WO2020222360A1 - 농축산지역기반 태양광 발전장치 - Google Patents

농축산지역기반 태양광 발전장치 Download PDF

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WO2020222360A1
WO2020222360A1 PCT/KR2019/009830 KR2019009830W WO2020222360A1 WO 2020222360 A1 WO2020222360 A1 WO 2020222360A1 KR 2019009830 W KR2019009830 W KR 2019009830W WO 2020222360 A1 WO2020222360 A1 WO 2020222360A1
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coupled
inclination
sun
power generation
rotation
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PCT/KR2019/009830
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조천형
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주식회사 선광코리아
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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
    • H02S20/30—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • H02S20/32—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment specially adapted for solar tracking
    • 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, and more particularly, is installed in agricultural and livestock areas such as rice paddies, fields, or barns to perform solar power generation while cultivating crops or livestock, thereby generating additional income. It relates to a photovoltaic device.
  • solar cells are cells that generate electricity using sunlight. That is, solar power is called as a method of generating electricity using sunlight and using this electricity to operate various machines and devices.
  • Solar power generation is a technology that allows unlimited, pollution-free sunlight to be directly converted into electricity, and solar power generation uses infinite clean energy. No additional energy or driving source is required, and system construction from small to large scale is simple. While it has the advantage of not being affected by installation restrictions due to environmental issues, the amount of power generation depends on the insolation time, and a lot of solar modules are required to obtain large power, and it is expensive compared to commercial power and is used on a daily basis. The disadvantage is that direct current is obtained first, not alternating current.
  • These solar panels can use the power directly generated during the daytime when they can receive sunlight, but they cannot produce power at night, so to use power continuously, configure a circuit and charge the storage battery once during the day when power is produced. It should be kept and used.
  • the sun's altitude is about 35° north latitude, looking at the altitude of the sun for each season, the sun's altitude is about 35° in spring or autumn, the sun's altitude is about 12° in winter, and 58° in summer.
  • the sun's altitude changes to a degree.
  • the power generation efficiency of the solar panel may vary depending on various factors, but in order to obtain optimal power generation efficiency, it is necessary to maximize the concentrated energy. To this end, the angle between the solar panel and the sunlight is required to be perpendicular.
  • the conventional fixed solar panel structure has a problem in that the angle between the sunlight and the solar panel is not perpendicular to each other except for a specific season, so that the maximum output is not obtained and the economic effect is poor. You'll need a tracking device that is driven to track the panel along the sun's path.
  • the present invention is to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to generate additional profits by generating solar power by installing on farmland such as paddy fields, fields, and livestock farms. It is to provide solar power generation devices.
  • Another object of the present invention is to provide a solar power generation device based on a farming and fishing village that can track the sun so that the solar panel is perpendicular to the sun by day and season.
  • the present invention for achieving the above object is, in the solar power generation device installed on the land in the agricultural and livestock area, at least one in the horizontal and vertical directions are installed at regular intervals; Inclined adjustment rods rotatably installed between the posts arranged in the horizontal direction; A connecting member coupled between the posts arranged in the longitudinal direction; At least one mounting base rotatably mounted on the upper portion of the tilt control rod and capable of mounting a solar panel; A daily tracking unit for controlling to rotate according to the position of the sun for a day by interlocking all of the mountings; It may include a seasonal tracking unit capable of adjusting the inclination angle of the mounting stand by controlling to rotate according to the southern altitude of the sun throughout the year by interlocking all the inclination adjustment rods.
  • a joint is fastened to the post so that the inclination control rod and the connecting member may be coupled with the joint
  • the post is made of a concrete material and has a tapered shape that increases in diameter from the top to the bottom, and the joint is It is possible to support the load received by the inclined control rod and the connecting member while being hung on the support.
  • the joint a fastening bolt that surrounds the post and has one side cut off, and a fastening bolt for fastening the cut portion of the fastening piece, and an inclination adjustment rod protruding from one side of the binding piece and into which the inclination adjustment rod is rotatably inserted.
  • It may include a bracket and a connecting member bracket protruding from the other side of the binding piece and to which the connecting member is coupled.
  • a truss structure may be formed below the inclination adjustment rod to prevent sagging of the inclination adjustment rod.
  • the upper end of the support and the inclination adjustment rod may be connected with a wire to prevent sagging of the inclination adjustment rod.
  • a reinforcing member may be further coupled to the upper portion of the support to reinforce the bending moment applied to the upper end of the support.
  • the daily tracking unit includes a rotation support fixed to the inclination adjustment rod at regular intervals, a rotation shaft coupled to each lower portion of the mounting table and supported by being inserted into the rotation support, and a rotation sprocket respectively coupled to the rotation shaft. And, a rotation chain that interlocks the adjacent rotating sprockets, and a daily control motor that controls any one of the rotation shafts to rotate according to the position of the sun for one day, so that the mount is rotated to be perpendicular to the sun. I can.
  • the seasonal tracking unit comprises a slope sprocket coupled to one end of the slope adjustment rod, a slope chain for interlocking adjacent slope sprockets, and a seasonal control motor that rotates any one of the slope adjustment rods, The inclination of the mount can be adjusted.
  • the power generation efficiency is very good because the solar panel-mounted mount tracks the sun every day and year round and operates to keep it perpendicular to the sun.
