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태양광시스템 자료입니다. 평가A+최고예요

제목태양광 발전 시스템학과 / 반학 번제출일이 름【그림 1】 포스코건설이 2007년 국내 최초로 건설한 영암 태양광발전소 모습 태양광 발전(solar photovoltatic power generation)태양광발전은 태양으로부터의 빛에너지를 직접 전기에너지로 바꾸어주는 발전방식이다. 이러한 태양광발전의 핵심은 일반적으로 pn접합구조를 가진 태양전지(solar cell)로서 외부로부터 광자(photon)가 태양전지의 내부로 흡수되면 광자가 지닌 에너지에 의해 태양전지 내부에서 전자(electron)와 정공(hole)의 쌍(e-h pair)이 생성된다. 생성된 전자-정공 쌍은 pn접합에서 발생한 전기장에 의해 전자는 n형 반도체로 이동하고 정공은 p형 반도체로 이동해서 각각의 표면에 있는 전극에서 수집된다. 각각의 전극에서 수집된 전하(charge)는 외부 회로에 부하가 연결된 경우, 부하에 흐르는 전류로서 부하를 동작시키는 에너지의 원천이 된다.1. WHY? 태양광?최근 국내에 태양광발전시스템의 관심이 많아지면서 그 시설이 정부 및 각 자치단체는 물론 개인 주택과 대규모 발전사업자까지 급격히 늘어나고 있는 실정이다. 인류는 지구가 만들어낸 속도보다 약 40배나 빠르게 자원을 고갈시키고 있고 그 중 가장 심각한 문제는 지구 온난화 문제인데, 1990년대 베럴당 20달러하던 원유가격이 현재는 60달러를 육박하고 있어 자원의 고갈이 심각한 상태에 이르고 있다. 그러므로 지구 온난화 문제에 대한 심각성을 인식한 전 세계는 1992년 EU에서 UN상경회의에 정식제안 했고, 1997년 교토의정서가 탄생하기에 이르렀으며 2005년 2월 발효된 교토의정서는 1990년을 기준으로 이산화탄소 배출량을 평균 5.2[%] 감축하도록 하고 있다. 만약 이산화탄소를 줄이지 못하면 감축한 단체나 국가에서 돈을 주고 배출권을 사야한다.2008년부터는 전세계가 이산화탄소 배출권을 주식이나 펀드처럼 사고팔아야 하는데 배출권 시장은 2002년영국에서 처음 개설하여 유럽 전 지역으로 개설해 나가설치되는 것으로, 축전지가 가득 충전되었을 때 태양전지로부터 전기가 축전지로 더 이상 오지 들어오지 못하도록 막거나 축전지로부터 모듈 쪽으로 전기가 방전되는 것을 방지하는 작용을 한다. 이로써 축전지의 수명을 가능한 한 오래 유지시키는 역할을 한다. 독립형시스템에서는 축전지가 전체 설비비용 중에서 차지하는 비율이 20-30%에 달하기 때문에 적절한 전력조정 장치를 설치하여 축전지의 수명을 늘리는 것이 매우 중요하다. 독립형태양광 발전기에서 가장 취약한 부분이 전기를 저장하는 축전지이다. 축전지는 비쌀 뿐만 아니라 자리도 아주 많이 차지한다. 게다가 축전지의 수명이 길지 않다는 점도 문제다.일반적으로 사용되는 납축전지는 아무리 조심스럽게 사용해도 5년을 쓰기가 어렵다. 다른 축전지는 수명이 더 길지만 가격이 훨씬 비싸기 때문에, 이것을 사용하면 설치비가 크게 높아진다.【그림 6】 인버터 다. 인버터계통연계형 태양광 발전기는 모듈에서 생산된 전기를 전선망을 통해서 전력공급회사로 보낼 수 있게 설계된 것을 말한다. 