태양광 발전 시스템 [1]

1. 정의

- 태양에너지는 청정이고 재생가능하고 무한한 에너지원으로 태양에너지를 전기에너지로 변환시키는 시스템 기술이다.

- 수명이 20년 ~ 30년 정도이고, 안전하고 환경 친화적이다.

- 실리콘 반도체가 갖는 광전효과를 이용하여 반도체, 염료, 고분자 등의 물질로 이루어진 태양전지를 이용하여 태양의 빛 에너지를 전기에너지로 변화시키는 기술이다.

- 태양전지 최소단위는 셀이고 셀 하나에서 나오는 전기는 0.5V로 작으므로, 우리가 이용할 수 있으려면 다수의 셀을 직렬과 병렬 조합하여 만들어서 나온 것을 태양전지 모듈이라고 한다.

- 태양전지 모듈구성은 태양에너지를 손실 없이 흡수 가능한 저철분 유리, 외부 충격으로 부터 보호할 수 있는 백시트, 저 철분 유리와 백시트 사이에 태양전지를 삽입하고 접합가능하게 하는 EVA, 태양전지 셀 여러 개를 직렬, 병렬 조합하여 하나의 출력으로 보낼 수 있게 하는 정션박스로 구성되어 있다.

 

2. 종류

- 독립형 태양광 발전시스템 : 계통과 연계 할 수 없는 도서지역에 주로 설치되고, 전기를 저장할 수 있는 축전지 설비가 반드시 필요하다.

- 계통 연계형 태양광 발전시스템 : 계통과 연계 가능한 지역에 주로 설치되고, 전력을 부하에 즉시 인버터를 통해서 교류로 변환하여 공급하고 부족한 전력이나 남은 전력을 계통에 보내거나 받는 방식이다. 요금계산을 위해서는 전력량 입/출입을 측정하는 전력량계도 필요하다.

- 하이브리드 태양광 발전시스템 : 기상조건으로 태양광 발전을 못할 때를 대비하여 풍력발전이나 디젤발전과 병합하여 부족한 전력을 생산하는 방식이다. 

 

3. 특징

- 청정 발전방식 : 빛에너지를 전기에너지로 직접변환하여 화학변화를 필요로 하지 않아 공해가 없고, 가동 부분이 필요 없어 소음발생이 없다.

- 유지보수 용이, 무인운전 가능 : 고온, 고압 연소 부분이 없어 비교적 단순한 시스템이다.

- 적용성 용이 : 발전 시스템의 규모나 부하 종류에 따라 출력을 단순하게 직렬, 병렬 조합하여 대응가능하다.

 

4. 일사량

- 특정지역에 입사하는 태양에너지의 양을 말한다.

- 일조 : 태양에너지가 구름, 안개로 가려지지 않고 지표면에 도달하는 양을 말한다.

- 일조시간 : 일조가 지속되는 시간을 말한다. 해당 지역의 위도에 따라 다르다. 평균 6.2시간/day

-  일사율 : 일조시간과 가조시간의 비.

- 대한민국 평균 일사량은 3,040 Kcal/㎡·day, 양호지역(중서부 남해안, 태안반도, 안동, 영주), 그 다음(호남평야, 김해평야, 중부, 제주도, 서울, 경기도) 

 

5. 표준시험조건

1) 대기질량정수 (Air Mass) 

- 태양광이 우주를 가로질러 지구의 대기권에서의 태양 에너지 세기 : 1,367 W/㎡

- 태양광이 대기권을 통과하면서 반사되거나 흡수, 산란 손실되어 지표면에 도달하는 태양 에너지 세기 : 1,060 W/㎡

- 태양광이 대기권에서 손실이 가장 적게 지표면에 도달하는 구간, 즉 적도구간을 AM 1로 정의한다.

 

2) 일조강도

- 표준 시험조건에서 정하는 일조 강도는 1,000 W/㎡ 이다.

- AM 1.5일 때 일조강도는 1,060 W/㎡ 이다. 대한민국은 AM 1.4이다.

 

3) 기준온도

- 표준 시험조건에서 정하는 기준온도는 25 ℃이다.

- 태양광 모듈이 1 ℃  상승할 때마다 출력이 0.4% 감소한다.

 

6. 경사각

1) 정의

- 태양광 모듈과 지면이 이루는 각도이다.

- 최적의 각도는 태양광과 모듈이 수직일 때이다.

- 우리나라 최적 경사각은 35도이다. (중부지방 37도, 남부지방 35도)

- 그러나, 지구 자전축이 23.5도 기울어 있어 겨울 경사각은 55~60도, 여름 경사각은 10~13도에서 최대효율을 나타낸다.

 

7. 남중고도

1) 정의

- 태양이 정남 쪽에 위치하고 하루 중 가장 높은 고도에서의 태양과 지표면이 이루은 각이다.

- 여름에는 76.5도, 겨울에는 29.5도이다.

 

8. 방위각

- 우리나라는 북반구로 태양광 모듈 방향을 남쪽으로 하는 것이 원칙. 방위각 0도 ~ 30도.

- 우리나라 표준시는 동경 135도

- 서울 남중고도 시간 12시 32분, 부산 남중고도 시간 12시 24분.

 

9. 전기실

- 어레이 구성의 중심에 가깝고 배전에 편리한 장소

- 전원인출/ 인입이 편리한 장소

- 기기 반출입 지장이 없는 곳

- 장치증설/확장 여유 있는 곳

- 고온다습 피할 것.

- 부식성 가스, 먼지 많은 곳 피할 것.

- 침수 기타 재해 위험이 없을 것.

- 냉방, 환기시설 할 것.

- 쥐 등 설치류 침입 불가능할 것.

- 1차 측 전압이 22.9kV인 경우 보에서 바닥까지 4.5m 이상일 것.

- 창고, 사무실과 완전 방화 구획 있을 것.

- 출입문은 갑종/을종 방화물일 것.

- 배전반 벽 간격(전면 최소 1.5m, 측면 최소 1m, 후면 최소 1.6m)

- 전기실 내부 마감 먼지 발생 적을 것.

 

2023.01.15 - [교육] - 태양광 발전시스템 [2]

태양광 발전시스템 [2]

2023.01.15 - [교육] - 태양광 발전시스템 [3]

태양광 발전시스템 [3]