  • the structure of the device is simple and easy to manufacture, so the manufacturing cost can be greatly reduced, and since it can be used semi-permanently, the burden of maintenance is very small. Therefore, even if installed in large quantities, the productivity is very high.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a solar power generation device based on a farming and fishing village according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged perspective view of an enlarged portion A of the present invention shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a front view showing the mounting table and the daily tracking unit of the present invention shown in Figure 1
  • Figure 4 is a front view showing the seasonal tracking unit of the present invention shown in Figure 1
  • FIG. 5 is a perspective view showing a solar power generation device based on a farming and fishing village according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 1 is a perspective view showing the overall structure of a solar power generation device based on a farming and fishing village according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention provides ancillary income to farmers and efficiently utilizes land by performing solar power generation by installing in a paddy field or field for cultivating crops or special crops, a barn for raising livestock, and a plantation for cultivating fruit trees.
  • the device as shown, largely including the post 100, the inclination adjustment rod 200, the connection member 300, the mounting table 400, the daily tracking unit 500, the seasonal tracking unit 600 Can be configured.
  • FIG. 2 is an enlarged perspective view of an enlarged portion A of the present invention shown in FIG. 1.
  • the post 100 is made in a cylindrical shape and the lower end is buried in the land and installed vertically.
  • Concrete is suitable for the material of the pillar 100. This leads to cost savings over steel materials.
  • the post 100 is made of a tapered shape that increases in diameter from the top to the bottom like a power pole.
  • a plurality of the posts 100 may be arranged at regular intervals in the horizontal and vertical directions.
  • An inclination adjustment rod 200 is installed horizontally so as to be rotatable between the posts 100 arranged in the horizontal direction.
  • one end of the inclination adjustment rod 200 is rotatably coupled to one of the struts 100, and the other end is rotatably coupled to the adjacent other strut 100.
  • the inclination adjustment rod 200 primarily supports the mounting 400, the daily tracking unit 500, and the seasonal tracking unit 600 installed between the posts 100, and at the same time, secondary to the mounting base ( 400) can function to adjust the slope.
  • the inclination adjustment rod 200 may be directly coupled to the support 100, but is preferably connected by a separate joint 700.
  • the joint 700 will be further described below.
  • the connecting member 300 is configured to connect between the posts 100 arranged in the vertical direction.
  • the connecting member 300 may form a shape of a beam or a rod and may be coupled to the post by the joint 700.
  • the joint 700 may have a circular strap shape to surround the outer circumference of the support 100, and may have a structure in which a binding piece 710 is formed by cutting one side thereof. By tightening the binding piece 710 using a fastening bolt and a nut, the joint 700 is firmly fastened to the support and is in close contact.
  • an inclination adjustment rod bracket 720 is formed on the outer periphery of the joint 700.
  • the tilt adjustment rod bracket 720 has a shape in which a pair of spaced plate members protrude from the outer periphery of the joint 700 or are combined.
  • a support hole 721 is formed in the inclination adjustment rod bracket 720 so that the end of the inclination adjustment rod 200 can penetrate and be supported. And a bearing (b) is inserted between the inclination adjustment rod 200 and the support hole 721 so that the inclination adjustment rod 200 is rotatably supported.
  • the tilt adjustment rod 200 is generally formed in a square beam shape, but a portion inserted into the support hole 721 is formed in a circular rod shape.
  • a connecting member bracket 730 is also formed on the outer periphery of the joint 700.
  • the connecting member bracket 730 is formed to protrude from the outer periphery of the joint 700 in the shape of a plate member, or is coupled by a method such as welding.
  • connection member 300 may be fixedly coupled or rotatably coupled to the connection member bracket 730.
  • the other end of the connecting member 300 is coupled to the inclination adjustment rod bracket 720 of the joint bound to the other support (100).
  • the other end of the connection member 300 is inserted between the inclination adjustment rod bracket 720 and may be coupled by a coupling pin 740.
  • the joint 700 is in close contact with the support 100.
  • the support 100 has a tapered shape, so the joint 700 is No matter how large a load is applied, it does not slide downward along the surface of the support (100). That is, it is possible to withstand the load received by the inclination adjustment rod 200 and the connecting member 300 while being hung on the holding 100.
  • FIG. 3 is a front view showing the mounting table and the daily tracking unit of the present invention shown in FIG.
  • the mounting plate 400 is a frame on which a solar panel can be directly mounted, and is fixed to the tilt control rod 200 and rotates together with the rotation of the tilt control rod 200.
  • the mounting plate 400 is coupled to both sides of the rectangular frame frame 410 and the rectangular frame frame 410 obliquely to disperse the supporting force and is coupled to the lower portion of the inclined frame 420 and the inclined frame 420 It consists of a support member 430 rotatably coupled to the inclination adjustment rod 200.
  • a pair of the inclined frames 420 are coupled to be inclined and meet at the center of the rectangular frame 410 to be coupled to the support member 430.
  • the daily tracking unit 500 for rotating the mount 400 along the sun from east to west for a day includes a rotation support 510, a rotation shaft 520, a rotation sprocket 530, and a rotation chain 540 ), may be configured to include a daily control motor (not shown).
  • the rotation support 510 is coupled to and fixed to the upper surface of the inclination adjustment rod 200 to support rotation of the rotation shaft.
