photovoltaic cells for generating a voltage due to photovoltaic power by a photoelectric effect;
  • an inclination angle adjuster for inclining the height of each support frame to adjust the inclination angle of the base plate.
  • the support frame may include a first frame having one end coupled to the ground; And a second frame protruding from the other end of the first frame to move up and down and coupled to the bottom surface of the base plate, wherein the inclination angle adjuster controls the protrusion amount of the second frame provided in each support frame differently. It may be characterized by adjusting the inclination angle of the plate.
  • the inclination angle adjuster may control the protrusion amount of the second frame provided in each support frame such that the height difference between adjacent support frames has the same height difference as that of other adjacent support frames.
  • the second frame may be raised and lowered by protruding from the first frame by hydraulic control, or raised and lowered by protruding from the first frame by screw control.
  • the photovoltaic device includes an inclination angle assignment database in which the inclination angle of the base plate is assigned to each time zone, and the inclination angle adjuster controls the inclination angle of the base plate differently for each time zone based on the inclination angle assigned to the time zone. It may be characterized by.
  • the photovoltaic device may include a module spacing adjusting means for varying an arrangement position of a photovoltaic module installed on an upper surface of the base plate.
  • the module gap adjusting means may include a guide rail installed on an upper surface of the base plate in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the solar module to guide the solar module.
  • the module gap adjusting means may include a module movement controller for moving each solar module installed on the upper surface of the base plate along the guide rail.
  • the photovoltaic device includes a module batch allocation database in which batch positions of the photovoltaic modules are allocated to respective time zones, and the module movement controller includes each sun based on the arrangement position of the photovoltaic modules allocated to the time slots.
  • the arrangement of the optical module may be characterized by moving in different time zones.
  • the land budget for installing a solar power plant can be reduced by installing an efficient power plant through more facilities in a small area of land.
  • 1 is a plan view of a conventional photovoltaic device.
  • FIG. 2 is a plan view of a photovoltaic device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of a photovoltaic device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a view showing a state in which the height of the support frame is variable in accordance with an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a view showing a state in which the inclination angle of the base plate is variable in accordance with an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a plan view of a photovoltaic device equipped with a guide rail according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 7 illustrates various example positions of placement of photovoltaic modules in accordance with an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a plan view of a photovoltaic device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a cross-sectional view of the photovoltaic device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a support frame according to an embodiment of the present invention 5 is a view showing a state in which the height of the variable
  • Figure 5 is a view showing a state in which the inclination angle of the base plate is variable in accordance with an embodiment of the present invention.
  • Photovoltaic power generation equipment of the present invention by stacking the module on the same land area high, install more capacity than the existing, to minimize the unnecessary land space to reduce the land budget.
  • the slope of the photovoltaic plant is to be determined by the inclination of the region
  • the separation distance of the photovoltaic plant is to be determined by the wind pressure load.
  • the solar cell apparatus of the present invention may include a base plate 100, a support frame 300, a solar module 200, and an inclination angle adjuster 400.
  • the base plate 100 is a plate on which the photovoltaic module 200 is mounted, and is provided to have a predetermined area so that the top surface is flat.
  • the photovoltaic module 200 is a module in which a plurality of photovoltaic cells 20 are arranged on an upper surface of the base plate 100 and generate a voltage due to photovoltaic power by a photoelectric effect.
  • the photovoltaic module 200 consists of a set of photovoltaic cells 20 which are a plurality of unit cells. Such photovoltaic cell 20 generally generates (or produces) a voltage of 0.5V to 0.6V, that is, about 3W to 4W.
  • the photovoltaic module 200 (M) composed of a plurality of unit photovoltaic cells 20 generally has an output of about 16V to 26V and 120W to 200W.
  • the photovoltaic module 200 (M) is composed of photovoltaic cells 20 which are 54 unit cells, and the photovoltaic cells 20 are connected in series to form 18 groups of 18 cells. In addition, three groups may be connected in parallel to form one solar module 200 (M).
