WO2019059545A1 - 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템 - Google Patents

태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템 Download PDF

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농업회사법인 한국도시농업(주)
김만근
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Definitions

  • the present invention relates to a solar thermal and wind power combined and combined power generation system, and more particularly, to a solar thermal power generation system using solar heat and wind power to drive a solar thermal amplification collecting device and a wind power generating device in conjunction with each other, Solar power and wind power that can efficiently produce or develop energy even in environments such as cloudy days, low-radiation days such as nighttime, or windy conditions such as at night, by maximizing utilization efficiency of natural energy such as solar heat and wind power And a hybrid power generation system using the power plant.
  • a tower In a wind power generator (or system) using dual wind power, a tower is vertically installed on the upper side of an end fixedly installed on the ground, and a blade device that rotates by receiving wind power is installed on the top of the tower. The generator is operated to generate electricity.
  • Solar power generation using solar energy is advantageous in that it does not require fuel cost and noise and pollution unlike existing power generation facilities such as thermal power and nuclear power, solar power does not require large-scale power generation facilities, and small power generation is possible So it can be installed and used for home.
  • Korean Patent Registration No. 10-1146117 registered on May 08, 2012
  • the present invention relates to a combined power generation apparatus using a wind power and solar light having a structure in which a propeller 173 and a condenser plate 120 are installed on a turntable 161 driven on a windshield 167, It is possible to produce a certain level of electric energy irrespective of the seasons and to maintain excellent power generation efficiency.
  • a solar power generator and a wind power generator are connected to a solar cell panel 20 (see FIG. 2) on the upper part of the frame 10, And a control system 40 and a generator 50 at a lower portion of the wind turbine 31.
  • the generator 40 is connected to a solar generator and a wind turbine, It is possible to install a wind turbine having an inscribed circle size and a generator connected thereto in an area required for installing a solar cell panel for solar power generation together with the power generation amount per unit area .
  • a vertical frame 55 rotatably installed on an upper portion of the base tank 80 is installed in the upper portion of the base tank 80,
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a solar thermal energy collecting apparatus and a wind power generating apparatus which are driven in conjunction with each other using solar heat and wind power to produce or generate thermal energy and electric energy, , And can efficiently produce or develop energy even in an environment such as a cloudy day, a day with low radiation such as nighttime, or an environment in which wind does not blow, And to provide a combined power generation and combined power generation system.
  • the present invention uses a part of solar energy directly as heat energy such as heating of a building, and a part of the solar energy is generated by electric energy as electricity. And is used to convert natural energy such as solar heat to the utmost efficiency.
  • the present invention relates to a new type of solar heat collecting apparatus which can improve the heat collecting efficiency because the solar heat is heated by the heat collecting element by constituting the vacuum heat collecting tube provided with the heat collecting element at the time of collecting the solar heat in the solar heat collecting unit of the solar thermal amplification collecting apparatus.
  • the present invention provides an air conditioning means for adjusting a supply amount of wind supplied from a blowing fan through a temperature value measured through a heat source sensor to one side of a blowing pipe, so that when the amount of solar radiation is small, Since the supply of wind is controlled, the solar heat collected in the heat collecting tube is collected by the external heat, and new type solar and wind power combined and combined power generation system that uses the collected solar heat as heat energy or electric energy
  • the present invention provides another problem to be solved.
  • a solar heating system including a solar heat collection unit for tracking solar heat according to the altitude of the sun and collecting solar heat through a vacuum heat collecting pipe, A thermoelectric generator 130 for converting solar heat other than solar heat stored in the thermal storage unit 120 into electric energy, a thermal storage unit 120 for storing a part of solar heat collected in the thermal storage unit 120, A solar thermal amplification collecting apparatus 100 comprising: A blowing fan 221 for generating electric power by rotation of the blade 210 and supplying wind to the solar heat collecting unit 110 of the solar thermal amplification collecting apparatus 100; And a power storage unit (200) for storing power generated by the power generation unit (220) and the thermoelectric power generation unit (130)
  • the low temperature of the solar heat collected through the solar heat collecting part 110 of the heat collecting device 100 is supplied to the use place and the high temperature is stored in the heat storage part 120,
  • the solar heat is converted into electrical energy through the thermoelectric generator 130 and supplied to the power storage unit 230 of the wind power generator 200 to supply power to the power to the power
  • the solar heat collecting part 110 of the solar thermal amplification and collecting apparatus 100 has a circular arc shape and has a reflection plate 1111 for reflecting solar heat, A solar tracking means 111 having a rotation portion 1112 for rotating the reflection plate 1111 according to the altitude of the sun; A collecting tube 112 disposed inside the reflecting plate 1111 of the solar tracking means 111 and adapted to collect solar heat reflected through the reflecting plate 1111; A blowing pipe 114 passing through the collecting tube 112 and having one side supplied with wind through the blowing fan 221 of the wind power generator 200 and the other side connected to the heat storage unit 120; A heat pipe 115 having both ends connected to the thermoelectric generator 130 and having an inner side positioned inside the heat collecting tube 112; And a spiral heat collecting pipe 113 enclosing the blowing pipe 114 and the heat pipe 115 in the heat collecting pipe 112.
  • the heat collecting pipe 112 is provided with a plurality of heat collecting devices 1121 for increasing the absorption rate of solar heat.
  • the heat collecting pipe 112 is provided with a heat source sensor 1122 for measuring the temperature required for heat storage.
  • the low temperature is passed through the blowing pipe 114 connected to the heat storage unit 120 of the solar heat collecting unit 110, , And an air blowing switching means (117) for supplying a high temperature to the heat storage unit (120).
  • the power generated by the power generation unit 220 of the wind power generator 200 is supplied to the power storage unit 230 and the power storage unit 230 Is supplied to the blowing fan 221 so that the blowing fan 221 is driven.
  • the solar thermal amplification collecting device and the wind power generating device are driven in conjunction with each other using solar heat and wind power to produce or generate thermal energy and electric energy . It is possible to maximize the utilization efficiency of natural energy such as solar and wind power and to efficiently produce or develop energy even in an environment such as a cloudy day,
  • the solar heat is heated by the heat collecting element and the heat collecting efficiency is improved by constituting the vacuum heat collecting tube provided with the heat collecting element when collecting solar heat in the solar collecting part of the heat collecting device.
  • the natural energy is converted into electric energy
  • the present invention uses a part of solar energy directly as heat energy such as heating of a building, and a part of the solar energy is generated by electric energy as electricity.
  • the use efficiency of natural energy such as solar heat can be maximized.
  • an air conditioning means for adjusting the supply amount of wind supplied from the blowing fan through the temperature value measured through the heat source sensor is provided on one side of the blowing pipe, so that the supply amount of wind supplied through the blowing fan is adjusted when the amount of solar radiation is small Because the wind is supplied, the solar heat collected in the heat collecting pipe is collected without being influenced by the outside, and the collected solar heat can be used as heat energy or electric energy.
  • the present invention provides an air conditioning means for adjusting a supply amount of wind supplied from a blowing fan through a temperature value measured through a heat source sensor to one side of a blowing pipe, so that when the amount of solar radiation is small, Since the supply of the air is controlled to supply wind, the solar heat collected in the heat collecting pipe is collected without being influenced by the outside, and the collected solar heat is used as heat energy or electric energy.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram of a fusion / combined power generation system using solar and wind power according to the present invention
  • FIG. 5 is a configuration diagram of a fusion / combined power generation system using solar and wind power according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a view showing a solar heat collecting part in a fusion / combined power generation system using solar and wind power according to a preferred embodiment of the present invention.
