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KR20100134866A - Alternative energy system using the building vents - Google Patents

Alternative energy system using the building vents Download PDF

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KR20100134866A
KR20100134866A KR1020090053210A KR20090053210A KR20100134866A KR 20100134866 A KR20100134866 A KR 20100134866A KR 1020090053210 A KR1020090053210 A KR 1020090053210A KR 20090053210 A KR20090053210 A KR 20090053210A KR 20100134866 A KR20100134866 A KR 20100134866A
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KR
South Korea
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wind
solar cell
safety
generator
building
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KR1020090053210A
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Inventor
고일환
류영호
Original Assignee
고일환
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Publication date
Application filed by 고일환 filed Critical 고일환
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    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/10PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power including a supplementary source of electric power, e.g. hybrid diesel-PV energy systems
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
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Abstract

PURPOSE: An alternative energy system using a building vent is provided so that power generation is possible using wind power and sunlight. CONSTITUTION: An alternative energy system using a building vent consists of a support frame, a blade unit, a generation unit, a batter unit and a safety unit. The support frame is installed on the building vent and connects a wind power generator to the building vent. The blade unit consists of a blade, which rotates by the wind coming out of the building vent, and a solar cell, which generates the electricity using sunlight. The solar cell is attached to the blade and then the blade rotates and thus power is generated using the sunlight.

Description

건물 통풍구를 활용한 대체에너지 시스템{Alternative energy system using the building vents}Alternative energy system using the building vents

본 발명은 건물 통풍구에서 배출되는 공기를 활용하여 전기를 생산하는 대체에너지 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 풍력 장치와 태양전지를 동시에 장착하여 낭비되는 통풍구의 공기(바람)를 에너지원으로 전환하고, 태양에너지도 동시에 활용함으로써 전원을 생산하는 신재생에너지 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an alternative energy system for producing electricity by utilizing the air discharged from the building vents, and more particularly, by converting the air (wind) of the wasted vents into energy sources by simultaneously installing wind power devices and solar cells. It is about renewable energy technology that produces power by utilizing solar energy simultaneously.

풍력은 바람에너지를 변환시켜 전기를 생산하는 발전 기술이다. 풍력의 시스템은 "기계장치부, 전기장치부, 제어장치부" 등으로 구성된다.Wind power is a power generation technology that produces electricity by converting wind energy. The wind power system is composed of "mechanism unit, electric unit, control unit" and the like.

기계장치부는 바람으로부터 회전력을 생산하는 Blade(회전날개), Shaft(회전축)를 포함한 Rotor(회전자), 이를 적정 속도로 변환하는 증속기(Gearbox)와 기동·제동 및 운용 효율성 향상을 위한 Brake, Pitching System, Yawing System 등의 제어장치부문으로 구성되어 진다.The mechanical part is a blade that produces rotational force from wind, a rotor including a shaft, a gearbox that converts it to an appropriate speed, and a brake to improve starting, braking and operating efficiency. It is composed of control devices such as pitching system and yawing system.

전기장치부는 발전기 및 기타 안정된 전력을 공급하도록 하는 전력안정화 장치로 구성된다.The electrical unit is composed of a power stabilizer to supply a generator and other stable power.

제어장치부는 풍력발전기가 무인 운전이 가능토록 설정, 운전하는 Control System 및 Yawing Controller(바람방향을 향하도록 블레이드의 방향조절), Pitching Controller(날개의 경사각(pitch) 조절로 출력을 능동적 제어)와 원격지 제어 및 지상에서 시스템 상태 판별을 가능하게 하는 Monitoring System으로 구성된다.The control unit consists of a control system and a yawing controller (controlling the blades to face the wind direction), a pitching controller (active control of the output by adjusting the pitch of the wing) and a remote location so that the wind turbine can be operated unattended. Consists of a monitoring system that enables control and system status determination on the ground.

풍력시스템은 다양한 종류로 구성되어 진다.Wind power systems come in many varieties.

[표 1]은 풍력시스템의 종류를 표로 나타낸 것이다.Table 1 shows the types of wind power systems.

[표 1] 풍력시스템의 종류[Table 1] Types of Wind Power Systems

Figure 112009502308315-PAT00003
Figure 112009502308315-PAT00003

풍력시스템을 회전축 방향에 따라 구분하면 수직축 발전기와 수평축 발전기로 나뉘어 진다. 수직축 발전기는 바람의 방향과 관계가 없어 사막이나 평원에 많이 설치하여 이용이 가능하지만 소재가 비싸고 수평축 풍차에 비해 효율이 떨어지는 단점이 있다. 수평축 발전기는 간단한 구조로 이루어져 있어 설치하기 편리하나 바람의 방향에 영향을 받는다. 일반적으로 중대형급 이상은 수평축 발전기를 사용하고, 100kW급 이하 소형은 수직축 발전기를 사용하는 편이다.If the wind system is divided according to the direction of rotation axis, it is divided into vertical axis generator and horizontal axis generator. Vertical shaft generators are available regardless of the direction of the wind can be installed in a lot of deserts or plains, but the disadvantages of expensive materials and less efficient than horizontal shaft windmills. The horizontal axis generator has a simple structure and is easy to install, but is affected by the wind direction. In general, more than the medium and large class uses a horizontal axis generator, and smaller than 100kW class uses a vertical axis generator.