  • the support frame 300 is provided as a plurality of frames having a variable height that connects the base plate 100 and the ground to support the base plate 100 on the ground.
  • the supporting frame 300 is disposed in plural at the same mounting intervals on the lower surface of the base plate 100 with different heights such that the base plate 100 has an inclination angle with respect to the ground.
  • the support frames 300 are connected to each other through a plurality of reinforcing members 10 in the horizontal axis direction, so that the rigidity of the support frames 300 is maintained.
  • the support frame 300 In order to change the height of the support frame 300, the support frame 300, as shown in Figure 4, one end of the first frame 300a is coupled to the ground, and the other end of the first frame (300a)
  • the second frame 300b protrudes and descends and is coupled to the bottom surface of the base plate 100. Accordingly, the second frame 300b may be lowered to be reduced as shown in FIG. 4 (a), while the second frame 300b may be raised to be expanded as shown in FIG. 4 (b).
  • the lifting and lowering of the second frame 300b may protrude and descend from the first frame 300a by hydraulic control, or may descend and protrude from the first frame 300a by screw control. have. In addition, the lifting of the second frame 300b may be performed by various lifting means.
  • the inclination angle adjuster 400 inclines the height of each support frame 300 to adjust the inclination angle of the base plate 100.
  • the inclination angle adjuster 400 controls the protrusion amount of the second frame 300b provided in each of the support frames 300 so as to adjust the inclination angle of the base plate 100.
  • the inclination angle adjuster 400 may include the second frame 300b provided in each support frame 300 such that the height difference between adjacent support frames 300 has the same height difference as that of other adjacent support frames 300. Control the amount of protrusion.
  • the inclination angle of the base plate 100 may be reduced by narrowing the angle between the base plate 100 and the ground, or as shown in FIG. 5B.
  • the inclination angle of the base plate 100 can be increased by increasing the angle between the base plate 100 and the ground.
  • the support frame 300 For reference, the support frame 300, the inclination angle is adjusted, only the front support frame 300 at the front end and the rear end support frame 300 at the rear end of the lift control, the remaining support frame 300 is a separate lift It is possible to raise or lower the support frame 300 according to the inclination of the base plate 100 without the lowering control.
  • the photovoltaic device includes an inclination angle assignment database to which the inclination angle of the base plate 100 is assigned for each time zone.
  • the inclination angle assignment database includes a hard disk drive, a solid state drive, a flash memory, a compact flash card, a secure digital card, and an SM card.
  • a module capable of inputting / outputting information such as a media card, a multi-media card, a memory stick, or a memory stick may be provided inside the device, or may be provided in a separate device.
  • the inclination angle adjuster 400 controls and controls the inclination angle of the base plate 100 differently for each time zone based on the inclination angle assigned to the time zone. This is to receive as much sunlight as possible. For example, during the morning hours, the top surface of the base plate 100 is adjusted to be inclined toward the east of the sun, and during lunch, the base plate 100 is flat without tilting, and in the afternoon time, the base plate 100 Adjust the angle of inclination so that the upper surface of the head tilts toward the west side of the sun. Therefore, the solar module 200 disposed on the base plate 100 may allow to receive the maximum sunlight.
  • the photovoltaic power generation device of the present invention in addition to adjusting the inclination angle of the base plate 100, in order to increase the reach area of sunlight, the arrangement position of the photovoltaic module 200 installed on the upper surface of the base plate 100.
  • the arrangement position of the photovoltaic module 200 installed on the upper surface of the base plate 100 is provided with a sliding distance adjustment means of the sliding method to adjust the separation distance of the adjacent solar module 200.
  • the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
  • FIG. 6 is a plan view of a photovoltaic device having a guide rail according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a diagram illustrating various arrangement positions of the photovoltaic module according to an embodiment of the present invention.