  • a solar thermal and wind power fusion and combined power generation system 10 includes a solar thermal amplification collecting apparatus 100 for collecting solar heat to generate thermal energy and electrical energy, And a wind power generator 200 for generating electrical energy using wind power so as to supply heat or electricity to the place of use.
  • a solar thermal amplification collecting apparatus 100 for collecting solar heat to generate thermal energy and electrical energy
  • a wind power generator 200 for generating electrical energy using wind power so as to supply heat or electricity to the place of use.
  • the term "use place” refers to a general household, a public institution, a building, or the like.
  • the solar thermal amplification collecting apparatus 100 includes a solar heat collecting unit 110 for collecting solar heat, a heat storage unit 120 for storing and storing solar heat collected in the solar heat collecting unit 110, And a thermoelectric generator 130 for converting the collected solar heat into electric energy and storing the solar heat.
  • the solar heat collecting part 110 includes a solar tracking unit 111, a collecting tube 112, a blowing tube 114, a heat pipe 115, and a heat collecting pipe 113.
  • the solar tracking means 111 is for rotating according to the altitude of the sun and has an arc shape and has a reflection plate 1111 for reflecting solar heat and includes a rotation unit 1112 for rotating the reflection plate 1111 according to the altitude of the sun, .
  • the rotation unit 1112 is fixed to a supporting base fixedly installed on the ground, though not shown.
  • the collector heat pipe 112 is for collecting solar heat and is disposed inside the reflection plate 1111 of the solar tracking means 111 so as to collect the solar heat reflected through the reflection plate 1111.
  • the collector heat pipe 112 is provided with a plurality of heat collection elements 1121 in a vacuum state in order to increase the heat collection efficiency of the solar heat reflected through the reflection plate 1111 and includes a heat source sensor 1122 for measuring the internal temperature do.
  • the heat collecting element 1122 is preferably made of a metal material, so that the heat collecting effect can be improved by rapidly heating the temperature of the solar heat to be collected.
  • the heat collection pipe 113 is formed in a spiral shape inside the heat collecting pipe 112 to increase the heat transfer time by lengthening the flow path of the solar heat, thereby facilitating generation of high temperature.
  • the blowing pipe 114 is connected to both sides of the heat collecting pipe 113 as a tube for moving the collected solar heat in the collecting tube 112 and has one side connected to the blowing fan 221 of the wind power generator 200, And the other side is connected to the heat storage unit 120.
  • the supply amount of wind supplied from the blowing fan 221 of the wind power generator 200 is adjusted on one side of the blowing pipe 114 based on the temperature value measured by the heat source sensor 1122 of the heat collecting pipe 112
  • the other end of the blowing pipe 114 is connected to the heat storage unit 120.
  • the other end of the blowing pipe 114 is directly connected to the use place.
  • the air blowing switching means 117 is provided at the branching portion so that the low temperature among the solar heat collected in the heat collecting pipe 112 is directly supplied to the use place, and the high temperature is transferred to the heat storage storage unit 120, ).
  • the present invention is divided into low temperature and high temperature on the basis of 300 ⁇ ⁇ .
  • the high temperature stored in the heat accumulation storage unit 120 is transferred to the blowing pipe 114 through the U-turn inflow means (not shown) so that the low temperature is transferred to the blowing pipe 114 connected to the use place,
  • a temperature adjusting means 119 is provided between the U-turn inflow means 118 and the use place to regulate the temperature of the heat source to which the outside air flows into the use place.
  • the temperature regulating means 119 may be constituted by a cooling or heating device.
  • the heat pipe 115 is located inside the heat collecting pipe 113 and moves solar heat collected at the heat collecting pipe 112 to the thermoelectric generator 130 without heat loss. ).
  • the heat pipe 115 includes an auxiliary heat pipe 1151 connected to the heat accumulation storage unit 120 to supply heat into the heat collecting pipe 112 when the amount of solar radiation is small.
  • the vacuum heat collecting tube 112 provided with the heat collecting element 1121 at the time of collecting the solar heat in the solar heat collecting unit 110 of the solar thermal amplification collecting apparatus 100 constitutes the solar heat collecting apparatus 1121 So that the heat collection efficiency can be improved.
  • the air adjusting means 116 for adjusting the amount of wind supplied from the blowing fan 221 through the temperature value measured through the heat source sensor 1122 is provided on one side of the blowing pipe 114,
  • the solar heat collected in the heat collecting pipe 112 is collected without being affected by the outside and the collected solar heat can be used as thermal energy or electric energy There is an effect.
  • the heat storage unit 120 is for storing a part of the solar heat collected in the solar heat collection unit 110 and stores the heat transferred through the blowing pipe 114.
  • the stored heat is stored in the case where the amount of solar radiation is small, And moves from the thermoelectric generator 130 to the power storage unit 230 of the wind power generator 200.
  • heat stored in the heat transferred through the blowing pipe (114) is stored only by the blowing switching means (117) installed on the blowing pipe (114).
  • the stored high temperature is moved through the U-turn inflow device 118 and supplied to the user.
  • the means for storing heat in the heat storage unit 120 is to store heat using a gel.
  • thermoelectric power generating unit 130 converts heat of the solar heat collected in the solar heat collecting unit 110 except the heat transferred to the heat storage unit 120 into electric energy and stores the converted electric energy.
  • the heat received is converted into electric energy and the electric energy and the electric energy obtained by converting the heat collected in the solar heat collecting part 110 into electric energy are combined and transferred to the power storage part 230 of the wind power generator 200.
  • the wind turbine generator 200 includes a blade 210, a power generator 220, and a power storage 230 to produce electrical energy using wind.
  • the blade 210 is rotated by the wind, and may be formed in various ways such as a blower or a windmill.
  • the power generation unit 220 is connected to the blade 210 to generate electric power by the rotation of the blade 210.
  • the power generation unit 220 includes a plurality of gears 222 connected to the blades 210 and a plurality of gears 222
  • an air blowing fan 221 for supplying wind to the air blower.
  • the blowing fan 221 receives electric power from the power storage unit 230 and supplies the wind to the blowing pipe 114 of the solar heat collecting unit 110.
  • the power storage unit 230 is for storing electricity and supplies electricity generated by the power generation unit 220 and electricity of the thermoelectric power generation unit 130 of the solar thermal amplification and heat collecting apparatus 100 to be supplied to the user.
  • the solar thermal amplification collecting device and the wind power generating device are driven in conjunction with each other using solar heat and wind power to produce or generate thermal energy and electric energy . It is possible to maximize the utilization efficiency of natural energy such as solar and wind power and to efficiently produce or develop energy even in an environment such as a cloudy day,
  • the solar heat is heated by the heat collecting element and the heat collecting efficiency is improved by constituting the vacuum heat collecting tube provided with the heat collecting element when collecting solar heat in the solar collecting part of the heat collecting device.
  • Conventional solar and wind power fusion and combined power generation systems convert natural energy into electric energy and then convert it into thermal energy even when natural energy such as solar heat and wind power is used as thermal energy for heating the building
  • the present invention uses a part of the solar energy directly as heat energy for the purpose of heating the building, etc., and a part of the solar energy is converted into electric energy by generating electricity.
  • the use efficiency of natural energy such as solar heat can be maximized.