풍력시스템을 운전방식 따른 구분하면 기어형(Geared)과 기어리스형 (Gearless)으로 구분된다.If the wind system is classified according to the driving method, it is divided into geared and gearless.

대부분의 풍력시스템은 정속운전 유도형 발전기기를 사용하는 Geared 풍력발전시스템에 해당되며 유도형 발전기기의 높은 정격회전수에 맞추기 위해 회전자의 회전속도를 증속하는 기어장치가 장착되어 있는 형태이다.Most wind systems are geared wind turbines that use a constant speed induction generator and are equipped with a gear that increases the rotational speed of the rotor to meet the high rated speed of the induction generator.

Gearless형은 가변속 운전동기형(또는 영구자석형) 발전기를 사용하는 풍력발전시스템에 해당되며 다극형 동기발전기를 사용하여 증속기어 장치가 없이 회전자와 발전기가 직결되는 direct-drive 형태이다. 발전효율은 높지만, 유도발전기보다 비싸고 크기도 큰 단점이 있다.The gearless type corresponds to the wind power generation system using a variable speed synchronous synchronous (or permanent magnet) generator, and is a direct-drive type in which a rotor and a generator are directly connected without a gearbox using a multipole synchronous generator. Although the power generation efficiency is high, it is more expensive than the induction generator and has a big disadvantage.

풍력 발전기는 풍속이 세고, 풍차가 클수록 더 많은 풍력 에너지를 생산할 수 있기 때문에 풍력 발전기의 발전량은 바람의 세기와 풍차의 크기에 의존하고 있다. 또한 높이가 높아질수록 바람이 세게 불기 때문에 높은 곳의 발전기가 낮은 곳의 발전기보다 크고 발전량도 많다. 풍력으로 발전하려면 평균 초속 4m/s 이상으로 부는 바람이 필요하다. 여기서 말하는 바람의 속도는 우리가 서 있는 땅위가 아니라 풍력 발전기의 날개가 있는 높이에서의 속도를 말한다.Wind generators are windy, and larger windmills can produce more wind energy, so wind generator generation depends on wind strength and windmill size. In addition, as the height increases, the wind blows harder, so the generator at the higher place is larger than the generator at the low place and generates more electricity. Wind power generation requires winds blowing above average 4m / s. The wind speed here refers to the speed at the winged height of the wind generator, not on the ground on which we stand.

풍력발전의 효과를 살펴보면 다음과 같다.The effects of wind power generation are as follows.

첫째, 바람의 운동에너지를 이용한 발전방식으로 화석연료 대체효과가 매우 크다.First, the fossil fuel replacement effect is very large.

둘째, 낙도 등의 낙후 지역에 경제성 있는 전력 보급이 가능하다.Second, it is possible to supply economic power to underdeveloped areas such as remote islands.

셋째, 풍향이 우수한 해안 및 산간지역에 설치함으로써 국내 토지이용을 합리화할 수 있다.Third, it can rationalize domestic land use by installing in coastal and mountainous regions with excellent wind direction.

넷째, 제주지역과 같은 일부 특정지역의 경우 대규모 풍력발전단지 조성으로 관광자원으로 활용이 가능하다.Fourth, some specific regions, such as Jeju, can be used as tourism resources by creating large-scale wind farms.