  • the location where the solar light arrives may vary. For example, if the photovoltaic facility is installed on the land under the mountain, sunlight reaches the entire area of the base plate 100 of the photovoltaic device during the day, but the sun or morning sun rises. In the afternoon, the sun may cover the mountain so that the sunlight reaches only a part of the base plate 100.
  • the present invention includes a sliding module gap adjusting means to adjust the separation distance of the adjacent solar modules 200.
  • the module spacing adjusting means allows to change the arrangement position of the photovoltaic module 200 installed on the upper surface of the base plate 100.
  • the module gap adjusting means includes a guide rail 500.
  • the module may further include a shift controller (not shown).
  • the solar module 200 may be moved and positioned along the guide rail 500 by manual operation by a manager, and may be fixed to a moving position through a fixing device such as a separate fixing forceps after the movement.
  • the present invention is equipped with a separate module movement controller (not shown) so that the photovoltaic module 200 is automatically moved along the guide rail 500. Can be implemented.
  • the module movement controller (not shown) is responsible for driving and controlling each of the solar modules 200 installed on the upper surface of the base plate 100 along the guide rail 500.
  • the module movement controller (not shown) includes a PCB for controlling operation and a gear for moving the solar module 200 so that the solar module 200 can be moved along the guide rail 500 through the manipulation of the gear. To help.
  • the photovoltaic facility includes a module batch allocation database to which batch positions of the photovoltaic modules 200 are assigned for each time zone.
  • the module movement controller may move the arrangement of each photovoltaic module 200 in different time zones based on the arrangement position of the photovoltaic module 200 assigned to the time zone. Therefore, the arrangement position of the photovoltaic module 200 disposed on the base plate 100 may be variably changed according to the manager time zone setting.

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Abstract

본 발명의 실시 형태는 소정의 면적을 갖도록 구비되며, 상면은 편평하게 형성된 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트를 지면에 지지하는 높이 가변되며, 상기 베이스 플레이트의의 하면에 동일한 설치 간격으로 배치되어 상기 베이스 플레이트가 지면 대비하여 경사각을 가지도록 하는 복수개의 지지 프레임; 상기 베이스 플레이트의 상면에 다수가 배치되며, 광전효과에 의해 광기전력에 의한 전압을 발생시키는 복수개의 태양광 전지가 배열된 태양광 모듈; 및 각 지지 프레임의 높이를 경사지게 하여, 상기 베이스 플레이트의 경사각을 조절하는 경사각 조절기;를 포함할 수 있다.

Description

태양광 발전 설비 장치
본 발명은 태양광 발전 설비 장치로서, 태양광을 이용하여 전기에너지를 얻는 태양광 발전 설비 장치에 관한 것이다.
석유, 석탄, 가스 등은 개발시 환경을 파괴하고, 연소 중에 발생되는 CO2의 발생으로 환경을 파괴하면서, 온실가스의 배출로 지구 환경을 훼손하는 등 여러 가지 문제점이 있는 것이다. 이에 반해 일반적으로 태양광 발전은 환경을 파괴하지 않을 뿐만 아니라 태양광을 이용하므로 자원의 소모가 없는 등 여러가지 장점을 가지고 있다.
태양광 발전은 태양빛을 직접 전기에너지로 변환시키는 기술로서 햇빛을 받으면 광전효과에 의해 전기를 발생하는 태양전지를 이용한 발전방식을 말한다. 이러한 태양광 발전장치는 태양전지(solar cell, solar battery)로 구성된 모듈(module)과 축전지 및 전력변환장치로 구성된다.