  • a rotation shaft is rotatably inserted into the rotation support 510 and is coupled to a support member of the mounting table 400 at one end of the rotation shaft 520. Accordingly, the support member 430 may rotate within the rotation support 510 together with the rotation shaft.
  • a rotation sprocket 530 is coupled to the other end of the rotation shaft 520.
  • a rotating chain 540 is wound around the rotating sprocket 530, and is interlocked with rotating sprockets 530' and 530' coupled to other rotating shafts.
  • two rotation sprockets 530 are coupled in parallel to the rotation shaft 520 so that one rotation sprocket 530 is interlocked with the other rotation sprocket 530' on the right side, and the other rotation sprocket 530 is It is interlocked with another rotating sprocket (530'') on the left.
  • a daily control motor drives any one of the rotation shafts 520.
  • the daily control motor is not shown, it may be installed in any position.
  • a reduction gear box (not shown) is installed together to properly control the speed, so that the mounting plate 400 can slowly rotate so that it is perpendicular to the sun for one day.
  • FIG. 4 is a front view showing the seasonal tracking unit of the present invention shown in FIG.
  • the seasonal tracking unit 600 is a configuration capable of adjusting the inclination of the mounting base 400 coupled to the inclination adjustment rod 200, including a slope sprocket 610, a slope chain 620, a seasonal control motor It is composed by
  • the inclination of the mounting base 400 must be adjusted so that the mounting base 400 is vertically disposed at a different namjung altitude for each season.
  • the inclined sprocket 610 is coupled to an end of the inclined adjusting rod 200, respectively.
  • the seasonal control motor may be installed to drive any one of the inclination adjustment rods 200.
  • a separate reduction gear box (not shown) may be further provided to control the inclination adjustment rod 200 to rotate periodically.
  • a handle may be attached to any one of the inclination adjustment rods 200 to manually rotate appropriately according to the season.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a solar power generation device based on a farming and fishing village according to another embodiment of the present invention.
  • the post 100, the inclination adjustment rod 200 and the connecting member 300 actually receive a large load.
  • the inclination adjustment rod 200 receives a very large load because a plurality of mounting tables 400 and a daily tracking unit 500 are installed at the top. Due to such a large load, sagging occurs in the inclination control rod 200, and the truss structure 810 may be further coupled to the lower portion of the inclination control rod 200 to reinforce this.
  • the shape of the truss structure 810 may be any shape, but it is preferable to avoid too heavy material or weight because the inclination control rod 200 rotates.
  • a wire 820 connecting the post and the tilt control rod 200 may be further provided.
  • the wire 820 may connect the upper ends of the two posts 100 and both sides of the inclination adjustment rod 200 or connect the central portion where sagging occurs most in the inclination adjustment rod 200.
  • the upper end of the support 100 receives a bending moment. As a result, bending may occur at the upper end of the post 100, and in order to reinforce this, it is preferable to further attach a reinforcing member 830 to the upper part of the post 100.
  • the reinforcing member 830 may be formed in a separate beam, tube, or plate shape.
  • a member such as the joint 700 may be additionally used and combined.
  • FIG. 6 is an operational state diagram of the present invention.
  • the mounting plate 400 In the morning when the sun rises, the mounting plate 400 is positioned to face east, and the daily control motor (not shown) rotates the rotation shaft 520 at a constant speed as the sun rises and the altitude increases. .
  • the mounting plate 400 When the sun is located at the southern middle altitude in the afternoon, the mounting plate 400 becomes horizontal and then continues to rotate to the west as the sun goes down.
  • the daily control motor is automatically controlled to rotate in reverse, so that the mounting base 400 is returned to its original position to face east.
  • the sun's southern altitude varies with season. In other words, when Korea is the standard, the Namjung altitude is the highest and the winter solstice is the lowest.
  • the inclination adjustment rod 200 may be manually or automatically rotated to adjust the inclination of the mounting table 400 coupled to the inclination adjustment rod 200.
  • the inclination of the mounting base 400 becomes the largest in order to prevent the sun and the mounting base 400 from being vertical.
  • the inclination of the mount 400 may be increased by rotating the inclination adjustment rod 200 in the opposite direction.
  • the mounting plate 400 rotates along the east-west per day and at the same time adjusts the inclination for each season, and is always vertically positioned toward the sun, thereby maintaining maximum power generation efficiency.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 농어촌지역기반 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 농축산 지역의 토지에 설치되는 태양광 발전장치에 있어서, 가로 및 세로방향으로 하나 이상이 일정 간격으로 입설되는 지주; 가로방향으로 배열된 지주 사이에 회전 가능하게 설치되는 경사조절봉; 세로방향으로 배열된 지주 사이에 결합되는 연결부재; 상기 경사조절봉의 상부에 회전 가능하게 결합되어 거치되고, 태양광 패널을 장착할 수 있는 하나 이상의 장착대; 상기 장착대를 모두 연동시켜 하루 동안 태양의 위치를 따라 회전하도록 제어하는 일별추적부; 상기 경사조절봉을 모두 연동시켜 연중 태양의 남중 고도를 따라 회전하도록 제어함으로써 상기 장착대의 경사각을 조절할 수 있는 계절별추적부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

농축산지역기반 태양광 발전장치
본 발명은 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 논이나 밭 또는 축사와 같은 농축산지역에 설치되어 농작물 재배나 가축사육을 하면서 태양광 발전을 수행하여 부수적으로 수입을 올릴 수 있는 농축산지역기반 태양광 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 전지는 햇빛을 이용하여 전기를 발생시키는 전지이다. 즉, 태양빛을 이용하여 전기를 발생시키고, 이 전기를 이용하여 각종 기계 및 기구를 작동시킬 수 있도록 하는 방법으로 태양광 발전이라고 한다.