풍력발전은 어느 곳에나 산재되어 있는 무공해, 무한정의 바람을 이용하므로 환경에 미치는 영향이 거의 없고, 국토를 효율적으로 이용할 수 있으며, 대규모 발전 단지의 경우에는 발전 단가도 기존의 발전 방식과 경쟁 가능한 수준의 신 에너지 발전 기술이다. 또한 풍력 발전 단지의 면적 중에서 실제로 이용되는 면적은 풍력 발전기의 기초부, 도로, 계측 및 중앙 제어실 등으로 전체 단지 면적의 1%에 불과하며, 나머지 99%의 면적은 목축, 농업 등의 다른 용도로 이용할 수 있다. 일반적으로 발전 방식에 따른 소요 면적은 풍력 1,335 m2/GWh, 석탄 3,642 m2/GWh, 태양열 3,561 m2/GWh 그리고 태양광 발전 3,237 m2/GWh로서 풍력 발전이 가장 작은 면적을 필요로 한다. 풍력 발전은 공해 물질 저감 효과도 매우 커서 200 kW급 풍력 발전기 1대가 1년간 운전하여 400,000 kWh의 전력을 생산한다면 약 120-200 톤의 석탄을 대체하게 되며, 줄어드는 공해 물질의 배출량은 연간 SO2는 2-3.2 톤, NOx는 1.2-2.4 톤, CO2는 300-500 톤, 슬래그(slag)와 분진(ash)은 16-28 톤에 달하며, 부유 물질은 연간 약 160 - 280 kg 정도 배출이 억제되는 효과가 있다. 풍력 발전 시스템의 발전 단가는 설치 지역의 풍력 자원에 따라 달라지나 현재 운전되고 있는 미국의 대규모 풍력 단지들은 약 750 $/kW의 시스템 설치비와 약 5 ¢/kWh 내외의 발전 단가를 나타내 기존 발전 방식과 경쟁 가능한 수준이다. 또한 계속적인 투자와 기술 개발이 병행되면 풍력 발전은 15년 안에 3.9 ¢/kWh의 단가 목표를 달성할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 풍력발전 관련 기술은 이미 실용화 단계이 기 때문에 요소 기술 개발보다는 풍력 발전기의 저가화와 대형화 및 보급 확대에 치중하는 경향이다. 많은 국가에서 경쟁적으로 풍력 발전기를 보급하고 있으며 1994년말까지 세계적으로는 약 3,7600 MW 용량의 풍력 발전기를 설치하여 연간 약 45억 kWh이상의 전력을 생산하고 있다. 1994년 한해 동안에도 약 611 MW 용량의 풍력 발전기가 새로 설치되었으며, 인도의 경우에는 1995년도에 235.5 MW 규모의 풍력 단지를 건설할 계획이다. 현재 가장 많은 풍력 발전기가 운전되고 있는 국가는 미국, 독일, 덴마크 순으로서 미국의 경우 캘리포니아의 대규모 풍력 단지를 중심으로 1993년에는 연간 30억 kWh의 전력을 생산하여 캘리포니아 전체 전력수요의 1.2% 정도를 공급하였고, 1994년에는 약 35억 kWh의 전력을 생산하였다. 그러나 풍력발전의 비중이 가장 높은 나라는 덴마크로 98년현재 4900개의 풍력 발전기에서 1,135MW를 생산 전기소비량의 7%를 담당하고 있으며 44만가구에 공급하고 있다고 한다. 또 이나라의 "에너지 21"계획에 의하면 2000년까지 10%, 2030년까지 50%로 끌어 올린다는 것이다. 국내의 기술 개발 현황은, 1단계 대체 에너지 기술 개발사 업으로 전국 64개 기상청 산하 기상 관측소의 통계 자료와 도서 및 내륙 일부 지역의 측정 자료를 이용한 풍력 자원 특성 분석이 우리 연구소에 의해 이루어 졌으나 지역적 조건에 크게 영향을 받는 풍력 자원의 특성 때문에 아직 기초 통계 자료의 정비가 미흡한 실정이다. 따라서 앞으로 풍력 발전 유망 지역에 대한 풍력자원의 정밀한 평가와 풍력 단지 건설에 대한 타당성 평가 사업이 지속되어야 한다.Wind power generation uses pollution-free and infinite wind scattered everywhere, so there is little impact on the environment, the land can be used efficiently, and in the case of large-scale power generation, the power generation unit can compete with existing power generation methods. New energy generation technology. In addition, the actual area of the wind farm is only 1% of the total area, such as the foundation, road, instrumentation and central control room of the wind power generator, and the remaining 99% is used for other purposes such as farming and agriculture. It is available. In general, the area required for power generation is wind power 1,335 m2 / GWh, coal 3,642 m2 / GWh, solar heat 3,561 m2 / GWh, and solar power generation 3,237 m2 / GWh. Wind power generation is also very effective in reducing pollutants. If a single 200 kW wind generator runs for a year and produces 400,000 kWh of electricity, it will replace about 120-200 tonnes of coal. -3.2 tonnes, 1.2-2.4 tonnes of NOx, 300-500 tonnes of CO2, 16-28 tonnes of slag and dust, with emissions of suspended substances of approximately 160-280 kg per year There is. Although the cost of generating wind turbines varies depending on the wind resources in the installation area, the large US wind farms currently in operation show a system installation cost of about 750 kW / kW and a cost of about 5 kW / kWh. It's competitive. In addition, with continued investment and technology development, wind power generation is expected to achieve a unit cost target of 3.9 kWh / kWh in 15 years. Since wind power-related technologies are already in the practical stage of use, they tend to focus on lowering, increasing size, and expanding wind power generators rather than developing element technologies. Wind power generators are competitively distributed in many countries, and by the end of 1994, wind turbines with a capacity of about 3,7600 MW have been installed, producing more than 4.5 billion kWh per year. In 1994 alone, about 611 MW of new wind power plants were installed, and in India, in 1995, a 235.5 MW wind farm will be constructed. Currently, the largest number of wind generators are operating in the United States, Germany, and Denmark, with the United States producing 3 billion kWh of electricity annually in 1993, centering on California's large-scale wind farms. In 1994, it generated about 3.5 billion kWh of electricity. The country with the highest share of wind power, however, is Denmark, which is responsible for 7% of the production electricity consumption of 1,135MW from 4900 wind power generators in 1998 and supplies 440,000 households. In addition, the country's "Energy 21" plan raises the rate to 10% by 2000 and 50% by 2030. The current state of technology development in Korea is the first phase of alternative energy technology development project. The wind resource characteristics analysis using the statistical data of 64 weather stations affiliated with the National Weather Service, the island and the measurement data of some inland areas was carried out by our institute. Due to the characteristics of wind resources that are greatly affected, the maintenance of basic statistical data is still insufficient. Therefore, the detailed evaluation of wind resources and the feasibility evaluation project for the construction of wind farms should be continued.