이러한 태양전지는 태양에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지로서 금속과 반도체의 접촉면 또는 반도체의 pn접합에 빛을 조사(照射)하면 광전효과에 의해 광기전력이 일어나는 것을 이용한 것으로서, 즉, 외부에서 빛이 태양광모듈에 입사되었을 때, p형 반도체의 전도대(conduction band)의 전자(electron)가 입사된 광에너지에 의해 가전자대(valence band)로 여기되고, 이렇게 여기된 전자는 p형 반도체 내부에 한 개의 전자-정공쌍(EHP : electron hole pair)을 생성하게 되며, 이렇게 발생된 전자-정공쌍 중 전자는 p-n접합 사이에 존재하는 전기장(electric field)에 의해 n형 반도체로 넘어가게 되어 외부에 전류를 공급하게 된다.
태양광 발전은 세계적으로 현재 3,000 kW급까지 개발운전 중에 있으며 계속해서 실용화를 위한 효율향상과 대용량화를 위한 연구가 진행 중이다. 이러한 태양광 발전의 경우에는 에너지원이 청정, 무제한이고 필요한 장소에서 필요량 발전가능한 점, 유지보수가 용이하다는 점, 무인화가 가능하다는 장점이 있다. 그러나 태양광 발전의 경우 여타 다른 화력발전 또는 원자력발전과 달리 에너지밀도가 낮아 큰 설치면적 필요하다는 점이 문제이다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이 기존의 태양광 발전 설비는 토지에 설치되어야 하기 때문에, 큰 설치 면적이 필요하다는 문제가 있다.
이와 같이, 태양광 발전 설비의 필요성이 증가함에 따라 소비자 및 수요가 많아지고 있으나, 설비 가능한 토지 부족으로 시공하지 못하는 사례가 발생하고 있다. 또한 비효율적인 발전소 설비로 태양광 발전 설비용량 대비 토지가 많이 필요하지만, 태양광 발전에 적합한 토지의 부족으로 부동산 가격이 상승하는 문제가 있다.
본 발명의 기술적 과제는 좁은 면적의 토지에 더욱 많은 태양광 발전 설비를 설치할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 형태는 소정의 면적을 갖도록 구비되며, 상면은 편평하게 형성된 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트를 지면에 지지하는 높이 가변되며, 상기 베이스 플레이트의의 하면에 동일한 설치 간격으로 배치되어 상기 베이스 플레이트가 지면 대비하여 경사각을 가지도록 하는 복수개의 지지 프레임; 상기 베이스 플레이트의 상면에 다수가 배치되며, 광전효과에 의해 광기전력에 의한 전압을 발생시키는 복수개의 태양광 전지가 배열된 태양광 모듈; 및 각 지지 프레임의 높이를 경사지게 하여, 상기 베이스 플레이트의 경사각을 조절하는 경사각 조절기;를 포함할 수 있다.
상기 지지 프레임은, 일단이 지면과 결합되는 제1프레임; 제1프레임의 타단에서 돌출되어 승하강하며 상기 베이스 플레이트의 하면과 결합되는 제2프레임;을 포함하며, 상기 경사각 조절기는, 각 지지 프레임에 마련된 제2프레임의 돌출량을 각각 다르게 제어하여 상기 베이스 플레이트의 경사각을 조절함을 특징으로 할 수 있다.
상기 경사각 조절기는, 인접한 지지 프레임간의 높이차가 다른 인접한 지지 프레임의 높이차와 동일한 높이차를 가지도록 각 지지 프레임에 마련된 제2프레임의 돌출량을 제어함을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2프레임은 유압 제어에 의하여 상기 제1프레임에서 돌출하여 승하강되거나, 또는 스크류 제어에 의하여 상기 제1프레임에서 돌출하여 승하강됨을 특징으로 할 수 있다.
상기 태양광 발전 설비 장치는, 각 시간대별로 베이스 플레이트의 경사각이 할당된 경사각 할당 데이터베이스;를 포함하며, 상기 경사각 조절기는, 시간대에 할당된 경사각을 기준으로 상기 베이스 플레이트의 경사각을 시간대별로 각각 다르게 조절함을 특징으로 할 수 있다.
상기 태양광 발전 설비 장치는, 베이스 플레이트의 상면에 설치되는 태양광 모듈의 배치 위치를 가변시키는 모듈 간격 조절 수단;을 포함할 수 있다.