  • an air adjusting means for adjusting a supply amount of wind supplied from a blowing fan through a temperature value measured through a heat source sensor is provided on one side of a blowing pipe, thereby adjusting a supply amount of wind supplied through the blowing fan when the amount of solar radiation is small Because the wind is supplied, the solar heat collected in the heat collecting pipe is collected without being influenced by the outside, and the collected solar heat can be used as heat energy or electric energy.
  • a solar thermal and wind power combined system 10 is operated according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the solar heat is tracked by the solar tracking means 111 of the solar heat collecting unit 110, And is collected into the collecting tube 112 through the reflecting plate 1111.
  • the solar heat collected in the collector heat pipe 112 is rapidly heated by the thermoelectric element 1121 to increase the heat collection efficiency.
  • the solar heat collected in the collecting tube 112 is collected by the collecting element 1121 and stored in the collecting storage part 120 through the blowing tube 114, Is converted into electrical energy by a thermoelectric element (Fetia element, not shown) in the thermoelectric generator 130 through the heat pipe 115, and is stored in the power storage unit 230.
  • a thermoelectric element Fetia element, not shown
  • the heat stored in the heat storage unit 120 is stored in the heat storage unit 120, and the stored heat is supplied to the use place as needed.
  • the heat supplied to the place of use is supplied at a suitable temperature by the temperature regulating means 119, and the low temperature is supplied to the place of use through the blowing pipe 114.
  • the high temperature required for the production of electrical energy among the heat stored in the heat storage unit 120 is transferred to the thermoelectric generator 130 and the thermoelectric generator 130 is connected to the heat collecting unit 110 through the heat pipe 115
  • the first heat energy transferred and the thermal energy transferred from the heat storage unit 120 are converted into electric energy by the thermoelectric element and are transferred to the power storage unit 230 of the wind power generator 200 and stored.
  • the temperature of the high temperature stored in the heat accumulation storage unit 120 is lowered, it is transferred to the blowing pipe 114 through the U-turn inflow means 118 and supplied to the user.
  • the solar thermal amplification collecting apparatus 100 described above corresponds to a case where the solar radiation amount is large.
  • the thermal energy stored in the heat storage unit 120 is supplied to the collecting tube 112 through the auxiliary heat pipe 1141 And the wind is supplied through the blowing fan 221 of the wind power generator 200 so that the heat can be collected in the collecting tube 112.
  • the wind turbine generator 200 generates electric energy when wind is generated independently of the drive of the solar thermal amplification and recovery apparatus 100. Electricity is produced in the generator 220 by the rotation of the blade 210, The electric power is transferred to the power storage unit 230. The electricity stored in the power storage unit 230 is supplied to the air blowing fan 221 of the power generation unit 220 so that the air blowing fan 221 is operated So that wind can be supplied to the collecting tube 112 through the blowing tube 114 provided in the solar heat collecting part 110 of the solar thermal amplification collecting apparatus 100 to collect heat in the collecting tube 112.
  • a solar heating system including a solar heat collection unit for tracking solar heat according to the altitude of the sun and collecting solar heat through a vacuum heat collecting pipe, A thermoelectric generator 130 for converting solar heat other than solar heat stored in the thermal storage unit 120 into electric energy, a thermal storage unit 120 for storing a part of solar heat collected in the thermal storage unit 120, A solar thermal amplification collecting apparatus 100 comprising: A blowing fan 221 for generating electric power by rotation of the blade 210 and supplying wind to the solar heat collecting unit 110 of the solar thermal amplification collecting apparatus 100; And a power storage unit (200) for storing power generated by the power generation unit (220) and the thermoelectric power generation unit (130)
  • the low temperature of the solar heat collected through the solar heat collecting part 110 of the heat collecting device 100 is supplied to the use place and the high temperature is stored in the heat storage part 120,
  • the solar heat is converted into electric energy through the thermoelectric generator 130 and supplied to the power storage unit 230 of the wind power generator 200 so that the power storage unit
  • the solar heat collecting part 110 of the solar thermal amplification and collecting apparatus 100 has a circular arc shape and has a reflection plate 1111 for reflecting solar heat, A solar tracking means 111 having a rotation portion 1112 for rotating the reflection plate 1111 according to the altitude of the sun; A collecting tube 112 disposed inside the reflecting plate 1111 of the solar tracking means 111 and adapted to collect solar heat reflected through the reflecting plate 1111; A blowing pipe 114 passing through the collecting tube 112 and having one side supplied with wind through the blowing fan 221 of the wind power generator 200 and the other side connected to the heat storage unit 120; A heat pipe 115 having both ends connected to the thermoelectric generator 130 and having an inner side positioned inside the heat collecting tube 112; And a helical heat collecting pipe 113 formed to surround the blowing pipe 114 and the heat pipe 115 in the heat collecting pipe 112.
  • the heat collecting pipe 112 is provided with a plurality of heat collecting devices 1121 for increasing the absorption rate of solar heat inside. do.
  • the heat collecting pipe 112 is provided with a heat source sensor 1122 for measuring the temperature required for heat storage inside the heat collecting tube 112 do.
  • the air conditioning means 116 for adjusting the supply amount is provided.
  • the low temperature is passed through the blowing pipe 114 connected to the heat storage unit 120 of the solar heat collecting unit 110, , And a blowing switching means (117) for supplying the high temperature to the heat storage unit (120) is provided.
  • the power generated by the power generation unit 220 of the wind power generator 200 is supplied to the power storage unit 230 and the power storage unit 230 Is supplied to the blowing fan 221 so that the blowing fan 221 is driven.
  • the solar thermal amplification collecting device and the wind power generating device are driven in conjunction with each other using solar heat and wind power to produce or generate thermal energy and electric energy . It is possible to maximize the utilization efficiency of natural energy such as solar and wind power and to efficiently produce or develop energy even in an environment such as a cloudy day, It is expected to be widely used in industry because it has the effect of improving the heat collection efficiency because the solar heat is heated by the heat collecting element by constructing the vacuum heat collecting tube provided with the heat collecting element when collecting the solar heat from the solar heat collecting part of the heat collecting device do.
  • the present invention uses a part of solar energy directly as heat energy such as heating of a building, and a part of the solar energy is generated by electric energy as electricity. It is expected to be widely used in industry because it has the effect of maximizing utilization efficiency of natural energy such as solar heat.
  • an air conditioning means for adjusting the supply amount of wind supplied from the blowing fan through the temperature value measured through the heat source sensor is provided on one side of the blowing pipe, so that the supply amount of wind supplied through the blowing fan is adjusted when the amount of solar radiation is small.
  • the present invention provides an air conditioning means for adjusting a supply amount of wind supplied from a blowing fan through a temperature value measured through a heat source sensor to one side of a blowing pipe, so that when the amount of solar radiation is small, Since the supply of solar wind is controlled by the supply amount, the solar heat collected in the heat collecting tube is expected to be widely used in the industry because it has the effect of using the collected solar heat as heat energy or electric energy without being influenced by the outside.

