KR20130083605A

KR20130083605A - Building integrated photovoltaic system

Info

Publication number: KR20130083605A
Application number: KR1020120004291A
Authority: KR
Inventors: 김성태; 안영섭; 이성진
Original assignee: 코오롱글로벌 주식회사
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2013-07-23

Abstract

본 발명은, 건물에 배열된 복수의 태양전지 모듈(PV module)과; 복수의 태양전지 모듈로 구성된 태양전지 어레이(PV array)의 둘레 중 적어도 한쪽에 배치되어 태양광을 태양전지 모듈들 측으로 반사하는 반사부재를 포함하기 때문에, 태양전지 모듈들에 보다 많은 양의 태양광을 입사시킬 수 있고, 이에 따라 한층 향상된 태양광발전 효율을 보장할 수 있는 건물일체형 태양광발전(BIPV) 시스템을 제공한다.The present invention includes a plurality of solar cell modules (PV module) arranged in a building; Since the solar cell array includes a reflective member disposed on at least one of the circumferences of the PV array including the plurality of solar cell modules and reflecting the sunlight toward the solar cell modules, a greater amount of solar light is applied to the solar cell modules. The present invention provides a building-integrated photovoltaic (BIPV) system that can be incident, thereby ensuring a further improved photovoltaic efficiency.

Description

Building Integrated Photovoltaic System

본 발명은 태양광선의 빛에너지로 전기를 생산하는 것 외에 건물일체형의 태양전지 모듈(PV module)을 외장재로 사용하는 건물일체형 태양광발전(BIPV) 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a building-integrated photovoltaic (BIPV) system using a building-integrated solar cell module (PV module) as an exterior material in addition to producing electricity from light energy of solar light.

건물일체형 태양광발전 시스템은, 태양전지 어레이(PV array)를 구성하는 복수의 태양전지 모듈(PV module)을 포함하고, 이 태양전지 모듈은 그 태양전지 패널과 각각 전기적으로 연결되어 태양전지 패널에서 생산되는 전기를 인버터(inverter)나 배터리(battery)에 제공하는 역할을 하는 정션박스(junction box)를 포함한다.The building integrated photovoltaic system includes a plurality of PV modules constituting a PV array, each solar cell module being electrically connected to the solar cell panel, It includes a junction box that serves to provide electricity to the inverter (inverter) or battery (battery).

이와 같은 건물일체형 태양광발전 시스템에서, 태양전지 모듈은 건물의 벽이나 지붕, 또는 창문과 같은 창호 등에 일체형으로 설치된다. 태양전지 모듈은 이렇게 건물에 고정된 반면, 태양의 고도는 계속 변하므로, 태양전지 모듈에 의한 태양광발전 효율은 태양의 고도에 영향을 받을 수밖에 없다. 즉, 태양전지 모듈에 입사되는 태양광의 양이 태양의 고도에 따라 상이한 점 때문에, 한층 향상된 태양광 발전효율을 기대할 수 없는 것이다.In such a building integrated photovoltaic power generation system, the solar cell module is integrally installed on a wall or roof of a building or a window such as a window. While the solar cell module is fixed to the building, the altitude of the sun keeps changing, so the efficiency of photovoltaic generation by the solar cell module is inevitably affected by the altitude of the sun. That is, because the amount of sunlight incident on the solar cell module is different depending on the altitude of the sun, further improved solar power generation efficiency cannot be expected.

한편, 건물일체형 태양광발전 시스템이 아닌, 일반적인 태양광발전 시스템에서는 태양전지 모듈이 움직이면서 태양을 추적하게 함으로써 태양광 발전효율을 향상시키고 있으나, 이러한 태양 추적방식은 구성이 복잡한 데다, 충분한 설치공간을 확보하여야 하므로, 건물일체형 태양광발전 시스템에는 적용하기가 어렵고 힘든 것이 현 실정이다.On the other hand, in general photovoltaic power generation system, rather than building integrated photovoltaic power generation system, solar cell module moves solar tracking to improve solar power generation efficiency. However, such solar tracking method is complicated in construction and provides sufficient installation space. Since it should be secured, it is difficult to apply to the building-integrated photovoltaic power generation system and the current situation.

본 발명의 목적은 태양전지 모듈에 보다 많은 양의 태양광을 입사시킬 수 있고, 그 구성이 간단한 건물일체형 태양광발전(BIPV) 시스템을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a building integrated photovoltaic (BIPV) system capable of injecting a larger amount of sunlight into a solar cell module and having a simple configuration.