상기 모듈 간격 조절 수단은, 상기 태양광 모듈의 길이 방향과 직각된 방향으로 상기 베이스 플레이트의 상면에 설치되어 태양광 모듈을 가이딩하는 가이드 레일;을 포함할 수 있다.
상기 모듈 간격 조절 수단은, 베이스 플레이트의 상면에 설치된 각각의 태양광 모듈을 상기 가이드 레일을 따라 이동시키는 모듈 이동 조절기;를 포함할 수 있다.
상기 태양광 발전 설비 장치는, 각 시간대별로 각 태양광 모듈의 배치 위치가 할당된 모듈 배치 할당 데이터베이스;를 포함하며, 상기 모듈 이동 조절기는, 시간대에 할당된 태양광 모듈의 배치 위치 기준으로 각 태양광 모듈의 배치를 시간대별로 다르게 하여 이동시킴을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 좁은 면적의 토지에 더욱 많은 설비를 통하여 효율적인 발전소 설치로 태양광 발전소 설치 토지예산을 줄일 수 있다. 또한 본 발명의 실시 형태에 따르면 필요 토지 면적의 감소를 통한 수요 감소와 부동산 시장 안정을 기할 수 있다.
도 1은 기존의 태양광 발전 설비 장치의 평면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 설비 장치의 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 설비 장치의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지지 프레임의 높이가 가변되는 모습을 도시한 그림.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 베이스 플레이트의 경사각이 가변되는 모습을 도시한 그림.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 가이드 레일이 구비된 태양광 발전 설비 장치의 평면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 태양광 모듈의 배치 위치의 다양한 예시 그림.
이하, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 설비 장치의 평면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 설비 장치의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지지 프레임의 높이가 가변되는 모습을 도시한 그림이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 베이스 플레이트의 경사각이 가변되는 모습을 도시한 그림이다.
본 발명의 태양광 발전 설비 장치는, 동일한 토지면적에 모듈을 높이 쌓아 올려 기존보다 많은 용량을 설치하고, 불필요한 대지 공간을 최소화하여 토지 예산을 감소시키도록 한다. 또한 태양광 발전 설비 장치의 기울기는 해당 지역의 일사각에 의하여 결정되도록 하며, 태양광 발전 설비 장치의 이격 거리는 풍압하중에 의하여 결정되도록 한다.
이를 위하여 본 발명의 태양광 발전 설비 장치는, 베이스 플레이트(100), 지지 프레임(300), 태양광 모듈(200), 및 경사각 조절기(400)를 포함할 수 있다.
베이스 플레이트(100)는, 태양광 모듈(200)이 거치되는 플레이트로서, 소정의 면적을 갖도록 구비되어 상면은 편평하게 형성된다.
태양광 모듈(200)은, 베이스 플레이트(100)의 상면에 다수가 배치되며, 광전효과에 의해 광기전력에 의한 전압을 발생시키는 복수개의 태양광 전지(20)가 배열된 모듈이다.
태양광 모듈(200)은, 복수의 단위 셀인 태양광 전지(20)들의 집합으로 구성한다. 이러한 태양광 전지(20)는, 일반적으로 0.5V ~ 0.6V의 전압 즉, 약 3W ~ 4W의 전력을 생성(또는, 생산)한다. 또한, 복수의 단위 태양광 전지(20)들로 구성된 태양광 모듈(200)(M)은, 일반적으로 약 16V ~ 26V, 120W ~ 200W의 출력을 갖는다. 일 예로, 태양광 모듈(200)(M)은, 54개의 단위 셀들인 태양광 전지(20)들로 구성되며, 이러한 태양광 전지(20)들은 18개의 셀이 직렬 연결되어 하나의 그룹을 형성하고, 3개의 그룹이 병렬로 연결되어 하나의 태양광 모듈(200)(M)을 형성할 수 있다.