태양광 발전은 태양광을 직접 전기에너지로 변환시키는 기술을 의미한다. 햇빛을 받으면 광전효과에 의해 전기를 발생하는 태양전지를 이용한 발전방식이다.Photovoltaic power generation refers to a technology that directly converts sunlight into electrical energy. It is a power generation method using solar cell that generates electricity by photoelectric effect when it receives sunlight.

태양광 발전시스템은 태양전지(solar cell)로 구성된 모듈(module)과 축전지 및 전력변환장치로 구성된다.The photovoltaic power generation system is composed of a module composed of solar cells, a storage battery and a power converter.

태양전지(太陽電池:solar cell, solar battery)는 태양에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지로서 금속과 반도체의 접촉면 또는 반도체의 pn접합에 빛을 조사(照射)하면 광전효과에 의해 광기전력이 일어나는 것을 이용한 것이다. 금속과 반도체의 접촉을 이용한 것으로는 셀렌광전지, 아황산구리 광전지가 있고, 반도체 pn접합을 사용한 것으로는 태양전지로 이용되고 있는 실리콘광전지가 있다.Solar cells (solar cells, solar batteries) are photovoltaic cells designed to convert solar energy into electrical energy. When solar light is irradiated on the contact surfaces of metals and semiconductors or the pn junctions of semiconductors, photovoltaic It is using the power generated. Examples of the contact between metal and semiconductor include selenium photovoltaic cells and copper sulfite photovoltaic cells, and those using semiconductor pn junctions include silicon photocells used as solar cells.

태양전지는 실리콘으로 대표되는 반도체이며 반도체기술의 발달과 반도체 특성에 의해 자연스럽게 개발되었다. 태양전지는 전기적 성질이 다른 N(negative)형의 반도체와 P(positive)형의 반도체를 접합시킨 구조를 하고 있으며 2개의 반도체 경계부분을 PN접합(PN-junction)이라 부른다. 이러한 태양전지에 태양빛이 닿으면 태양빛은 태양전지속으로 흡수되며, 흡수된 태양빛이 가지고 있는 에너지에 의해 반도체내에서 정공(正孔:hole)(+)과 전자(電子:electron)(-)의 전기를 갖는 입자(정공과 전자)가 발생하여 각각 자유롭게 태양전지속을 움직이게 되지만, 전자(-)는 N형 반도체쪽으로, 정공(+)는 P형 반도체쪽으로 모이게 되어 전위가 발생하게 되며, 이 때문에 앞면과 됫면에 붙여 만든 전극에 전구나 모터와 같은 부하를 연결하게 되면 전류가 흐르게 되는 데 이것이 태양전지의 PN접합에 의한 태양광발전의 원리이다.The solar cell is a semiconductor represented by silicon and was naturally developed by the development of semiconductor technology and semiconductor characteristics. The solar cell has a structure in which N (negative) type semiconductors having different electrical properties and P (positive) type semiconductors are bonded to each other, and two semiconductor boundary portions are called PN junctions. When sunlight hits the solar cell, the sunlight is absorbed into the solar cell, and holes (+) and electrons (electron) (electrons) in the semiconductor are absorbed by the energy of the absorbed sunlight. Particles (electrons and electrons) having electricity of-) are generated and move freely in the solar cell, respectively, but electrons (-) are collected toward the N-type semiconductor, and holes (+) are collected toward the P-type semiconductor. For this reason, when a load such as a light bulb or a motor is connected to the electrodes formed on the front and rear surfaces, current flows. This is the principle of photovoltaic power generation by PN junction of solar cells.

태양광발전의 장점은 공해가 없고, 필요한 장소에 필요한 만큼만 발전할 수 있으며, 유지보수가 용이하다는 것이다. 반면에 전력생산량이 일조량에 의존하고, 설치 장소가 한정적이며, 초기 투자비와 발전단가가 높은 단점이 있다.The advantages of photovoltaic power generation are that there is no pollution, it can generate as much as necessary where it is needed, and it is easy to maintain. On the other hand, the power output is dependent on the amount of sunshine, the installation site is limited, the initial investment cost and the high cost of power generation.