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Abstract

본 발명은 태양열과 풍력을 이용하여 태양열 증폭집열장치와 풍력발전장치가 서로 연계되어 구동되도록 하여 열에너지와 전기에너지를 생산 또는 발전시킴으로써, 태양열과 풍력과 같은 자연 에너지의 이용 효율을 최대한 높이고, 흐린 날, 야간과 같이 일사량이 적은 날 또는 바람이 불지 않는 날씨와 같은 환경에서도 에너지를 효율적으로 생산 또는 발전시킬 수 있는 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템에 관한 것으로, 태양열과 풍력을 이용하여 태양열 증폭집열장치와 풍력발전장치가 서로 연계되어 구동되도록 하여 열에너지와 전기에너지를 생산 또는 발전시킴으로써, 태양열과 풍력과 같은 자연 에너지의 이용 효율을 최대한 높이고, 흐린 날, 야간과 같이 일사량이 적은 날 또는 바람이 불지 않는 날씨와 같은 환경에서도 에너지를 효율적으로 생산 또는 발전시킬 수 있고, 특히, 태양열증폭집열장치의 태양열집열부에서 태양열을 집열시 집열소자가 구비된 진공 상태의 집열관을 구성함으로써 태양열이 집열소자에 의해 가열되기 때문에 집열 효율을 향상시키며, 송풍관의 일측에 열원센서를 통해 측정된 온도값을 통해 송풍팬에서 공급되는 바람의 공급량을 조절하기 위한 공기조절수단을 구성함으로써 일사량이 적을 경우에 송풍팬을 통해 공급되는 바람의 공급량을 조절하여 바람을 공급하기 때문에 집열관에서 집열되는 태양열은 외부의 영향을 받지 않고 집열되어 집열된 태양열을 열에너지 또는 전기에너지로 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템
본 발명은 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 태양열과 풍력을 이용하여 태양열 증폭집열장치와 풍력발전장치가 서로 연계되어 구동되도록 하여 열에너지와 전기에너지를 생산 또는 발전시킴으로써, 태양열과 풍력과 같은 자연 에너지의 이용 효율을 최대한 높이고, 흐린 날, 야간과 같이 일사량이 적은 날 또는 바람이 불지 않는 날씨와 같은 환경에서도 에너지를 효율적으로 생산 또는 발전시킬 수 있는 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템에 관한 것이다.
현재 인류는 화석에너지의 고갈 및 지구의 기후변화 등으로 인해 화석에너지를 대체할 새로운 에너지원을 개발하고 있으며, 이러한 대체에너지 중에서도 무공해이면서 무한하게 이용할 수 있는 태양에너지, 풍력, 수력, 조력 등의 신재생 에너지 분야에 대한 활발한 연구가 이루어지고 있다.
이중 풍력을 이용한 풍력발전장치(또는 시스템)는 지상에 고정 설치되는 단부의 상측에 탑을 수직으로 설치하고, 탑의 상단에는 풍력을 받아 회전하는 블레이드장치를 장착하여 블레이드가 회전하면서 얻게 되는 회전력에 의해 발전기를 작동시켜 전기를 발생시키도록 된 것이다.
그리고 태양에너지를 이용한 태양발전은 화력이나 원자력 같은 기존 발전설비와 달리 연료비가 소요되지 않으며, 소음과 공해가 발생하지 않는 장점이 있고, 태양발전은 대규모 발전설비를 필요로 하지 않으며, 소규모발전이 가능하기 때문에 가정용으로 설치되어 사용할 수 있는 장점이 있다.
이와 같은 태양광과 풍력을 이용한 종래의 기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-1146117호(2012년 05월 08일 등록) 풍력과 태양광을 이용한 복합발전장치는 도 1에 도시된 바와 같이 가이드 레일(167) 상에서 구동되는 턴테이블(161)에 프로펠러(173)와 집광판(120)이 설치된 구조의 풍력과 태양광을 이용한 복합발전장치에 관한 발명으로, 태양광 발전부와 풍력 발전부를 복합 구성함에 따라 계절에 상관없이 일정 수준의 전기에너지를 생산할 수 있고 이에 우수한 발전효율을 유지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0080155호(2012년 07월 16일 공개) 태양광발전과 풍력발전이 결합된 발전기는 도 2에 도시된 바와 같이 프레임(10)의 상부에 태양전지패널(20)이 설치되고, 그 하부에 풍력 터빈(31)이 구비된 풍력발전기(30)와 그 하부에 컨트롤 시스템(40) 및 발전기(50)가 구비된 구조의 태양광발전과 풍력발전이 결합된 발전기에 관한 발명으로, 태양광발전을 위한 태양전지 패널을 설치하기 위하여 반드시 필요한 면적에, 그에 준한 내접원의 크기를 가지는 풍력 터빈과, 이에 연결된 발전기로 구성된 풍력발전기를 함께 설치할 수 있어서 단위면적당 발전량이 그만큼 증가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1294950호(2013년 08월 02일 등록) 태양열 발전기 겸용 풍력발전기는 도 3에 도시된 바와 같이 베이스 탱크(80)의 상부에 회전 가능하게 설치된 수직 프레임(55)에 장착한 좌,우측 집열판(10) 및 태양추적 센서(30)로 이루어진 구조의 태양열 발전기 겸용 풍력발전기에 관한 발명으로, 좌우 한 쌍의 집열판을 회전 가능하게 지지프레임에 부착함으로써 한 쌍의 집열판을 서로 다른 방향을 보게 하여 풍력발전의 날개로 변환하고 서로 같은 방향을 보면서 태양 고도를 추적할 수 있도록 하여 낮에는 태양열 발전을 하고 밤에는 풍력발전이 가능한 것을 특징으로 한다.
그러나 상기 대한민국 등록특허공보 제10-1146117호(2012년 05월 08일 등록) 풍력과 태양광을 이용한 복합발전장치, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0080155호(2012년 07월 16일 공개) 태양광발전과 풍력발전이 결합된 발전기, 대한민국 등록특허공보 제10-1294950호(2013년 08월 02일 등록) 태양열 발전기 겸용 풍력발전기는 모두 태양광과 풍력 에너지를 이용하는 발전 시스템에 관한 발명들이지만, 자연 에너지를 이용한 발전을 통해 생산한 전기 에너지를 다시 열 에너지로 변환시켜 사용하는 과정에서 에너지의 변환에 따른 손실이 발생하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 태양열과 풍력을 이용하여 태양열 증폭집열장치와 풍력발전장치가 서로 연계되어 구동되도록 하여 열에너지와 전기에너지를 생산 또는 발전시킴으로써, 태양열과 풍력과 같은 자연 에너지의 이용 효율을 최대한 높이고, 흐린 날, 야간과 같이 일사량이 적은 날 또는 바람이 불지 않는 날씨와 같은 환경에서도 에너지를 효율적으로 생산 또는 발전시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템을 제공하기 위한 것을 과제로 한다.
즉, 종래의 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템은 태양열과 풍력과 같은 자연 에너지를 건물의 난방 등과 같은 용도의 열 에너지로 사용하고자 할 경우에도 자연에너지를 전기적 에너지로 변환 후 다시 열 에너지로 변환하여 사용함에 따라 에너지의 변환 과정에서 에너지의 손실이 많은데 반해, 본 발명은 태양열 에너지의 일부는 건물의 난방 등과 같은 용도의 열 에너지로 직접 사용하고, 태양열 에너지의 일부는 발전을 시켜 전기적 에너지로 변환시켜 사용함으로써, 태양열과 같은 자연 에너지의 이용 효율을 최대한 높인 것이 특징이다.
특히, 본 발명은 태양열증폭집열장치의 태양열집열부에서 태양열을 집열시 집열소자가 구비된 진공 상태의 집열관을 구성함으로써 태양열이 집열소자에 의해 가열되기 때문에 집열 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 새로운 형태의 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 다른 과제로 한다.