지지 프레임(300)은, 베이스 플레이트(100)와 지면을 연결하여 상기 베이스 플레이트(100)를 지면에 지지하는 높이가 가변되는 프레임으로서 복수개 마련된다. 지지 프레임(300)은, 베이스 플레이트(100)가 지면 대비하여 경사각을 가지도록 높이가 서로 다른 채로 베이스 플레이트(100)의 하면에 동일한 설치 간격으로 복수개 배치된다. 지지 프레임(300)간에는 횡축 방향으로 복수개의 보강재(10)를 통하여 연결하여, 지지 프레임(300)의 견고함이 유지되도록 한다.
지지 프레임(300)이 높이가 가변되도록 하기 위하여, 지지 프레임(300)은 도 4에 도시한 바와 같이, 일단이 지면과 결합되는 제1프레임(300a)과, 제1프레임(300a)의 타단에서 돌출되어 승하강하며 베이스 플레이트(100)의 하면과 결합되는 제2프레임(300b)을 구비한다. 따라서 제2프레임(300b)을 하강시켜 도 4(a)와 같이 축소시킬 수 있으며, 반면에 제2프레임(300b)을 상승시켜 도 4(b)와 같이 확장시킬 수 있다.
이와 같은, 제2프레임(300b)의 승하강은, 유압 제어에 의하여 제1프레임(300a)에서 돌출하여 승하강되거나, 또는 스크류 제어에 의하여 상기 제1프레임(300a)에서 돌출하여 승하강될 수 있다. 이밖에 다른 다양한 승하강 수단에 의하여 제2프레임(300b)의 승하강이 이루어질 수 있다.
경사각 조절기(400)는, 각 지지 프레임(300)의 높이를 경사지게 하여, 베이스 플레이트(100)의 경사각을 조절한다. 경사각 조절기(400)는, 각 지지 프레임(300)에 마련된 제2프레임(300b)의 돌출량을 각각 다르게 제어하여 베이스 플레이트(100)의 경사각을 조절할 수 있도록 한다.
이는, 동일한 토지면적에 기존보다 많은 태양광 발전 설비 장치의 설치를 위하여 경사형 설치 구조물의 형태를 가지도록 하는 것이다. 또한 인접한 태양광 발전 설비 장치의 음영으로 인한 문제를 없애기 위한 베이스 플레이트(100)를 경사형으로 설치할 수 있도록 한다.
이를 위하여 경사각 조절기(400)는, 인접한 지지 프레임(300)간의 높이차가 다른 인접한 지지 프레임(300)의 높이차와 동일한 높이차를 가지도록 각 지지 프레임(300)에 마련된 제2프레임(300b)의 돌출량을 제어한다.
예를 들어, 도 5(a)에 도시한 바와 같이 베이스 플레이트(100)와 지면간의 각도를 좁게 하여 베이스 플레이트(100)의 경사각을 작게 할 수 있으며, 또는 도 5(b)에 도시한 바와 같이 베이스 플레이트(100)와 지면간의 각도를 크게 하여 베이스 플레이트(100)의 경사각을 크게 할 수 있다.
참고로, 경사각 조절되는 지지 프레임(300)은, 제일 앞단에 있는 앞단 지지 프레임(300)과 제일 뒷단에 있는 뒷단 지지 프레임(300)만을 승하강 제어하고, 나머지 지지 프레임(300)은 별도의 승하강 제어 없이 베이스 플레이트(100)의 기울기에 따라서 지지 프레임(300)의 승강 또는 하강되도록 할 수 있다.