태양광 발전은 무한정, 무공해의 햇빛을 직접 전기로 바꿀 수 있도록 한 기술로서, 태양광을 이용한 발전은 무한한 청정에너지를 이용한 것으로, 별도의 에너지나 구동원이 불필요하고 소규모에서 대규모까지 시스템의 시공이 간단하며 환경문제에 따른 설치 제한에 영향을 받지 않은 이점이 있는 반면, 발전량이 일사시간에 좌우되고, 대전력을 얻기 위해서는 많은 태양광 모듈이 필요하고, 상용 전력에 비해 고가(高價)이며 일상적으로 사용하는 교류가 아닌 직류가 먼저 얻어진다는 단점이 있다.
근래에는 대규모 태양광 전지판을 농작물을 경작하는 농지나 비닐하우스, 가축을 사육하는 축사, 과수 재배지에 설치하여 전력을 생산함으로써 자체적으로 전기를 사용하거나 전기를 매매하여 영농소득 외에 부수적인 소득을 올리는 방법들이 증가하고 있다.
이러한 태양광 전지판은 태양광선을 받을 수 있는 주간에는 직접 발생한 전력을 그대로 이용할 수 있으나, 야간에는 전력이 생산되지 못하므로 전력을 지속적으로 사용하려면 회로를 구성하여 전력이 생산되는 주간에 축전지에 일단 충전시켜 두었다가 이용하여야 한다.
그런데 종래 농축산지역에 설치된 대부분의 태양광 발전장치는 고정식으로서, 태양광 전지가 구비된 태양광 전지판이 정남향 또는 정북향을 향해 일정 각도로 설치 고정된다.
그러나 실제로 하루 동안 태양은 동쪽에서 서쪽으로 이동하고, 지구는 지축이 23.5° 기울어진 상태로 태양 주위를 공전하기 때문에 지구의 위도에 따라 계절이 발생하고, 각 계절별로 태양의 고도가 변하게 된다.
예를 들어, 현재 위도가 북위 35°인 경우 각 계절별 태양의 고도를 살펴보면, 봄이나 가을에는 태양의 고도가 약 35°정도이고, 겨울에는 태양의 고도가 약 12°정도이며, 여름에는 58°정도까지 태양의 고도가 변하게 된다.
한편, 상기 태양광 전지판에 의한 발전 효율은 여러 요인에 의해 달라질 수 있으나, 최적의 발전 효율을 얻기 위해서는 집광 되는 에너지를 최대화하는 것이 필요하다. 이를 위해서는, 태양광 전지판과 태양광선과의 각도가 수직을 이룰 것이 요구된다.
따라서 전술한 바와 같이 종래 고정식 태양광 전지판 구조물은 특정한 계절을 제외하고는 태양광선과 태양광 전지판의 각도가 수직을 이루지 못하여 최대 출력을 얻지 못하고 경제적인 효과가 떨어지는 문제점이 있어서 일별 및 계절별로 태양광 전지판이 태양의 이동 경로를 따라 추적하도록 구동되는 추적장치가 필요하다 할 것이다.
또 이러한 태양광발전구조물을 농지나 축사에 설치하는 경우 지주를 세우고 각종 빔 부재를 상호 연결한 구조를 가지게 되는데, 큰 중량을 지지하기 위해 구조가 복잡하여 조립, 시공에 많은 시간과 숙련도 및 비용이 요구된다는 문제가 있다.
이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 농축산지역에서 논이나 밭, 축사 등의 농지에 설치되어 태양광을 발전을 수행함으로써 부수적인 수익을 창출할 수 있는 농축산지역기반 태양광 발전장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 일별 그리고 계절별로 태양광 판넬이 태양과 수직을 이루도록 태양을 추적할 수 있는 농어촌지역기반 태양광 발전장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적 달성을 위한 본 발명은, 농축산 지역의 토지에 설치되는 태양광 발전장치에 있어서, 가로 및 세로방향으로 하나 이상이 일정 간격으로 입설되는 지주; 가로방향으로 배열된 지주 사이에 회전 가능하게 설치되는 경사조절봉; 세로방향으로 배열된 지주 사이에 결합되는 연결부재; 상기 경사조절봉의 상부에 회전 가능하게 결합되어 거치되고, 태양광 패널을 장착할 수 있는 하나 이상의 장착대; 상기 장착대를 모두 연동시켜 하루 동안 태양의 위치를 따라 회전하도록 제어하는 일별추적부; 상기 경사조절봉을 모두 연동시켜 연중 태양의 남중 고도를 따라 회전하도록 제어함으로써 상기 장착대의 경사각을 조절할 수 있는 계절별추적부;를 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 지주에는 조인트가 체결되어 상기 경사조절봉과 연결부재가 상기 조인트와 결합될 수 있고, 상기 지주는 콘크리트 재질로 이루어지며 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 증가하는 테이퍼진 형상으로 이루어져, 상기 조인트가 상기 지주 상에 걸린 상태로 상기 경사조절봉과 연결부재가 받는 하중을 지지할 수 있다.