또한, 본 발명은 송풍관의 일측에 열원센서를 통해 측정된 온도값을 통해 송풍팬에서 공급되는 바람의 공급량을 조절하기 위한 공기조절수단을 구성함으로써 일사량이 적을 경우에 송풍팬을 통해 공급되는 바람의 공급량을 조절하여 바람을 공급하기 때문에 집열관에서 집열되는 태양열은 외부의 영향을 받지 않고 집열되어 집열된 태양열을 열에너지 또는 전기에너지로 사용하도록 하는 새로운 형태의 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 또 다른 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 태양의 고도에 따라 추적하고, 진공 상태의 집열관(112)을 통해 태양열을 집열하기 위한 태양열집열부(110)와, 상기 태양열집열부(110)에서 집열된 태양열 중 일부를 축열하여 저장하기 위한 축열저장부(120)와, 상기 축열저장부(120)에 축열된 태양열을 제외한 나머지 태양열을 전기에너지로 변환하기 위한 열전발전부(130)를 포함하는 태양열증폭집열장치(100)와; 바람에 의해 회전되는 블레이드(210)와, 상기 블레이드(210)의 회전으로 전력을 생산하고, 상기 태양열증폭집열장치(100)의 태양열집열부(110)로 바람을 공급하는 송풍팬(221)을 갖는 발전부(220)와, 상기 발전부(220)와 열전발전부(130)에서 생산된 전력을 저장하기 위한 축전부(230)를 포함하는 풍력발전장치(200)를 포함하여, 상기 태양열증폭집열장치(100)의 태양열집열부(110)를 통해 집열된 태양열 중 저온은 사용처에 공급되도록 하고, 고온은 상기 축열저장부(120)에 저장되며, 상기 축열저장부(120)에 저장된 고온의 태양열은 상기 열전발전부(130)를 통해 전기에너지로 변환되어 상기 풍력발전장치(200)의 축전부(230)로 공급되고, 상기 축전부(230)에서 사용처에 전력을 공급하도록 하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템에서 상기 태양열증폭집열장치(100)의 태양열집열부(110)는 원호 형상으로 이루어져 태양열을 반사시키기 위한 반사판(1111)을 갖고, 상기 반사판(1111)을 태양의 고도에 따라 회전시키기 위한 회전부(1112)를 갖는 태양열추적수단(111)과; 상기 태양열추적수단(111)의 반사판(1111)의 내측에 배치되고, 상기 반사판(1111)을 통해 반사되는 태양열을 집열하기 위한 진공상태의 집열관(112)과; 상기 집열관(112)을 관통하고, 일측이 상기 풍력발전장치(200)의 송풍팬(221)을 통해 바람이 공급되며, 타측이 상기 축열저장부(120)와 연결되는 송풍관(114)과; 양측단이 상기 열전발전부(130)와 연결되고, 내측이 상기 집열관(112)의 내부에 위치되는 히트파이프(115)와; 상기 집열관(112)의 내부에서 상기 송풍관(114) 및 히트파이프(115)를 감싸도록 형성되는 나선형의 집열파이프(113)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템에서 상기 집열관(112)은 내부에 태양열의 흡수율을 높이기 위한 복수개의 집열소자(1121)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템에서 상기 집열관(112)은 내부에 축열에 필요한 온도를 측정하기 위한 열원센서(1122)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템에서 상시 송풍관(114)의 일측에는 상기 열원센서(1122)를 통해 측정된 온도값을 통해 상기 송풍팬(221)에서 공급되는 바람의 공급량을 조절하기 위한 공기조절수단(116)이 설치되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템에서 상기 태양열집열부(110)의 축열저장부(120)와 연결되는 송풍관(114)의 타측에는 저온은 통과시켜 사용처에 공급하도록 하고, 고온은 상기 축열저장부(120)로 공급하도록 하는 송풍전환수단(117)이 설치되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템에서 상기 풍력발전장치(200)의 발전부(220)에서 생산된 전력은 상기 축전부(230)로 공급되고, 상기 축전부(230)에 공급된 전력은 상기 송풍팬(221)으로 공급되어 상기 송풍팬(221)이 구동하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템에 의하면, 태양열과 풍력을 이용하여 태양열 증폭집열장치와 풍력발전장치가 서로 연계되어 구동되도록 하여 열에너지와 전기에너지를 생산 또는 발전시킴으로써, 태양열과 풍력과 같은 자연 에너지의 이용 효율을 최대한 높이고, 흐린 날, 야간과 같이 일사량이 적은 날 또는 바람이 불지 않는 날씨와 같은 환경에서도 에너지를 효율적으로 생산 또는 발전시킬 수 있고, 특히, 태양열증폭집열장치의 태양열집열부에서 태양열을 집열시 집열소자가 구비된 진공 상태의 집열관을 구성함으로써 태양열이 집열소자에 의해 가열되기 때문에 집열 효율을 향상시키는 효과가 있다.
즉, 종래의 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템은 태양열과 풍력과 같은 자연 에너지를 건물의 난방 등과 같은 용도의 열 에너지로 사용하고자 할 경우에도 자연에너지를 전기적 에너지로 변환 후 다시 열 에너지로 변환하여 사용함에 따라 에너지의 변환 과정에서 에너지의 손실이 많은데 반해, 본 발명은 태양열 에너지의 일부는 건물의 난방 등과 같은 용도의 열 에너지로 직접 사용하고, 태양열 에너지의 일부는 발전을 시켜 전기적 에너지로 변환시켜 사용함으로써, 태양열과 같은 자연 에너지의 이용 효율을 최대한 높일 수 있는 효과가 있다.
그리고 송풍관의 일측에 열원센서를 통해 측정된 온도값을 통해 송풍팬에서 공급되는 바람의 공급량을 조절하기 위한 공기조절수단을 구성함으로써 일사량이 적을 경우에 송풍팬을 통해 공급되는 바람의 공급량을 조절하여 바람을 공급하기 때문에 집열관에서 집열되는 태양열은 외부의 영향을 받지 않고 집열되어 집열된 태양열을 열에너지 또는 전기에너지로 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 송풍관의 일측에 열원센서를 통해 측정된 온도값을 통해 송풍팬에서 공급되는 바람의 공급량을 조절하기 위한 공기조절수단을 구성함으로써 일사량이 적을 경우에 송풍팬을 통해 공급되는 바람의 공급량을 조절하여 바람을 공급하기 때문에 집열관에서 집열되는 태양열은 외부의 영향을 받지 않고 집열되어 집열된 태양열을 열에너지 또는 전기에너지로 사용하도록 하는 효과가 있다.
도 1 내지 도 3은 종래 기술을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템의 개념도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템의 구성도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템에서 태양열집열부를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하며, 도 4 내지 도 6에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 한편, 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
도 3 내지 도 6을 참고하면, 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템(10)은 태양열을 집열하여 열에너지와 전기에너지를 발전하는 태양열증폭집열장치(100)와, 풍력을 이용하여 전기에너지를 발전하는 풍력발전장치(200)를 포함하여 사용처에 열 또는 전기를 공급하도록 한다. 여기서, 사용처라 함은 일반 가정 또는 공공기관, 건물 등을 통칭하는 것이다.
태양열증폭집열장치(100)는 태양열을 집열하기 위한 태양열집열부(110)와, 태양열집열부(110)에서 집열된 태양열을 축열하고, 저장하기 위한 축열저장부(120)와, 태양열집열부(110)에서 집열된 태양열을 전기에너지로 변환하여 저장하기 위한 열전발전부(130)를 포함하여 이루어진다.
태양열집열부(110)는 도 6에서 보는 바와 같이 태양열추적수단(111), 집열관(112), 송풍관(114), 히트파이프(115), 집열파이프(113)를 포함하여 이루어진다.