이밖에 태양광 발전 설비 장치는, 각 시간대별로 베이스 플레이트(100)의 경사각이 할당된 경사각 할당 데이터베이스를 포함한다. 이러한 경사각 할당 데이터베이스는, 하드디스크 드라이브(Hard Disk Drive), SSD 드라이브(Solid State Drive), 플래시메모리(Flash Memory), CF카드(Compact Flash Card), SD카드(Secure Digital Card), SM카드(Smart Media Card), MMC 카드(Multi-Media Card) 또는 메모리 스틱(Memory Stick) 등 정보의 입출력이 가능한 모듈로서 장치의 내부에 구비되어 있을 수도 있고, 별도의 장치에 구비되어 있을 수도 있다.
경사각 조절기(400)는, 시간대에 할당된 경사각을 기준으로 베이스 플레이트(100)의 경사각을 시간대별로 각각 다르게 조절 제어한다. 이는 태양광을 최대한 많이 받도록 하기 위함이다. 예를 들어, 오전 시간대에는 베이스 플레이트(100)의 상면이 해가 있는 동쪽을 향하게 기울어지도록 경사각을 조절하며, 점심 시간대에는 베이스 플레이트(100)를 기울이지 않고 평평하게 하며, 오후 시간대에는 베이스 플레이트(100)의 상면이 해가 있는 서쪽을 향하게 기울어지도록 경사각을 조절한다. 따라서 베이스 플레이트(100)에 배치된 태양광 모듈(200)이 최대의 태양광을 받을 수 있게 할 수 있다.
한편, 본 발명의 태양광 발전 설비 장치는, 베이스 플레이트(100)의 경사각 조절 이외에도 태양광의 도달 면적을 높이도록 하기 위하여 베이스 플레이트(100)의 상면에 설치되는 태양광 모듈(200)의 배치 위치를 가변시키도록 구현한다. 이는, 인접 태양광 모듈(200)의 이격 거리를 조절하도록 슬라이딩 방식의 이격 거리 조절 수단을 구비한다. 이하 도 6 및 도 7과 함께 상술한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 가이드 레일이 구비된 태양광 발전 설비 장치의 평면도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 태양광 모듈의 배치 위치의 다양한 예시 그림이다.
태양광 발전 설비 장치의 설치 지역에 따라서 태양광이 도달 위치가 달라질 수 있다. 예를 들어, 산 밑의 지역의 토지에 태양광 발전 설비 장치가 설치된 경우, 낮에는 태양광 발전 설비 장치의 베이스 플레이트(100)의 전체 면적에 태양광이 도달하지만, 해가 뜨는 아침이나 해가 지는 오후에는 산에 태양이 가려서 베이스 플레이트(100)의 일부분에만 태양광이 도달하는 경우가 발생할 수 있다.
이와 같이 시간대별로 베이스 플레이트(100)에 도달하는 태양광의 도달 위치가 달라질 수 있기 때문에, 본 발명은 인접 태양광 모듈(200)의 이격 거리를 조절하도록 슬라이딩 방식의 모듈 간격 조절 수단을 구비한다. 모듈 간격 조절 수단은, 베이스 플레이트(100)의 상면에 설치되는 태양광 모듈(200)의 배치 위치를 가변시키도록 한다.
이를 위하여 도 6에 도시한 바와 같이 모듈 간격 조절 수단은, 가이드 레일(500)을 포함한다. 이밖에 모듈 이동 조절기(미도시)를 추가로 더 포함할 수 있다.
가이드 레일(500)은, 태양광 모듈(200)의 길이 방향과 직각된 방향으로 베이스 플레이트(100)의 상면에 설치되어, 태양광 모듈(200)을 가이딩한다. 따라서 태양광 모듈(200)은 도 7(a)에 도시한 바와 같이 베이스 플레이트(100)의 좌측으로 이동되어 밀집될 수 있으며, 반대로 도 7(b)에 도시한 바와 같이 베이스 플레이트(100)의 우측으로 이동되어 밀집될 수 있다.
따라서 관리자에 의한 수작업에 의해 태양광 모듈(200)이 가이드 레일(500)을 따라 이동하여 위치할 수 있으며, 이동 후 별도의 고정집게와 같은 고정 장치를 통해 이동 위치에 고정되도록 할 수 있다.