이때, 상기 조인트는, 상기 지주를 감싸고 일측이 절개된 결속편과, 상기 결속편의 절개된 부분을 체결하는 체결볼트와, 상기 결속편의 일측에 돌출되고 상기 경사조절봉이 회전 가능하게 삽입되는 경사조절봉브라켓과, 상기 결속편의 타측에 돌출되고 상기 연결부재가 결합되는 연결부재브라켓으로 이루어질 수 있다.
그리고 상기 경사조절봉의 하부에는, 상기 경사조절봉의 처짐을 방지하도록 트러스구조물이 형성될 수 있다.
또 상기 지주의 상단과 상기 경사조절봉은, 상기 경사조절봉의 처짐을 방지하도록 와이어로 연결될 수 있다.
또한, 상기 지주의 상부에는, 상기 지주의 상단에 걸리는 굽힘모멘트를 보강하도록 보강부재가 더 결합될 수 있다.
한편, 상기 일별추적부는, 상기 경사조절봉에 일정 간격으로 고정되는 회전지지구와, 상기 장착대의 각 하부에 결합되고 상기 회전지지구에 각각 삽입되어 지지되는 회전축과, 상기 회전축에 각각 결합되는 회전스프라켓과, 인접하는 상기 회전스프라켓을 서로 연동시키는 회전체인과, 상기 회전축 중 어느 하나를 하루 동안 태양의 위치를 따라 회전하도록 제어하는 일별제어모터를 포함하여 이루어져, 상기 장착대가 태양과 수직을 이루도록 회전할 수 있다.
더불어 상기 계절별추적부는, 상기 경사조절봉의 일단에 각각 결합되는 경사스프라켓과, 인접하는 경사스프라켓을 서로 연동시키는 경사체인과, 상기 경사조절봉 중 어느 하나를 회전 제어하는 계절별제어모터를 포함하여 이루어져, 상기 장착대의 경사를 조절할 수 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 효과는 다음과 같다.
첫째, 농축산을 주업으로 하는 지역에서 본 발명을 설치함으로써 농작물, 특용작물, 과수, 가축사육 등으로부터 얻는 수익 외에 태양광 발전을 통해 자체적으로 농가에 전력을 충당하거나 전력을 매매함으로써 부수적인 수익을 창출할 수 있다.
둘째, 태양광 패널을 장착한 장착대가 매일 그리고 1년 내내 태양을 추적하면서 태양과 수직을 유지하도록 작동되기 때문에 발전효율이 매우 우수하다.
셋째, 장치의 구조가 간단하고 제작이 용이하여 제조단가를 크게 절감할 수 있고, 반영구적으로 사용할 수 있어 유지관리의 부담도 매우 적다. 따라서, 대량으로 설치하더라도 매우 생산성이 높다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 농어촌지역기반 태양광 발전장치를 나타내는 사시도
도 2는 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 A 부분을 확대한 확대사시도
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 장착대와 일별추적부를 나타내는 정면도
도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 계절별추적부를 나타내는 정면도
도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 따른 농어촌지역기반 태양광 발전장치를 나태는 사시도
도 6은 본 발명의 작동상태도
이하, 본 발명에 따른 일 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
참고로, 도면을 참조한 설명은 본 발명을 더 쉽게 이해하기 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 농어촌지역기반 태양광 발전장치의 전체적인 구조를 나타내는 사시도이다.
본 발명은 농작물이나 특용작물을 경작하는 논이나 밭, 가축을 사육하는 축사, 과수를 재배하는 재배지에 설치하여 태양광 발전을 수행함으로써 농가에 부수적인 소득을 제공하는 동시에 토지를 효율적으로 활용할 수 있는 장치에 관한 것으로서, 도시된 바와 같이 크게 지주(100), 경사조절봉(200), 연결부재(300), 장착대(400), 일별추적부(500), 계절별추적부(600)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 도 2를 함께 참조하여 지주, 경사조절봉 및 연결부재에 대해 설명한다. 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 A 부분을 확대한 확대사시도이다.
상기 지주(100)는 원기둥 형상으로 이루어지고 하단이 토지에 매설되어 수직으로 설치된다.
상기 지주(100)의 재질은 콘크리트가 적절하다. 이것은 스틸 재질보다 비용을 절감하게 한다.
그리고 상기 지주(100)는 전봇대와 같이 상부에서 하부로 갈수록 직경이 증가하는 테이퍼진 형상으로 이루어진다.
또 상기 지주(100)는 복수개가 가로방향 및 세로방향으로 일정 간격을 두고 배열될 수 있다.
상기 지주(100)들 중에 가로방향으로 배열된 지주 사이에는 경사조절봉(200)이 회전 가능하게 수평으로 설치된다.
즉, 상기 경사조절봉(200)의 일단이 어느 하나의 지주(100)에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 인접하는 다른 하나의 지주(100)에 회전 가능하게 결합된다. 상기 경사조절봉(200)은 1차적으로 상기 지주(100) 간에 설치되는 상기 장착대(400), 일별추적부(500) 및 계절별추적부(600)를 지지하는 동시에 2차적으로 상기 장착대(400)의 경사를 조절하는 기능을 할 수 있다.