태양열추적수단(111)은 태양의 고도에 따라 회전하기 위한 것으로, 원호 형상으로 이루어져 태양열을 반사시키기 위한 반사판(1111)을 갖고, 반사판(1111)을 태양의 고도에 따라 회전시키기 위한 회전부(1112)를 갖는다. 이때, 회전부(1112)는 도시하지 않았지만 지면에 고정 설치되는 지지대에 고정 설치되도록 한다.
집열관(112)은 태양열을 집열하기 위한 것으로, 태양열추적수단(111)의 반사판(1111)의 내측에 배치되고, 반사판(1111)을 통해 반사되는 태양열을 집열하도록 한다.
집열관(112)은 반사판(1111)을 통해 반사되는 태양열의 집열 효율을 높이기 위해 진공 상태의 내부에 복수개의 집열소자(1121)가 구비되고, 내부 온도를 측정하기 위한 열원센서(1122)가 구비된다. 여기서, 집열소자(1122)는 바람직하게는 금속재질로 이루어져 집열되는 태양열의 온도를 신속하게 가열시켜 집열 효과를 높일 수 있을 것이다.
집열파이프(113)는 집열관(112)의 내부에서 나선형으로 이루어져 태양열의 유동경로를 길게하여 열전달시간을 증대시킴으로써 고온생성이 용이한 이점이 있다.
송풍관(114)은 집열관(112)에서 집열된 태양열을 이동시키기 위한 관으로써 집열파이프(113)의 양측에 결합되고, 일측이 풍력발전장치(200)의 송풍팬(221)을 통해 바람이 공급되며, 타측이 축열저장부(120)와 연결된다.
그리고, 송풍관(114)의 일측에는 집열관(112)의 열원센서(1122)에 의해 측정된 온도값을 바탕으로 풍력발전장치(200)의 송풍팬(221)에서 공급되는 바람의 공급량을 조절하기 위한 공기조절수단(116)이 설치되고, 송풍관(114)의 타측은 분기되어 분기된 한쪽은 축열저장부(120)와 연결되고, 분기된 나머지 한쪽은 사용처에 직접 연결되어 진다. 이때, 분기되는 부분에는 송풍전환수단(117)이 설치되어 집열관(112)에서 집열된 태양열 중 저온은 사용처에 직접 공급하도록 하고, 고온은 축열저장부(120)로 이동시켜 축열저장부(120)에서 저장하도록 한다.
본 발명에서는 300℃를 기준으로 저온과 고온으로 나누도록 한다.
축열저장부(120)에 저장된 고온은 시간이 흐름에 따라 온도가 낮아지면 사용처로 연결되는 송풍관(114)으로 저온을 이동시켜 사용처에서 사용이 가능하도록 송풍관(114)에는 'U'턴 유입수단(118)이 설치되고, 'U'턴 유입수단(118)과 사용처 사이에는 외부의 공기가 유입되어 사용처에 공급되는 열원의 온도를 조절하기 위한 온도조절수단(119)이 설치되어 진다. 여기서, 온도조절수단(119)은 냉각 또는 히팅장치로 구성될 수 있을 것이다.
히트파이프(115)는 집열파이프(113)의 내부에 위치되고, 집열관(112)에서 집열된 태양열을 열 손실없이 열전발전부(130)로 이동시키게 되는 것으로, 양측단이 열전발전부(130)와 연결된다.
한편, 히트파이프(115)는 일사량이 적을 경우 집열관(112)의 내부로 열을 공급하도록 축열저장부(120)와 연결되는 보조히트 파이프(1151)를 포함하여 이루어진다.
이와 같이 태양열증폭집열장치(100)의 태양열집열부(110)에서 태양열을 집열시 집열소자(1121)가 구비된 진공 상태의 집열관(112)을 구성함으로써 태양열이 집열소자(1121)에 의해 가열되기 때문에 집열 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 송풍관(114)의 일측에 열원센서(1122)를 통해 측정된 온도값을 통해 송풍팬(221)에서 공급되는 바람의 공급량을 조절하기 위한 공기조절수단(116)을 구성함으로써 일사량이 적을 경우에 송풍팬(221)을 통해 공급되는 바람의 공급량을 조절하여 바람을 공급하기 때문에 집열관(112)에서 집열되는 태양열은 외부의 영향을 받지 않고 집열되어 집열된 태양열을 열에너지 또는 전기에너지로 사용할 수 있는 효과가 있다.
축열저장부(120)는 태양열집열부(110)에서 집열된 태양열 중 일부를 저장하기 위한 것으로, 송풍관(114)을 통해 이동되는 열을 저장하고, 저장된 열은 일사량이 적은 경우 또는 야간에 열전발전부(130)로 이동시켜 열전발전부(130)에서 풍력발전장치(200)의 축전부(230)로 이동하도록 한다. 이때, 송풍관(114)을 통해 이동되는 열 중에서 저장되는 열은 송풍관(114) 상에 설치되는 송풍전환수단(117)에 의해 고온의 열만 저장하도록 한다. 그리고, 저장된 고온은 시간이 흐름에 따라 온도가 낮아지게 되는데, 온도가 낮아져 저온이 되면 이를 'U'턴 유입장치(118)를 통해 이동시켜 사용처에 공급하도록 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 축열저장부(120)에서 열을 저장하기 위한 수단으로는 젤을 이용하여 열을 저장하도록 한다.
열전발전부(130)는 태양열집열부(110)에서 집열된 태양열 중 축열저장부(120)로 이동된 열을 제외한 열을 전기에너지로 변환하여 저장하는 것으로, 축열저장부(120)를 통해 공급받은 열을 전기에너지로 변환시키고, 이 전기에너지와 태양열집열부(110)에서 집열된 열을 전기에너지로 변환한 전기에너지를 합하여 풍력발전장치(200)의 축전부(230)로 이동시키게 된다.
풍력발전장치(200)는 바람을 이용하여 전기에너지를 생산하기 위한 것으로, 블레이드(210), 발전부(220), 축전부(230)를 포함하여 이루어진다.
블레이드(210)는 바람에 의해 회전되는 것으로, 블로워 또는 풍차 등 다양하게 형성될 수 있을 것이다.
발전부(220)는 블레이드(210)와 연결되어 블레이드(210)의 회전으로 전력을 생산하는 것으로, 블레이드(210)와 연결되는 복수개의 기어(222)와, 복수개의 기어(222)와 연결되어 전력을 생산하여 축전부(230)로 생산된 전력을 이동시키는 발전기(223)와, 발전기(223)와 연결되고 태양열증폭집열장치(100)의 태양열집열부(110)에 구비된 송풍관(114)으로 바람을 공급하기 위한 송풍팬(221)을 포함하여 이루어진다. 이때, 송풍팬(221)은 축전부(230)로부터 전력을 공급받아 바람을 태양열집열부(110)의 송풍관(114)으로 공급하게 된다.
축전부(230)는 전기를 저장하기 위한 것으로, 발전부(220)에서 생산된 전기와 태양열증폭집열장치(100)의 열전발전부(130)의 전기를 공급받아 저장하여 사용처에 공급하도록 한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템에 의하면, 태양열과 풍력을 이용하여 태양열 증폭집열장치와 풍력발전장치가 서로 연계되어 구동되도록 하여 열에너지와 전기에너지를 생산 또는 발전시킴으로써, 태양열과 풍력과 같은 자연 에너지의 이용 효율을 최대한 높이고, 흐린 날, 야간과 같이 일사량이 적은 날 또는 바람이 불지 않는 날씨와 같은 환경에서도 에너지를 효율적으로 생산 또는 발전시킬 수 있고, 특히, 태양열증폭집열장치의 태양열집열부에서 태양열을 집열시 집열소자가 구비된 진공 상태의 집열관을 구성함으로써 태양열이 집열소자에 의해 가열되기 때문에 집열 효율을 향상시키는 효과가 있다.