본 발명의 실시예에 따르면, 건물에 배열되어 태양전지 어레이(PV array)를 구성하는 복수의 태양전지 모듈(PV module)과; 상기 복수의 태양전지 모듈로 구성된 태양전지 어레이의 둘레 중 적어도 한쪽에 태양광을 상기 태양전지 모듈들 측으로 반사하도록 배치된 반사부재를 포함하는 건물일체형 태양광발전(BIPV) 시스템이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, a plurality of solar cell modules (PV module) arranged in a building constituting a PV array (PV array); Provided is a building integrated photovoltaic (BIPV) system including a reflecting member disposed on at least one of the circumferences of the solar cell array composed of the plurality of solar cell modules to reflect the sunlight toward the solar cell modules.

상기 반사부재는 태양광의 입사각도에 따라 각도를 적절히 조절할 수 있도록 회전 가능하게 설치될 수 있다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따른 건물일체형 태양광발전 시스템은 상기 반사부재를 회전시키는 구동수단을 더 포함할 수 있다.The reflective member may be rotatably installed to properly adjust the angle according to the incident angle of sunlight. In addition, the building integrated photovoltaic power generation system according to the embodiment of the present invention may further include driving means for rotating the reflective member.

여기에서, 상기 태양전지 어레이에는 그 둘레를 따라 프레임이 장착되고, 상기 반사부재는 상기 프레임에 장착되며, 상기 구동수단은 상기 프레임 내부에서 상기 반사부재를 회전시키기 위한 동력을 제공하는 모터를 포함할 수 있다.The solar cell array may include a frame mounted along a circumference thereof, the reflecting member may be mounted to the frame, and the driving means may include a motor that provides power to rotate the reflecting member within the frame. Can be.

한편, 상기 복수의 태양전지 모듈은 상기 건물의 벽에 배열되고, 상기 반사부재는 상기 태양전지 어레이의 하단에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 반사부재는, 상기 태양전지 어레이로부터 전방 측으로 돌출된 제1반사판과; 상기 제1반사판의 끝에서 상측으로 연장된 제2반사판을 포함할 수 있다.Meanwhile, the plurality of solar cell modules may be arranged on the wall of the building, and the reflective member may be disposed at the bottom of the solar cell array. The reflective member may include a first reflecting plate protruding forward from the solar cell array; It may include a second reflecting plate extending upward from the end of the first reflecting plate.

위와 같은 본 발명의 주요한 과제의 해결 수단은 다음에서 설명하는 실시예, 또는 도면 등을 통하여 보다 명확하게 될 것이고, 나아가서는 위와 같은 본 발명의 주요한 과제의 해결 수단 이외의 해결 수단이 추가로 제시될 것이다.Means for solving the main problem of the present invention as described above will be more apparent through the following embodiments, drawings, or the like, and furthermore, other means for solving the main problem of the present invention as described above will be further presented. will be.

본 발명에 의하면, 태양전지 모듈들에 보다 많은 양의 태양광을 입사시킬 수 있고, 이에 따라 한층 향상된 태양광발전 효율을 보장할 수 있다.According to the present invention, a larger amount of solar light can be incident on the solar cell modules, thereby ensuring an improved photovoltaic efficiency.

도 1, 도 2는 본 발명에 따른 건물일체형 태양광발전 시스템의 구성 및 반사부재의 작동상태가 도시된 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 4는 도 3의 B-B선 단면도이다.1 and 2 is a perspective view showing the configuration of the building-integrated photovoltaic power generation system according to the present invention and the operating state of the reflective member.
3 is a sectional view taken along the line AA in Fig.
4 is a sectional view taken along line BB of Fig.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention. For the sake of convenience, the size, line thickness, and the like of the components shown in the drawings referenced in the description of the present invention may be exaggerated somewhat. The terms used in the description of the present invention are defined in consideration of the functions of the present invention, and thus may vary depending on the user, the intention of the operator, customs, and the like. Therefore, the definition of this term should be based on the contents of this specification as a whole.