상기와 같이 수작업에 의한 태양광 모듈(200)의 이동 방식 이외에, 본 발명은 별도의 모듈 이동 조절기(미도시)를 구비하여 자동으로 태양광 모듈(200)이 가이드 레일(500)을 따라 이동되도록 구현할 수 있다.
모듈 이동 조절기(미도시)는, 베이스 플레이트(100)의 상면에 설치된 각각의 태양광 모듈(200)을 상기 가이드 레일(500)을 따라 이동시키는 구동 및 제어를 담당한다. 참고로 모듈 이동 조절기(미도시)는 연산제어하는 PCB기판과 태양광 모듈(200)을 이동시키는 기어를 구비하여 기어의 조작을 통하여 태양광 모듈(200)이 가이드 레일(500)을 따라 이동될 수 있도록 한다.
나아가, 태양광 발전 설비 장치는, 각 시간대별로 각 태양광 모듈(200)의 배치 위치가 할당된 모듈 배치 할당 데이터베이스를 포함한다.
모듈 이동 조절기(미도시)는, 시간대에 할당된 태양광 모듈(200)의 배치 위치 기준으로 각 태양광 모듈(200)의 배치를 시간대별로 다르게 하여 이동시킬 수 있게 된다. 따라서 관리자 시간대 설정에 따라서 베이스 플레이트(100)에 배치되는 태양광 모듈(200)의 배치 위치가 가변적으로 변화될 수 있게 된다.
상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.

Claims (6)

  1. 소정의 면적을 갖도록 구비되며, 상면은 편평하게 형성된 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트를 지면에 지지하는 높이 가변되며, 상기 베이스 플레이트의의 하면에 동일한 설치 간격으로 배치되어 상기 베이스 플레이트가 지면 대비하여 경사각을 가지도록 하는 복수개의 지지 프레임;
    상기 베이스 플레이트의 상면에 다수가 배치되며, 광전효과에 의해 광기전력에 의한 전압을 발생시키는 복수개의 태양광 전지가 배열된 태양광 모듈; 및
    각 지지 프레임의 높이를 경사지게 하여, 상기 베이스 플레이트의 경사각을 조절하는 경사각 조절기;
    을 포함하는 태양광 발전 설비 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지 프레임은, 일단이 지면과 결합되는 제1프레임; 제1프레임의 타단에서 돌출되어 승하강하며 상기 베이스 플레이트의 하면과 결합되는 제2프레임;을 포함하며,
    상기 경사각 조절기는, 각 지지 프레임에 마련된 제2프레임의 돌출량을 각각 다르게 제어하여 상기 베이스 플레이트의 경사각을 조절함을 특징으로 하는 태양광 발전 설비 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 경사각 조절기는,
    인접한 지지 프레임간의 높이차가 다른 인접한 지지 프레임의 높이차와 동일한 높이차를 가지도록 각 지지 프레임에 마련된 제2프레임의 돌출량을 제어함을 특징으로 하는 태양광 발전 설비 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2프레임은 유압 제어에 의하여 상기 제1프레임에서 돌출하여 승하강되거나, 또는 스크류 제어에 의하여 상기 제1프레임에서 돌출하여 승하강됨을 특징으로 하는 태양광 발전 설비 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 태양광 발전 설비 장치는,
    각 시간대별로 베이스 플레이트의 경사각이 할당된 경사각 할당 데이터베이스;를 포함하며,
    상기 경사각 조절기는, 시간대에 할당된 경사각을 기준으로 상기 베이스 플레이트의 경사각을 시간대별로 각각 다르게 조절함을 특징으로 하는 태양광 발전 설비 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 태양광 발전 설비 장치는,
    베이스 플레이트의 상면에 설치되는 태양광 모듈의 배치 위치를 가변시키는 모듈 간격 조절 수단;
    을 포함하는 태양광 발전 설비 장치.
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