그리고 종래의 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템은 태양열과 풍력과 같은 자연 에너지를 건물의 난방 등과 같은 용도의 열 에너지로 사용하고자 할 경우에도 자연에너지를 전기적 에너지로 변환 후 다시 열 에너지로 변환하여 사용함에 따라 에너지의 변환 과정에서 에너지의 손실이 많은데 반해, 본 발명은 태양열 에너지의 일부는 건물의 난방 등과 같은 용도의 열 에너지로 직접 사용하고, 태양열 에너지의 일부는 발전을 시켜 전기적 에너지로 변환시켜 사용함으로써, 태양열과 같은 자연 에너지의 이용 효율을 최대한 높일 수 있을 것이다.
또한 송풍관의 일측에 열원센서를 통해 측정된 온도값을 통해 송풍팬에서 공급되는 바람의 공급량을 조절하기 위한 공기조절수단을 구성함으로써 일사량이 적을 경우에 송풍팬을 통해 공급되는 바람의 공급량을 조절하여 바람을 공급하기 때문에 집열관에서 집열되는 태양열은 외부의 영향을 받지 않고 집열되어 집열된 태양열을 열에너지 또는 전기에너지로 사용할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템(10)이 운영되는 과정을 살펴보면, 태양열집열부(110)의 태양열추적수단(111)에 의해 태양열이 추적되고, 태양열은 반사판(1111)을 통해 집열관(112)으로 집열되어 진다. 집열관(112)에 집열된 태양열은 열전소자(1121)에 의해 신속히 가열되어 집열 효율이 높아지게 된다. 집열관(112)에서 집열된 태양열은 집열소자(1121)에 의해 충분한 전기가 생산되지 않은 열은 송풍관(114)을 통해 축열저장부(120)에 저장되고, 집열소자(1121)에 의해 전기 에너지로 생산 가능성이 있는 열은 히트파이프(115)를 통해 열전발전부(130)에서 열전소자(페티어소자, 미도시)에 의해 전기 에너지로 변환되어 축전부(230)에 저장되어 진다.
여기서, 축열저장부(120)에 저장되는 열은 축열저장부(120)에 저장되고, 저장된 열은 사용처에 필요에 따라 공급된다. 이때, 사용처에 공급되는 열은 온도조절수단(119)에 의해 적합한 온도로 공급되고, 저온은 송풍관(114)을 통해 사용처에 공급된다. 그리고, 축열저장부(120)에 저장된 열 중 전기 에너지 생산에 필요한 고온은 열전발전부(130)로 이동되고, 열전발전부(130)는 태양열집열부(110)에서 히트파이프(115)를 통해 이동된 최초 열에너지와 축열저장부(120)에서 이동된 열에너지를 열전소자에 의해 전기 에너지로 변환시켜 이를 풍력발전장치(200)의 축전부(230)로 이동시켜 저장하도록 한다. 한편, 축열저장부(120)에 저장된 고온 중 온도가 낮아지면 'U'턴 유입수단(118)을 통해 송풍관(114)으로 이동되어 사용처에 공급되어 진다.
상술한 태양열증폭집열장치(100)는 일사량이 많을 경우에 해당되는 것으로, 일사량이 적을 경우에는 축열저장부(120)에 저장된 열에너지를 보조히트 파이프(1141)를 통해 집열관(112)으로 공급하고, 풍력발전장치(200)의 송풍팬(221)을 통해 바람이 공급되어 집열관(112)에서 집열가능하도록 한다.
풍력발전장치(200)는 태양열증폭징열장치(100)의 구동과 별개로 바람이 있을 경우 전기에너지를 생산하도록 하는 것으로, 블레이드(210)의 회전으로 발전부(220)에서 전기가 생산되고, 생산된 전기는 축전부(230)로 이동되어 진다. 축전부(230)로 이동된 전기는 사용처에 공급하도록 하고, 일사량이 적을 경우 축전부(230)에 저장된 전기는 발전부(220)의 송풍팬(221)으로 공급되어 송풍팬(221)이 가동하여 태양열증폭집열장치(100)의 태양열집열부(110)에 구비된 송풍관(114)을 통해 집열관(112)으로 바람을 공급하여 집열관(112)에서 집열가능하도록 한다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 태양의 고도에 따라 추적하고, 진공 상태의 집열관(112)을 통해 태양열을 집열하기 위한 태양열집열부(110)와, 상기 태양열집열부(110)에서 집열된 태양열 중 일부를 축열하여 저장하기 위한 축열저장부(120)와, 상기 축열저장부(120)에 축열된 태양열을 제외한 나머지 태양열을 전기에너지로 변환하기 위한 열전발전부(130)를 포함하는 태양열증폭집열장치(100)와; 바람에 의해 회전되는 블레이드(210)와, 상기 블레이드(210)의 회전으로 전력을 생산하고, 상기 태양열증폭집열장치(100)의 태양열집열부(110)로 바람을 공급하는 송풍팬(221)을 갖는 발전부(220)와, 상기 발전부(220)와 열전발전부(130)에서 생산된 전력을 저장하기 위한 축전부(230)를 포함하는 풍력발전장치(200)를 포함하여, 상기 태양열증폭집열장치(100)의 태양열집열부(110)를 통해 집열된 태양열 중 저온은 사용처에 공급되도록 하고, 고온은 상기 축열저장부(120)에 저장되며, 상기 축열저장부(120)에 저장된 고온의 태양열은 상기 열전발전부(130)를 통해 전기에너지로 변환되어 상기 풍력발전장치(200)의 축전부(230)로 공급되고, 상기 축전부(230)에서 사용처에 전력을 공급하도록 하는 것을 발명의 실시를 위한 형태로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템에서 상기 태양열증폭집열장치(100)의 태양열집열부(110)는 원호 형상으로 이루어져 태양열을 반사시키기 위한 반사판(1111)을 갖고, 상기 반사판(1111)을 태양의 고도에 따라 회전시키기 위한 회전부(1112)를 갖는 태양열추적수단(111)과; 상기 태양열추적수단(111)의 반사판(1111)의 내측에 배치되고, 상기 반사판(1111)을 통해 반사되는 태양열을 집열하기 위한 진공상태의 집열관(112)과; 상기 집열관(112)을 관통하고, 일측이 상기 풍력발전장치(200)의 송풍팬(221)을 통해 바람이 공급되며, 타측이 상기 축열저장부(120)와 연결되는 송풍관(114)과; 양측단이 상기 열전발전부(130)와 연결되고, 내측이 상기 집열관(112)의 내부에 위치되는 히트파이프(115)와; 상기 집열관(112)의 내부에서 상기 송풍관(114) 및 히트파이프(115)를 감싸도록 형성되는 나선형의 집열파이프(113)를 포함하는 것을 발명의 실시를 위한 형태로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템에서 상기 집열관(112)은 내부에 태양열의 흡수율을 높이기 위한 복수개의 집열소자(1121)가 구비되는 것을 발명의 실시를 위한 형태로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템에서 상기 집열관(112)은 내부에 축열에 필요한 온도를 측정하기 위한 열원센서(1122)가 구비되는 것을 발명의 실시를 위한 형태로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템에서 상시 송풍관(114)의 일측에는 상기 열원센서(1122)를 통해 측정된 온도값을 통해 상기 송풍팬(221)에서 공급되는 바람의 공급량을 조절하기 위한 공기조절수단(116)이 설치되는 것을 발명의 실시를 위한 형태로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템에서 상기 태양열집열부(110)의 축열저장부(120)와 연결되는 송풍관(114)의 타측에는 저온은 통과시켜 사용처에 공급하도록 하고, 고온은 상기 축열저장부(120)로 공급하도록 하는 송풍전환수단(117)이 설치되는 것을 발명의 실시를 위한 형태로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템에서 상기 풍력발전장치(200)의 발전부(220)에서 생산된 전력은 상기 축전부(230)로 공급되고, 상기 축전부(230)에 공급된 전력은 상기 송풍팬(221)으로 공급되어 상기 송풍팬(221)이 구동하는 것을 발명의 실시를 위한 형태로 한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템에 의하면, 태양열과 풍력을 이용하여 태양열 증폭집열장치와 풍력발전장치가 서로 연계되어 구동되도록 하여 열에너지와 전기에너지를 생산 또는 발전시킴으로써, 태양열과 풍력과 같은 자연 에너지의 이용 효율을 최대한 높이고, 흐린 날, 야간과 같이 일사량이 적은 날 또는 바람이 불지 않는 날씨와 같은 환경에서도 에너지를 효율적으로 생산 또는 발전시킬 수 있고, 특히, 태양열증폭집열장치의 태양열집열부에서 태양열을 집열시 집열소자가 구비된 진공 상태의 집열관을 구성함으로써 태양열이 집열소자에 의해 가열되기 때문에 집열 효율을 향상시키는 효과가 있다는 점에서 산업상 널리 이용될 것으로 기대된다.