본 발명은 건물의 통풍구에서 발생하는 바람을 재활용하기 위하여, 풍력발전시스템을 통풍구에 설치하여 전기를 생산하도록 하는 시스템이다. 더불어 풍력발생장치의 날개(블레이드) 부분에 태양전지를 부착하여 태양에너지를 전기로 전환하는 시스템도 동시에 구현하는 방식이다. 풍력시스템과 태양광시스템 두가지를 동시에 구현함으로써 신재생에너지를 구현하는 데 그 목적이 있다.The present invention is a system for producing electricity by installing the wind power generation system in the ventilation openings, in order to recycle the wind generated in the ventilation openings of the building. In addition, by attaching a solar cell to the blade (blade) part of the wind turbine generator, a system for converting solar energy into electricity is simultaneously implemented. The objective is to realize renewable energy by implementing both wind and solar systems simultaneously.

본 발명에 따른 "건물 통풍구를 활용한 대체에너지 시스템"은 "지지대, 날개부, 발전부, 축전지, 안전장치"등으로 구성된다. 건물 통풍구와 풍력발생장치를 연결하는 지지대와 바람에 의해 작동하는 블레이드(Blade)와 태양전지가 부착된 날개부와 발전기와 인버터 등이 내장된 발전부와 발전된 전기를 축전하는 축전지와 사람들의 안전을 확보하기 위한 안전장치로 구성되어 지는 데 그 특징이 있다."Alternative energy system utilizing the building vents" according to the present invention is composed of "support, wing, power generation unit, storage battery, safety device" and the like. Support for connecting the building vents and wind turbines, blades driven by wind, wings with solar cells, power generation units with generators and inverters, storage batteries for storing electricity, and people's safety. It is composed of safety devices to ensure its characteristics.

본 발명에 따른 "건물 통풍구를 활용한 대체에너지 시스템"은 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다."Alternative energy system using building vents" according to the present invention can be expected the following effects.

첫째, 낭비되는 에너지원을 재활용할 수 있다. 건물의 통풍구에서 지속적으로 낭비되는 바람의 재활용이 가능하다.First, wasteful energy sources can be recycled. The waste of wind can be recycled through the building's vents.

둘째, 구조가 간단하여 제조비용이 저렴하며 유지관리가 편리한 잇점을 지니고 있다.Second, it has the advantages of simple structure and low manufacturing cost and convenient maintenance.

본 발명에 따른 "건물 통풍구를 활용한 대체에너지 시스템"은 "지지대, 날개부, 발전부, 축전지, 안전장치"등으로 구성된다."Alternative energy system utilizing the building vents" according to the present invention is composed of "support, wing, power generation unit, storage battery, safety device" and the like.

지지대는 건물 통풍구에 설치하여 풍력발생장치와 건물 통풍구가 연결되도록 하는 기능을 수행한다. 건물 통풍구에 고정시켜 풍력발생장치가 움직이지 않고 몸체를 유지할 수 있도록 한다.The support is installed in the building vents to perform the function of connecting the wind turbine and the building vents. It is secured to the building vents so that the wind turbine can stay in place without moving.

날개부는 건물 통풍구에서 나오는 바람에 의하여 회전하는 블레이드와 햇빛을 받아 전기를 생산하는 태양전지로 구성되어진다. 태양전지를 블레이드에 부착하여 회전하면서 햇빛을 받아 전력을 생산하도록 이루어진다.The wing consists of a blade that rotates by wind from the building vents and a solar cell that generates electricity under sunlight. Solar cells are attached to the blades to rotate and receive sunlight to produce power.

발전부는 기어형(Geared)과 기어리스형(Gearless)의 두종류로 나뉘어 진다. 기어형일 경우 내부는 기어증속장치와 유도발전기(정전압/정주파수 발생)로 구성되어 진다. 건물에서 나오는 바람에 의하여 블레이드가 회전하고 블레이드의 회전에 의하여 기어증속장치(기어박스)가 작동하며, 이로 인하여 유도발전기가 작동하는 방식이다.The power generation unit is divided into two types, geared and gearless. In case of gear type, the inside is composed of gear increaser and induction generator (constant voltage / constant frequency generation). The blade rotates by the wind from the building and the gearbox (gearbox) is operated by the rotation of the blade, which is how the induction generator operates.

기어리스형일 경우 내부는 다극형 동기발전기로 이루어진다. 기어리스형일 경우 direct-drive 방식이므로 기어증속장치(기어박스)가 필요없다. 반면, 한전계통 주파수와 맞지 않기 때문에 이를 조정하기 위하여 인버터(Inverter)가 필요하다.In case of gearless type, the inside is composed of multi-pole synchronous generator. In case of gearless type, it is a direct-drive type, so it doesn't need gearbox. On the other hand, because it does not match the frequency of the electric field system, an inverter (Inverter) is required to adjust this.

그러나, 기어형의 경우에는 유도 발전기를 통하여 한전 주파수와 일치하게 맞출 수 있으므로 인버터가 불필요하다.However, in the case of the gear type, an inverter is unnecessary because it can be matched with the KEPCO frequency through an induction generator.