본 발명에 따른 건물일체형 태양광발전(BIPV) 시스템이 도 1 내지 도 4에 도시되어 있다. 여기에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 건물일체형 태양광발전 시스템은 태양전지 어레이(PV array)(10)를 구성하기 위한 직사각형 구조의 태양전지 모듈(PV module)(15)들을 비롯하여, 태양전지 어레이(10)의 둘레를 따라 장착된 프레임(20), 태양광을 태양전지 모듈(15)들 측으로 반사시키기 위한 회전식 반사부재(30) 및 반사부재(30)를 양쪽방향으로 회전시키기 위한 구동수단(40)을 포함한다.An integrated building photovoltaic (BIPV) system according to the present invention is shown in FIGS. As shown here, the building integrated photovoltaic system according to the present invention includes a rectangular solar cell module (PV module) (15) for constituting a PV array (10), solar cells Frame 20 mounted along the periphery of the array 10, the rotary reflector 30 for reflecting sunlight to the solar cell modules 15 and the driving means for rotating the reflector 30 in both directions And 40.

각각의 태양전지 모듈(15)을 구성하는 태양전지 패널은 건물(5)의 벽에 일정한 간격을 두고 가로방향(Ｘ축방향)과 세로방향(Ｙ축방향)으로 연속하도록 배열된다. 태양전지 패널들의 둘레면 중 한쪽에는 태양전지 패널과 각각 전기적으로 연결되어 태양전지 패널에서 생산되는 전기를 인버터(inverter)(도시되지 않음)나 배터리(battery)(도시되지 않음)에 제공하기 위한 정션박스(junction box)(도시되지 않음)가 장착되어, 정션박스는 배열된 태양전지 모듈(15)들 사이의 틈새에 배치된다. 태양전지 모듈(15)들의 설치위치는 건물(5)의 벽에 국한되어야 하는 이유가 없으므로, 태양전지 모듈(15)들은 지붕이나 창호 등 건물(5)의 다른 위치에 설치될 수 있다.The solar cell panels constituting each solar cell module 15 are arranged so as to be continuous in the transverse direction (x-axis direction) and in the longitudinal direction (x-axis direction) at regular intervals on the wall of the building 5. One of the circumferential surfaces of the solar panels is electrically connected to the solar panels, respectively, to provide an inverter (not shown) or a battery (not shown) for electricity generated by the solar panels. A junction box (not shown) is mounted so that the junction box is disposed in the gap between the arranged solar cell modules 15. Since the installation position of the solar cell modules 15 has no reason to be limited to the wall of the building 5, the solar cell modules 15 may be installed at other positions of the building 5 such as a roof or a window.

프레임(20)은 태양전지 어레이(10)를 보호하고 지지하는 한편, 마감재로서의 역할을 한다. 프레임(20)은 내부가 빈 중공의 구조를 가지는 부재로 구성된다.The frame 20 protects and supports the solar cell array 10 and serves as a finishing material. Frame 20 is composed of a member having a hollow structure inside.

반사부재(30)는 태양전지 어레이(10)의 하단 측에 위치하도록 하측에 위치한 프레임(20)에 장착되고, 태양전지 어레이(10)의 가로방향(Ｘ축방향)과 유사한 길이를 가지도록 가로방향(Ｘ축방향)으로 길게 형성된다. 이러한 반사부재(30)는 제1반사판(32) 및 제2반사판(34)으로 구성된다. 반사부재(30)는 반사율이 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 또는, 반사부재(30)는 표면에 반사율이 우수한 시트(sheet), 필름 등이 코팅된 타입일 수 있다.The reflective member 30 is mounted on the frame 20 positioned below the solar cell array 10 so as to be positioned at the lower side of the solar cell array 10, and has a length similar to the horizontal direction (전지 -axis direction) of the solar cell array 10. It is formed long in the direction (Ｘ axis direction). The reflective member 30 is composed of a first reflecting plate 32 and a second reflecting plate 34. The reflective member 30 may be made of a material having excellent reflectance. Alternatively, the reflective member 30 may be a type coated with a sheet, a film, etc. having excellent reflectance on the surface.