이때, 상기 경사조절봉(200)은 상기 지주(100)에 바로 결합될 수 있으나 별도의 조인트(700)에 의해 연결되는 것이 바람직하다. 상기 조인트(700)는 이하에서 좀 더 설명한다.
상기 연결부재(300)는 세로방향으로 배열된 지주(100) 사이를 연결하는 구성이다.
상기 연결부재(300)는 빔 또는 봉의 형상을 이루고 상기 조인트(700)에 의해 상기 지주와 결합될 수 있다.
상기 조인트(700)는 도시된 바와 같이 상기 지주(100)의 외주를 둘러싸도록 원형의 스트랩 형상일 수 있고, 일측이 절개되어 결속편(710)이 형성된 구조일 수 있다. 상기 결속편(710)을 체결볼트와 너트를 사용하여 조여줌으로써 상기 조인트(700)가 상기 지주에 견고하게 체결되면서 밀착된다.
그리고 상기 조인트(700)의 외주에는 경사조절봉브라켓(720)이 형성된다.
상기 경사조절봉브라켓(720)은 한 쌍의 이격된 판부재가 상기 조인트(700)의 외주로부터 돌출 형성되거나 결합된 형상이다.
상기 경사조절봉브라켓(720)에는 상기 경사조절봉(200)의 단부가 관통하고 지지될 수 있도록 지지홀(721)이 형성된다. 그리고 상기 경사조절봉(200)과 지지홀(721) 사이에 베어링(b)이 삽입되어 상기 경사조절봉(200)이 회전 가능하게 지지된다.
이때, 경사조절봉(200)은 전체적으로 사각빔 형상으로 이루어지지만, 상기 지지홀(721)에 삽입되는 부분은 원형봉 형상으로 이루어진다.
또 상기 조인트(700)의 외주에는 연결부재브라켓(730)도 형성된다.
상기 연결부재브라켓(730)은 판부재 형상으로 상기 조인트(700)의 외주로부터 돌출 형성되거나 용접 등의 방법으로 결합된다.
상기 연결부재브라켓(730)에는 상기 연결부재(300)의 일단이 고정결합되거나 회전 가능하게 결합될 수 있다.
여기서, 상기 연결부재(300)의 타단은 다른 지주(100)에 결속된 조인트의 경사조절봉브라켓(720)에 결합된다. 이를 위해, 상기 경사조절봉브라켓(720) 사이에 상기 연결부재(300)의 타단이 삽입되고 결합핀(740)에 의해 결합될 수 있다.
한편, 상기 조인트(700)의 결속편(710)을 체결하면 상기 조인트(700)는 지주(100)에 밀착되는데, 상술한 바와 같이 상기 지주(100)는 테이퍼진 형상이므로 상기 조인트(700)는 아무리 큰 하중을 받아도 상기 지주(100)의 표면을 따라 하향 슬라이딩 되지 않는다. 즉, 상기 지주(100) 상에 걸린 상태로 상기 경사조절봉(200)과 연결부재(300)가 받는 하중을 견딜 수 있다.
다음으로 도 3을 함께 참조하여 상기 장착대와 일별추적부에 대해 설명한다. 도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 장착대와 일별추적부를 나타내는 정면도이다.
상기 장착대(400)는 태양광 패널을 직접 장착할 수 있는 프레임으로서 상기 경사조절봉(200)에 고정되어 상기 경사조절봉(200)의 회전에 따라 함께 회전한다.
구체적으로 상기 장착대(400)는 직사각형상의 사각틀프레임(410)와 상기 사각틀프레임(410)의 양측에 경사지게 결합되어 지지력을 분산시키는 경사프레임(420) 및 상기 경사프레임(420)의 하부에 결합되고 상기 경사조절봉(200)과 회전 가능하게 결합되는 지지부재(430)로 구성된다.
이때, 상기 경사프레임(420)은 한 쌍이 경사지게 결합되고 상기 사각틀프레임(410)의 중심에서 만나서 상기 지지부재(430)와 결합된다.
한편, 상기 장착대(400)를 하루 동안 동쪽에서 서쪽으로 태양을 따라 회전시키는 일별추적부(500)는 회전지지구(510), 회전축(520), 회전스프라켓(530), 회전체인(540), 일별제어모터(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 회전지지구(510)는 상기 경사조절봉(200)의 상부면에 결합, 고정되어 상기 회전축을 회전 지지한다.
상기 회전지지구(510)에는 회전축이 회전 가능하게 삽입되고 상기 회전축(520)의 일단에 상기 장착대(400)의 지지부재와 결합된다. 따라서, 상기 지지부재(430)는 상기 회전축과 함께 상기 회전지지구(510) 내에서 회전할 수 있다.
그리고 상기 회전축(520)의 타단에는 회전스프라켓(530)이 결합된다. 또 상기 회전스프라켓(530)에는 회전체인(540)이 감기되, 다른 회전축에 결합된 회전스프라켓(530', 530'')과 연동시킨다.
이때, 상기 회전축(520)에는 회전스프라켓(530) 두 개가 병렬로 결합되어 하나의 회전스프라켓(530)은 우측에 있는 다른 회전스프라켓(530')과 연동되고, 다른 하나의 회전스프라켓(530)은 좌측에 있는 다른 회전스프라켓(530'')과 연동된다.