유도발전기(誘導發電機, induction generator)는 3상유도전동기의 입력·출력의 관계를 반대로 해서 사용한 것이다. 다시말해, 유도전동기는 3상전원에서 전력을 끌어들여 축으로부터 기계적 출력을 끌어내는 것인 데 대해, 유도발전기는 유도전동기를 3상전원에 연결한 채 축에 기계적 동력을 공급하여, 회전부의 속도를 어느 일정값(이 값은 기계의 극수와 교류전원의 주파수에 의해서 정해진다)보다 빠르게 해 주어, 3상전원으로 전력을 내보내게 한 것이다.An induction generator is used by reversing the input / output relationship of a three-phase induction motor. In other words, an induction motor draws power from a three-phase power source and draws mechanical output from the shaft, while an induction generator supplies mechanical power to the shaft while the induction motor is connected to the three-phase power source. Is faster than a certain value (this value is determined by the number of poles of the machine and the frequency of the AC power supply), allowing the power to be sent to the three-phase power supply.

동기발전기(同期發電機, synchronous generator)는 교류발전기 중에서 회전자와 고정자(固定子)의 상대속도가 회전자기장과 동기해서 회전하는 발전기이다.A synchronous generator is a generator in which the relative speeds of a rotor and a stator rotate in synchronism with a rotating magnetic field among alternators.

기어형의 장점은 다음과 같다.The advantages of the gear type are as follows.

첫째, 저렴한 제작비용으로 고신뢰도의 동력전달계 구성 가능하다.First, it is possible to construct a high reliability power transmission system with low manufacturing cost.

둘째, 장기간의 기술적 노우하우와 경험을 바탕으로 신뢰도가 매우 높다.Second, reliability is very high based on long-term technical know-how and experience.

셋째, 보편적 요소기술로서 어느 지역에서도 설계제작이 가능한 보편기술이다.Third, as a universal element technology, it is a universal technology that can be designed and manufactured in any region.

넷째, 유지보수가 용이하며 부분품의 교체로서 쉽게 성능유지가 가능하다.Fourth, maintenance is easy and performance can be easily maintained by replacing parts.

다섯째, 계통연계가 간편하고 용이한 기술적 특성을 지니고 있다.Fifth, grid linkage has simple and easy technical characteristics.

기어형의 단점은 다음과 같다.The disadvantages of the gear type are as follows.

첫째, 증속기어의 기계적 마모나 이에 따른 유지관리상의 문제야기 될 수 있다.First, it may be a mechanical problem of the gearbox or maintenance problems.

둘째, 기계적 소음발생의 원인이며, 고장발생의 주요원인이 될 수 있다.Second, it is the cause of mechanical noise generation and can be a major cause of failure.

셋째, 통상 전체시스템의 운전수명인 20년 보다 짧은 8∼10년이내의 운전수명을 지님으로서 유지관리 비용의 상승을 초래된다.Third, having a service life within 8 to 10 years, which is usually shorter than 20 years of the service life of the entire system, causes an increase in maintenance costs.

넷째,. 저출력시 추가적인 보상회로에 의한 역률개선이 필요하게 된다.fourth,. At low power, additional power factor correction is required.

기어리스형의 장점은 다음과 같다.The advantages of the gearless type are as follows.

첫째, 증속 기어장치등 많은 기계부품을 제거할 수 있다.First, many mechanical parts such as gearbox can be removed.

둘째, 넛셀(nacelle) 구조가 매우 간단해져 유지보수가 간편하다.Second, the nutelle structure is very simple and easy to maintain.

셋째, 증속기어의 제거로 기계적 소음이 획기적으로 저감된다.Third, mechanical noise is dramatically reduced by eliminating the gearbox.

넷째, 역률제어가 가능하여 출력에 무관하게 고역률이 실현가능하다.Fourth, power factor control is possible, and high power factor can be realized regardless of output.

기어리스형의 단점은 다음과 같다.The disadvantages of the gearless type are as follows.

첫째, 매우 크고 무거우며 제작비용이 많이 들어가는 다극형 동기발전기가 필요하다.First, there is a need for a multipole synchronous generator that is very large, heavy and expensive to manufacture.

둘째, 다극형 동기발전기 공극이 외기에 노출되어 염해나 먼지등의 부유물에 영향을 받을 수 있으며, 전기적 절연성에 있어서의 안전성 확보가 절대 필요하다.Second, the air gap of the multi-pole synchronous generator may be exposed to external air and may be affected by suspended matter such as salt and dust, and it is absolutely necessary to secure safety in electrical insulation.

셋째, 중량이 큰 발전기를 외팔보 형태로 지지해야 하는 구조적 문제가 있다.Third, there is a structural problem to support a large generator in the form of a cantilever.

발전부에는 태양전지로부터 발생하는 전기를 조절하는 전력조절장치와 태양전지용 인버터가 내장된다. 전력조절장치는 태양전지가 주어진 조건에서 최대의 전력을 낼 수 있도록 하는 장치이며, 태양전지용 인버터(inverter)는 태양전지에서 생산된 직류(DC)전기를 교류(AC)로 바꾸는 역할을 수행한다.The power generation unit includes a power regulator for controlling electricity generated from the solar cell and an inverter for the solar cell. The power regulator is a device that allows the solar cell to produce the maximum power in a given condition, the inverter for solar cells (inverter) plays a role of converting the direct current (DC) electricity produced in the solar cell to alternating current (AC).