도 3 및 도 4를 참조하여 반사부재(30)의 설치구조를 살펴보면, 하측의 프레임(20)은 전방에 반사부재(30)의 설치를 위한 개구가 가로방향(Ｘ축방향)으로 기다랗게 마련되고, 반사부재(30)의 제1반사판(32)은 프레임(20)의 개구를 통하여 하측의 프레임(20)에 상하방향(세로방향)으로 일정한 각도 회전운동 가능하도록 설치된다. 즉, 소정의 폭을 가지므로 하측의 프레임(20)에서 전방인 Ｚ축방향으로 일정한 길이 돌출되는 제1반사판(32)은 그 후단 부분의 양쪽에서 각각 가로방향(Ｘ축방향)으로 힌지축이 돌출되고, 하측의 프레임(20)에는 제1반사판(32)의 힌지축들을 각각 회전 가능하도록 지지하는 축 지지부재를 가진다. 이에, 제1반사판(32)은 힌지축을 회전중심으로 하여 회전될 수 있다. 참고로, 프레임(20)의 개구는 제1반사판(32)을 일정한 각도 범위 이내에서 회전시킬 수 있는 폭을 가지도록 형성된다.Looking at the installation structure of the reflective member 30 with reference to Figures 3 and 4, the lower frame 20 has a long opening in the horizontal direction (방향 axis direction) is provided for the installation of the reflective member 30 in the front The first reflecting plate 32 of the reflecting member 30 is installed in the lower frame 20 to allow a constant angular rotational movement in the vertical direction (vertical direction) through the opening of the frame 20. That is, since the first reflecting plate 32 has a predetermined width and protrudes a predetermined length in the X-axis direction forward from the lower frame 20, the hinge axes in the horizontal direction (X-axis direction) are respectively on both sides of the rear end portion thereof. It protrudes, the lower frame 20 has a shaft support member for supporting each of the hinge axes of the first reflecting plate 32 to be rotatable. Thus, the first reflecting plate 32 may be rotated by using the hinge axis as the rotation center. For reference, the opening of the frame 20 is formed to have a width capable of rotating the first reflecting plate 32 within a predetermined angle range.

제2반사판(34)은 제1반사판(32)의 선단에서 상측을 향하여 일정한 길이 연장되어, 반사부재(30)는 옆에서 보았을 때 대략 ㄴ자형으로 형성된다. 제2반사판(34)은 태양전지 모듈(15)들에의 태양광 입사 차단을 최소화할 수 있는 높이 및 각도를 갖도록 하는 것이 바람직하다.The second reflecting plate 34 extends a predetermined length from the tip of the first reflecting plate 32 toward the upper side, and the reflecting member 30 is formed in an approximately C shape when viewed from the side. The second reflector 34 may have a height and an angle capable of minimizing the blocking of incident solar light on the solar cell modules 15.

구동수단(40)은 하측의 프레임(20)에 내장된 구동모터를 포함한다. 구동모터는 제1반사판(32)의 두 힌지축 중 하나에 직결될 수 있다. 또는, 구동모터는 제1반사판(32)의 두 힌지축 사이에 위치되고, 이 상태로 제1반사판(32)의 회전중심에 모터축이 장착될 수 있다. 구동수단(40)으로는 구동모터 대신에, 선형운동을 하는 리니어 액추에이터(linear actuator)와 이 액추에이터의 선형운동을 회전운동으로 변환하여 제1반사판(32)에 전달하는 동력전달유닛을 포함하는 타입 등 제1반사판(32)을 양쪽방향으로 회전시킬 수 있는 다양한 수단이 적용될 수 있다.The drive means 40 includes a drive motor built into the lower frame 20. The driving motor may be directly connected to one of two hinge shafts of the first reflecting plate 32. Alternatively, the driving motor may be located between two hinge shafts of the first reflecting plate 32, and in this state, the motor shaft may be mounted at the rotation center of the first reflecting plate 32. Instead of the drive motor, the drive means 40 includes a linear actuator that performs linear motion and a power transmission unit that converts the linear motion of the actuator into a rotational motion and transmits the linear motion to the first reflecting plate 32. Etc. Various means for rotating the first reflector plate 32 in both directions may be applied.

살펴본 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 건물일체형 태양광발전 시스템은 태양전지 모듈(15)들에 입사되지 않은 태양광의 일부를, 태양전지 어레이(10)의 하측에 배치된 반사부재(30)에 의하여 태양전지 모듈(15)들 측으로 반사시켜 이 태양전지 모듈(15)들에 입사시킬 수 있기 때문에, 태양전지 모듈(15)들에 보다 많은 양의 태양광을 전할 수 있다.Building integrated photovoltaic power generation system according to the present invention configured as described is a portion of the sunlight that is not incident on the solar cell module 15, by the reflecting member 30 disposed below the solar cell array 10 Since the solar cell modules 15 can be reflected to the solar cell modules 15 to be incident on the solar cell modules 15, more solar light can be transmitted to the solar cell modules 15.