이러한 방식으로 다수의 일별추적부(500)는 서로 연동되어 하나의 회전축(520)만 구동하면 모든 일별추적부(500)가 동시에 구동되어 태양을 추적할 수 있다. 즉, 상기 장착대(400)가 태양과 항상 수직이 되도록 한다.
이를 위해, 상기 회전축(520)들 중에 어느 하나를 일별제어모터가 구동한다.
상기 일별제어모터는 도시되지 않았지만 임의의 위치에 설치될 수 있다. 그리고 감속기어박스(미도시)가 함께 설치되어 속도를 적절하게 제어함으로써 상기 장착대(400)가 하루 동안 태양과 수직으로 이루도록 천천히 회전할 수 있다.
다음으로 도 4를 함께 참조하여 계절별추적부에 대해 설명한다. 도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 계절별추적부를 나타내는 정면도이다.
상기 계절별추적부(600)는 상기 경사조절봉(200)에 결합된 상기 장착대(400)의 경사를 조절할 수 있는 구성으로서, 경사스프라켓(610), 경사체인(620), 계절별제어모터를 포함하여 구성된다.
태양이 1년 동안에 계절별로 남중 고도가 변하기 때문에 계절별로 다른 남중 고도에 상기 장착대(400)가 수직으로 배치되도록 상기 장착대(400)의 경사를 조절해 주어야 한다.
이를 위해 상기 경사스프라켓(610)은 상기 경사조절봉(200)의 단부에 각각 결합된다.
그리고 상기 경사스프라켓(610)은 상호 상기 경사체인(620)으로 연동된다.
따라서, 어느 하나의 경사스프라켓(610)이 회전 구동되면 모든 경사조절봉(200)이 동시에 회전할 수 있다.
상기 계절별제어모터는 도시하지는 않았지만 상기 경사조절봉(200) 중 어느 하나를 구동하도록 설치될 수 있다. 물론 별도의 감속기어박스(미도시)가 더 구비되어 상기 경사조절봉(200)을 주기적으로 회전하도록 제어할 수 있다.
또 다르게 상기 계절별제어모터를 사용하지 않고 상기 경사조절봉(200) 중 어느 하나에 핸들을 부착하여 수동으로 계절에 따라 적절하게 회전시킬 수도 있을 것이다.
이하에서 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예를 설명한다. 도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 따른 농어촌지역기반 태양광 발전장치를 나태는 사시도이다.
본 발명에서 상기 지주(100), 경사조절봉(200) 및 연결부재(300)는 실제 큰 하중을 받는다.
구체적으로 상기 경사조절봉(200)은 상부에 다수개의 장착대(400) 및 일별추적부(500)가 설치되므로 매우 큰 하중을 받는다. 이러한 큰 하중으로 인해 상기 경사조절봉(200)에는 처짐이 발생하는데, 이를 보강하기 위해 상기 경사조절봉(200)의 하부에 트러스구조물(810)이 더 결합되도록 할 수 있다.
이때, 상기 트러스구조물(810)의 형상은 어떠한 형상이든지 가능하되, 상기 경사조절봉(200)이 회전하기 때문에 너무 무거운 재질이나 중량은 피하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 경사조절봉(200)의 처짐을 방지하기 위해서 상기 지주와 경사조절봉(200)을 연결하는 와이어(820)가 더 구비될 수 있다.
상기 와이어(820)는 상기 양측 지주(100)의 상단과 상기 경사조절봉(200)의 양측을 연결하거나 상기 경사조절봉(200)에서 처짐이 가장 많이 발생하는 중앙부를 연결할 수 있다.
또 상기 와이어(820)로 인해 상기 지주(100)의 상단은 굽힘모멘트를 받게 된다. 이로 인해 상기 지주(100)의 상단에 벤딩이 발생할 수 있는데, 이를 보강하기 위해서 상기 지주(100)의 상부에 보강부재(830)를 더 부착하는 것이 바람직하다.
상기 보강부재(830)는 별도의 빔이나 관 또는 판재 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 보강부재(830)를 상기 지주(100)에 부착하기 위해 상기 조인트(700)와 같은 부재를 추가로 사용하여 결합시킬 수 있다.
이하에서 도 6을 참조하여 본 발명의 작동과정을 설명한다. 도 6은 본 발명의 작동상태도이다.
먼저, 하루 동안 상기 장착대(400)가 동쪽에서 서쪽으로 태양을 추적하는 과정을 설명하기로 한다. (도 6(a) 참조)
오전에 해가 뜨는 시간에는 상기 장착대(400)는 동쪽을 향하도록 위치한 상태에서, 해가 떠서 고도가 높아짐에 따라 상기 일별제어모터(미도시)는 상기 회전축(520)을 일정한 속도로 회전시킨다.
해가 오후에 남중 고도에 위치하면 상기 장착대(400)는 수평이 되었다가 해가 지는 서쪽으로 계속 회전하게 된다.
그리고 해가 진 후 상기 일별제어모터는 자동으로 역회전하도록 제어되어 상기 장착대(400)는 다시 동쪽을 향하도록 원위치된다.
상술한 바와 같이 모든 일별추적부(500)는 연동되므로 하나의 일별제어모터에 의해 동시에 회전하도록 제어된다.