축전지는 풍력발생장치의 발전기에서 생산되는 전기와 태양전지로부터 발생하는 전기를 축전하여 필요시에 필요한 곳에 사용할 수 있도록 하는 기능을 수행한다. 축전지는 필요에 따라 다양한 용량과 전압의 제품을 사용할 수 있다.The storage battery stores electricity generated from the generator of the wind turbine and electricity generated from the solar cell so that it can be used where necessary when needed. Batteries can use products of various capacities and voltages as needed.

건물 통풍구 주위에 풍력발생장치를 설치할 경우 날개(블레이드)의 회전에 의하여 안전문제가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여 안전장치가 필요하다. 안전장치는 '안전 그물망'이나 '안전투명 원기둥'으로 구성되어 진다. 안전그물망은 사람의 손이나 인체부위가 풍력의 날개에 닿는 것을 방지한다. 그물망이므로 빈공간으로 햇빛은 투과할 수 있으므로 안전은 확보하면서, 태양전지도 활용할 수 있는 방안이다. 안전그물망을 그물망으로 제조하지 않고 투명 플라스틱으로 된 원기둥(안전투명 원기둥)으로 제조하여도 무관하다. 이 경우에는 그물망처럼 빈공간이 전혀 발생하지 않으므로 보다 안전하게 사람들을 보호할 수 있으며, 투명이므로 햇빛이 잘 투과되어 태양전지를 활용하는 데도 아무런 불편이 없다.If a wind turbine is installed around the building's vents, safety problems may arise due to the rotation of the blades. In order to solve this, safety devices are needed. The safety device consists of a 'safety net' or a 'safety transparent cylinder'. Safety nets prevent human hands or body parts from touching the wings of the wind. As it is a mesh network, sunlight can penetrate into empty spaces, thus ensuring safety and utilizing solar batteries. It is also possible to manufacture a safety net without a net but with a transparent plastic cylinder (safety transparent cylinder). In this case, the empty space does not occur at all, like a net, so people can be protected more safely.

본 발명에 따른 "건물 통풍구를 활용한 대체에너지 시스템"에서 안전그물망은 필요에 따라 그물망 형식이나 원기둥으로 된 안전 투명플라스틱으로 제조할 수도 있다.In the "alternative energy system utilizing the building vents" according to the present invention, the safety net may be made of a safety transparent plastic of the net type or cylinder as needed.

도 1은 본 발명에 따른 "건물 통풍구를 활용한 대체에너지 시스템"의 일반적인 형태를 나타낸 구조도이다.1 is a structural diagram showing a general form of "alternative energy system utilizing the building vents" according to the present invention.

Claims (2)