즉, 종래의 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템은 태양열과 풍력과 같은 자연 에너지를 건물의 난방 등과 같은 용도의 열 에너지로 사용하고자 할 경우에도 자연에너지를 전기적 에너지로 변환 후 다시 열 에너지로 변환하여 사용함에 따라 에너지의 변환 과정에서 에너지의 손실이 많은데 반해, 본 발명은 태양열 에너지의 일부는 건물의 난방 등과 같은 용도의 열 에너지로 직접 사용하고, 태양열 에너지의 일부는 발전을 시켜 전기적 에너지로 변환시켜 사용함으로써, 태양열과 같은 자연 에너지의 이용 효율을 최대한 높일 수 있는 효과가 있다는 점에서 산업상 널리 이용될 것으로 기대된다.
그리고 송풍관의 일측에 열원센서를 통해 측정된 온도값을 통해 송풍팬에서 공급되는 바람의 공급량을 조절하기 위한 공기조절수단을 구성함으로써 일사량이 적을 경우에 송풍팬을 통해 공급되는 바람의 공급량을 조절하여 바람을 공급하기 때문에 집열관에서 집열되는 태양열은 외부의 영향을 받지 않고 집열되어 집열된 태양열을 열에너지 또는 전기에너지로 사용할 수 있는 효과가 있다는 점에서 산업상 널리 이용될 것으로 기대된다.
또한, 본 발명은 송풍관의 일측에 열원센서를 통해 측정된 온도값을 통해 송풍팬에서 공급되는 바람의 공급량을 조절하기 위한 공기조절수단을 구성함으로써 일사량이 적을 경우에 송풍팬을 통해 공급되는 바람의 공급량을 조절하여 바람을 공급하기 때문에 집열관에서 집열되는 태양열은 외부의 영향을 받지 않고 집열되어 집열된 태양열을 열에너지 또는 전기에너지로 사용하도록 하는 효과가 있다는 점에서 산업상 널리 이용될 것으로 기대된다.

Claims (7)

  1. 태양의 고도에 따라 추적하고, 진공 상태의 집열관(112)을 통해 태양열을 집열하기 위한 태양열집열부(110)와, 상기 태양열집열부(110)에서 집열된 태양열 중 일부를 축열하여 저장하기 위한 축열저장부(120)와, 상기 축열저장부(120)에 축열된 태양열을 제외한 나머지 태양열을 전기에너지로 변환하기 위한 열전발전부(130)를 포함하는 태양열증폭집열장치(100)와;
    바람에 의해 회전되는 블레이드(210)와, 상기 블레이드(210)의 회전으로 전력을 생산하고, 상기 태양열증폭집열장치(100)의 태양열집열부(110)로 바람을 공급하는 송풍팬(221)을 갖는 발전부(220)와, 상기 발전부(220)와 열전발전부(130)에서 생산된 전력을 저장하기 위한 축전부(230)를 포함하는 풍력발전장치(200)를 포함하여,
    상기 태양열증폭집열장치(100)의 태양열집열부(110)를 통해 집열된 태양열 중 저온은 사용처에 공급되도록 하고, 고온은 상기 축열저장부(120)에 저장되며,
    상기 축열저장부(120)에 저장된 고온의 태양열은 상기 열전발전부(130)를 통해 전기에너지로 변환되어 상기 풍력발전장치(200)의 축전부(230)로 공급되고, 상기 축전부(230)에서 사용처에 전력을 공급하도록 하는 것을 특징으로 하는 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양열증폭집열장치(100)의 태양열집열부(110)는 원호 형상으로 이루어져 태양열을 반사시키기 위한 반사판(1111)을 갖고, 상기 반사판(1111)을 태양의 고도에 따라 회전시키기 위한 회전부(1112)를 갖는 태양열추적수단(111)과;
    상기 태양열추적수단(111)의 반사판(1111)의 내측에 배치되고, 상기 반사판(1111)을 통해 반사되는 태양열을 집열하기 위한 진공상태의 집열관(112)과;
    상기 집열관(112)의 내부에 나선형으로 형성되는 집열파이프(113)와
    상기 집열파이프(113)의 양측에 결합되고, 일측이 상기 풍력발전장치(200)의 송풍팬(221)을 통해 바람이 공급되며, 타측이 상기 축열저장부(120)와 연결되는 송풍관(114)과;
    상기 집열파이프(113)의 내측에 배치되고, 양측단이 상기 열전발전부(130)와 연결되는 히트파이프(115)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 집열관(112)은 내부에 태양열의 흡수율을 높이기 위한 복수개의 집열소자(1121)가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 집열관(112)은 내부에 축열에 필요한 온도를 측정하기 위한 열원센서(1122)가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상시 송풍관(114)의 일측에는 상기 열원센서(1122)를 통해 측정된 온도값을 통해 상기 송풍팬(221)에서 공급되는 바람의 공급량을 조절하기 위한 공기조절수단(116)이 설치되는 것을 특징으로 하는 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 태양열집열부(110)의 축열저장부(120)와 연결되는 송풍관(114)의 타측에는 저온은 통과시켜 사용처에 공급하도록 하고, 고온은 상기 축열저장부(120)로 공급하도록 하는 송풍전환수단(117)이 설치되는 것을 특징으로 하는 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 풍력발전장치(200)의 발전부(220)에서 생산된 전력은 상기 축전부(230)로 공급되고, 상기 축전부(230)에 공급된 전력은 상기 송풍팬(221)으로 공급되어 상기 송풍팬(221)이 구동하는 것을 특징으로 하는 태양열 및 풍력을 이용한 융·복합발전시스템.
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