다음으로 1년 동안 상기 장착대(400)가 태양의 남중 고도를 따라 추적하도록 경사를 조절하는 과정을 설명하기로 한다. (도 6(b) 참조)
태양의 남중 고도는 계절에 따라 변한다. 즉, 우리나라를 기준으로 하지 때 남중 고도가 가장 높아지고 동지 때 가장 낮아진다.
동지 때 상기 경사조절봉(200)을 수동 혹은 자동으로 회전시켜 상기 경사조절봉(200)에 결합된 상기 장착대(400)의 경사를 조절할 수 있다.
즉, 동지 때 태양의 남중 고도가 가장 낮기 때문에 태양과 상기 장착대(400)가 수직을 이루이지 위해서는 상기 장착대(400)의 경사는 가장 커지게 된다.
동지로부터 춘분을 거쳐 하지로 갈수록 태양의 남중 고도는 높아지므로 상기 경사조절봉(200)을 일방향으로 회전시켜 상기 장착대(400)의 경사는 줄어들게 한다.
그리고 하지로부터 추분을 거쳐 다시 동지로 갈수록 태양의 남중 고도는 낮아지므로 상기 경사조절봉(200)을 반대방향으로 회전시켜 상기 장착대(400)의 경사는 커지게 할 수 있다.
마찬가지로 모든 계절별추적부(600)도 연동되므로 하나의 경사조절봉(200)을 회전 구동하면 모든 경사조절봉(200)이 동시에 경사조절될 수 있다.
이러한 방식으로 상기 장착대(400)는 일별로 동서를 따라 회전하고 동시에 계절별로는 경사가 조절되면서 항상 태양을 향해 수직으로 위치하기 때문에 최대의 발전효율을 유지할 수 있다.
이상에서 도면을 참조하여 본 발명의 대표적인 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (8)

  1. 농축산 지역의 토지에 설치되는 태양광 발전장치에 있어서,
    가로 및 세로방향으로 하나 이상이 일정 간격으로 입설되는 지주;
    가로방향으로 배열된 지주 사이에 회전 가능하게 설치되는 경사조절봉;
    세로방향으로 배열된 지주 사이에 결합되는 연결부재;
    상기 경사조절봉의 상부에 회전 가능하게 결합되어 거치되고, 태양광 패널을 장착할 수 있는 하나 이상의 장착대;
    상기 장착대를 모두 연동시켜 하루 동안 태양의 위치를 따라 회전하도록 제어하는 일별추적부;
    상기 경사조절봉을 모두 연동시켜 연중 태양의 남중 고도를 따라 회전하도록 제어함으로써 상기 장착대의 경사각을 조절할 수 있는 계절별추적부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 농축산지역기반 태양광 발전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지주에는 조인트가 체결되어 상기 경사조절봉과 연결부재가 상기 조인트와 결합될 수 있고, 상기 지주는 콘크리트 재질로 이루어지며 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 증가하는 테이퍼진 형상으로 이루어져,
    상기 조인트가 상기 지주 상에 걸린 상태로 상기 경사조절봉과 연결부재가 받는 하중을 지지하는 것을 특징으로 하는 농축산지역기반 태양광 발전장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 조인트는,
    상기 지주를 감싸고 일측이 절개된 결속편과, 상기 결속편의 절개된 부분을 체결하는 체결볼트와, 상기 결속편의 일측에 돌출되고 상기 경사조절봉이 회전 가능하게 삽입되는 경사조절봉브라켓과, 상기 결속편의 타측에 돌출되고 상기 연결부재가 결합되는 연결부재브라켓으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 농축산지역기반 태양광 발전장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사조절봉의 하부에는, 상기 경사조절봉의 처짐을 방지하도록 트러스구조물이 형성되는 것을 특징으로 하는 농축산지역기반 태양광 발전장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 지주의 상단과 상기 경사조절봉은, 상기 경사조절봉의 처짐을 방지하도록 와이어로 연결되는 것을 특징으로 하는 농축산지역기반 태양광 발전장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지주의 상부에는, 상기 지주의 상단에 걸리는 굽힘모멘트를 보강하도록 보강부재가 더 결합되는 것을 특징으로 농축산지역기반 태양광 발전장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 일별추적부는,
    상기 경사조절봉에 일정 간격으로 고정되는 회전지지구와, 상기 장착대의 각 하부에 결합되고 상기 회전지지구에 각각 삽입되어 지지되는 회전축과, 상기 회전축에 각각 결합되는 회전스프라켓과, 인접하는 상기 회전스프라켓을 서로 연동시키는 회전체인과, 상기 회전축 중 어느 하나를 하루 동안 태양의 위치를 따라 회전하도록 제어하는 일별제어모터를 포함하여 이루어져,
    상기 장착대가 태양과 수직을 이루도록 회전하는 것을 특징으로 하는 농축산지역기반 태양광 발전장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 계절별추적부는,
    상기 경사조절봉의 일단에 각각 결합되는 경사스프라켓과, 인접하는 경사스프라켓을 서로 연동시키는 경사체인과, 상기 경사조절봉 중 어느 하나를 회전 제어하는 계절별제어모터를 포함하여 이루어져,
    상기 장착대의 경사를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 농축산지역기반 태양광 발전장치.
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