"지지대, 날개부, 발전부, 축전지, 안전장치"등으로 구성되어 지며,"Support, wing, power generation, storage battery, safety device", etc., 지지대는 건물 통풍구에 설치하여 풍력발생장치와 건물 통풍구가 연결되도록 하는 기능을 수행하며, 건물 통풍구에 고정시켜 풍력발생장치가 움직이지 않고 몸체를 유지할 수 있도록 하며,The support is installed in the building vents to perform the function of connecting the wind generator and the building vents, and fixed to the building vents to maintain the body without moving the wind generators, 날개부는 건물 통풍구에서 나오는 바람에 의하여 회전하는 블레이드와 햇빛을 받아 전기를 생산하는 태양전지로 구성되어지며, 태양전지를 블레이드에 부착하여 회전하면서 햇빛을 받아 전력을 생산하도록 이루어지며,The wing is composed of a blade that rotates by the wind from the building vents and solar cells that produce electricity by receiving sunlight, and attaches the solar cell to the blades to rotate and produce electricity by receiving sunlight. 발전부의 내부(기어형일 경우)에는 기어증속장치와 유도발전기(정전압/정주파수 발생)로 구성되어 지며, 건물에서 나오는 바람에 의하여 블레이드가 회전하고 블레이드의 회전에 의하여 기어증속장치(기어박스)가 작동하며, 이로 인하여 유도발전기가 작동하며, 또한 발전부 내부에는 태양전지로부터 발생하는 전기를 조절하는 전력조절장치와 태양전지용 인버터가 내장되며, 전력조절장치는 태양전지가 주어진 조건에서 최대의 전력을 낼 수 있도록 하는 장치이며, 태양전지용 인버터(inverter)는 태양전지에서 생산된 직류(DC)전기를 교류(AC)로 바꾸는 역할을 수행하며,Inside the power generation unit (in case of gear type), it consists of gear increaser and induction generator (constant voltage / constant frequency generator), and the blade rotates by the wind from the building, and the gear increaser (gearbox) is rotated by the blade rotation. The induction generator is operated, and inside the power generation unit, there is a built-in power regulator that regulates electricity generated from the solar cell and an inverter for the solar cell. It is a device to make it, and the inverter for solar cell (inverter) converts the direct current (DC) electricity produced in the solar cell to alternating current (AC), 축전지는 풍력발생장치의 발전기에서 생산되는 전기와 태양전지로부터 발생하는 전기를 축전하여 필요시에 필요한 곳에 사용할 수 있도록 하는 기능을 수행하며,The storage battery stores electricity generated from the generator of the wind turbine and electricity generated from the solar cell so that it can be used where necessary when needed. 안전장치는 '안전 그물망'이나 '안전투명 원기둥'으로 구성되어 지며, '안전그물망'은 그물망 형태로 햇빛은 투과할 수 있으면서 안전도 확보할 수 있으며, '안전투명 원기둥'은 투명 플라스틱으로 된 원기둥으로 그물망처럼 빈공간이 전혀 발생하지 않으므로 보다 안전하게 사람들을 보호할 수 있으며, 투명이므로 햇빛이 잘 투과되어 태양전지를 잘 활용할 수 있도록 구성되어지는 "건물 통풍구를 활용한 대체에너지 시스템"The safety device is composed of 'safety net' or 'safe transparent cylinder', 'safety net' is a net type that can penetrate sunlight while ensuring safety, and 'safety transparent cylinder' is a transparent plastic cylinder As the empty space does not occur at all like a net, it can protect people more safely. As it is transparent, sunlight is transmitted well, and it is configured to use solar cells well. "지지대, 날개부, 발전부, 축전지, 안전장치"등으로 구성되어 지며,"Support, wing, power generation, storage battery, safety device", etc., 지지대는 건물 통풍구에 설치하여 풍력발생장치와 건물 통풍구가 연결되도록 하는 기능을 수행하며, 건물 통풍구에 고정시켜 풍력발생장치가 움직이지 않고 몸체를 유지할 수 있도록 하며,The support is installed in the building vents to perform the function of connecting the wind generator and the building vents, and fixed to the building vents to maintain the body without moving the wind generators, 날개부는 건물 통풍구에서 나오는 바람에 의하여 회전하는 블레이드와 햇빛을 받아 전기를 생산하는 태양전지로 구성되어지며, 태양전지를 블레이드에 부착하여 회전하면서 햇빛을 받아 전력을 생산하도록 이루어지며,The wing is composed of a blade that rotates by the wind from the building vents and solar cells that produce electricity by receiving sunlight, and attaches the solar cell to the blades to rotate and produce electricity by receiving sunlight. 발전부의 내부(기어리스형일 경우)에는 다극형 동기발전기가 내장되며, 한전계통 주파수와 맞지 않기 때문에 이를 조정하기 위하여 인버터(Inverter)가 내장되며, 또한 발전부 내부에는 태양전지로부터 발생하는 전기를 조절하는 전력조절장치와 태양전지용 인버터가 내장되며, 전력조절장치는 태양전지가 주어진 조건에서 최대의 전력을 낼 수 있도록 하는 장치이며, 태양전지용 인버터(inverter)는 태양전지에서 생산된 직류(DC)전기를 교류(AC)로 바꾸는 역할을 수행하며,Inside the power generation section (in case of gearless type), a multi-pole synchronous generator is built-in, and an inverter (Inverter) is built in to adjust this because it does not match the frequency of the electric field system, and inside the power generation section controls the electricity generated from the solar cell. The power control device and the inverter for solar cells are built in. The power regulator is a device that allows the solar cells to produce the maximum power under given conditions. The inverter for the solar cells is a direct current (DC) electricity produced by the solar cell. To convert AC into AC, 축전지는 풍력발생장치의 발전기에서 생산되는 전기와 태양전지로부터 발생하는 전기를 축전하여 필요시에 필요한 곳에 사용할 수 있도록 하는 기능을 수행하며,The storage battery stores electricity generated from the generator of the wind turbine and electricity generated from the solar cell so that it can be used where necessary when needed. 안전장치는 '안전 그물망'이나 '안전투명 원기둥'으로 구성되어 지며, '안전그물망'은 그물망 형태로 햇빛은 투과할 수 있으면서 안전도 확보할 수 있으며, '안전투명 원기둥'은 투명 플라스틱으로 된 원기둥으로 그물망처럼 빈공간이 전혀 발생하지 않으므로 보다 안전하게 사람들을 보호할 수 있으며, 투명이므로 햇빛이 잘 투과되어 태양전지를 잘 활용할 수 있도록 구성되어지는 "건물 통풍구를 활용한 대체에너지 시스템"The safety device is composed of 'safety net' or 'safe transparent cylinder', 'safety net' is a net type that can penetrate sunlight while ensuring safety, and 'safety transparent cylinder' is a transparent plastic cylinder As the empty space does not occur at all like a net, it can protect people more safely. As it is transparent, sunlight is transmitted well, and it is configured to use solar cells well.
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