또한, 구동수단(40)을 작동시키면, 반사부재(30)가 상하방향으로 회전되면서 태양전지 어레이(10)에 대한 반사부재(30)의 각도가 변경되기 때문에, 태양의 고도 변화에 따라 태양전지 모듈(15)들에 보다 많은 양의 태양광이 입사되도록 반사부재(30)의 각도를 적절히 설정할 수 있다.In addition, when the driving means 40 is operated, the angle of the reflective member 30 with respect to the solar cell array 10 is changed while the reflective member 30 is rotated in the vertical direction. The angle of the reflecting member 30 can be appropriately set so that a greater amount of sunlight is incident on the modules 15.

또한, 반사부재(30)가 제1반사판(32)과 제2반사판(34)에 의하여 대략 ㄴ자형 구조를 가지기 때문에, 제1반사판(32), 제2반사판(34)에서 태양전지 모듈(15)들 측으로 반사되지 않고 반대쪽인 전방으로 반사되는 태양광의 일부를 제1반사판(32)과 제2반사판(34) 간의 반사작용에 인하여 태양전지 모듈(15)들 측으로 재반사시킬 수 있다. 일례로, 제1반사판(32)에서 전방 측으로 반사되는 태양광을 제2반사판(34)에 의하여 태양전지 모듈(15)들 측으로 재반사시킬 수 있는 것이다.In addition, since the reflecting member 30 has an approximately N-shaped structure by the first reflecting plate 32 and the second reflecting plate 34, the solar cell module 15 may be formed in the first reflecting plate 32 and the second reflecting plate 34. A portion of the sunlight that is reflected toward the opposite side of the solar cell module 15 may be reflected back to the solar cell modules 15 due to the reflective action between the first reflecting plate 32 and the second reflecting plate 34. For example, the sunlight reflected from the first reflector 32 to the front side may be reflected back to the solar cell modules 15 by the second reflector 34.

이상, 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 통상의 기술자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.

예를 들어, 위에서는 반사부재(30)가 태양전지 어레이(10)의 둘레 한쪽(하단 측)에만 설치되는 것으로 설명하였으나, 반사부재(30)는 태양전지 어레이(10)의 둘레 중 어느 두 쪽 이상에 설치될 수도 있다.For example, in the above, the reflective member 30 is described as being installed only on one side (bottom side) of the circumference of the solar cell array 10, but the reflective member 30 may have any two sides of the circumference of the solar cell array 10. It may be installed above.

10 : 태양전지 어레이(PV array)
15 : 태양전지 모듈(PV module)
20 : 프레임
30 : 반사부재
32 : 제1반사판
34 : 제2반사판
40 : 구동수단10: PV array
15: PV module
20: frame
30: reflective member
32: first reflective plate
34: second reflecting plate
40: driving means

Claims

A plurality of solar cell modules (PV modules) 15 arranged in the building 5 to constitute a solar cell array (PV array) 10;
Integral solar including a reflecting member 30 disposed on at least one of the circumferences of the solar cell array 10 including the plurality of solar cell modules 15 to reflect the sunlight toward the solar cell modules 15. Photovoltaic (BIPV) system.

The method according to claim 1,
The reflective member 30 is a building-integrated photovoltaic power generation system rotatably installed to adjust the angle according to the incident angle of sunlight.

The method according to claim 2,
Building integrated solar power system further comprises a drive means for rotating the reflection member 30 in both directions (40).

The method according to claim 3,
The solar cell array 10 is equipped with a frame 20 along the circumference,
The reflective member 30 is mounted to the frame 20,
The driving means 40 is a building integrated photovoltaic power generation system including a motor for providing power for rotating the reflection member (30) inside the frame (20).

The method according to claim 1,
The plurality of solar cell modules 15 are arranged on the wall of the building 5,
The reflective member 30 is a building integrated photovoltaic power generation system disposed at the bottom of the solar cell array (10).

The method according to claim 5, The reflective member 30,
A main reflector 32 protruding forward from the solar cell array 10;
Integrated solar photovoltaic (BIPV) including an auxiliary reflector 34 extending upward from the main reflector 32 and reflecting sunlight from the main reflector 32 toward the solar cell modules 15. system.