이 경우 태양전기 생산자는 보통 자신이 쓰고 남은 전기를 전선망으로 보내고, 태양전기로 자기에게 필요한 전기를 충당하지 못할 때는 전선망으로부터 전기를 공급받게 된다. 이 시스템에서는 전기가 남을 때는 내보내고 모자랄 때는 전기를 받을 수 있기 때문에, 독립형과 달리 전기 저장장치가 필요없게 되고, 이에 따라 비용도 적게 든다. 주요 구성장치는 태양광 발전기와 생산된 전기를 전선망으로 보내는 역송전장치(인버터)이다. 발전기에서 생산된 직류의 태양전기는 우선 계통연계형 인버터로 들어가고 그곳에서 전선망에 맞는 교류로 변환된다. 그후 이 전기는 가정에서 전기를 쓸 경우에는 가정에 설비되어 있는 전선을 통해 일부 또는 전부가 자체 소비되고, 그렇지 않은 경우에는 전선망으로 보내진다. 이때 역송전된 전기와 전기회사로부터 공급받은 전기를 계산하기 위해 두 개의 계량기가 설치된다. 계통연계형 시스템은 독립형에 비해 여러가지 설비가 필요없게 되고 따라서 유지비가 적게P층을 나타낸다. P층과 N층을 붙이게 되면 접합 부분에서 N층에는 플러스, P층에서는 마이너스 성질을 가지게 된다. 이 때 아래층에 있는 전자는 위층으로 넘어가게 되고 위층에 있는 정공은 아래층으로 규칙성 있게 넘어가게 된다. 이러한 과정을 거쳐 N층에는 움직일 수 있는 전자만 모이고, P층에는 정공만 모이게 되는데, 이를 회로로 연결하면 전기에너지로 바뀌게 된다.4. 태양광 발전 시스템 종류태양광발전 시스템은 일반적으로 상용전력으로부터 독립된 형태로 이용되는 독립형 시스템(stand-alone 또는 off-grid system)과 상용 전력계통에 연계되는 계통연계형 시스템(utility interactive system 또는 grid connected system)으로 대별된다. 독립형 태양광 시스템은 독립된 전원으로 이용되는 태양광발전 시스템으로서 상용 계통 전력의 공급이 어려운 원격지나 특별한 사정으로 전력 계통과는 독립적인 전원이 필요할 경우에 주로 이용되며, 주로 수익을 위한 상업적인 적력의 공급을 목적으로 하지 않고 비교적 적은 규모의 전원이 요구되는 경우에 주로 채택된다. 반면에 계통연계형 태양광 발전시스템은 규모의 크고 작음과 관계없이 주택용이나 건물형 및 대규모 상업용 발전소에 이르기 까지 다양하게 적용되고 있는 실정이다. 특히 요즘은 건자재일체형 태양전지 모듈(BIPV , Building Integrated Photovoltaic Modules)의 개발로 도심지의 빌딩등 건물에 계통 연계형 태양광 시스템의 응용이 활발히 진행되고 있다.【그림 12】실리콘 태양전지 구조가. 독립형 태양광 시스템【그림 13】직류 모터 구동용ㄱ. 직류 모터 구동용(기본 시스템)이 방식은 태양전지와 DC 모터만으로 구성된 방식으로 해가 떠 있을 때만 발전하는 방식으로 사막지역의 식수공급용 펌핑 시스템, 태양광 분수, 충전시스템 및 배기팬 등에 사용되며, 축전지를 설치하지 않고 해가 떠 있을 때만 전원을 공급하는 시스템이다.【그림 14】DC 전원 전용 공급 시스템ㄴ.1)건물 상부외피 요소지붕 위에 태양광 발전 시스템을 설치하는 방법은 건물의 구조 및 재료에 관계없이 독립적으태양광 발전을 설치할 수 있고, 태양전지를 경사지게 설치하기 때문에 일사 획득이 용이 하므로 최대 발전 효율을 나타낼 수 있다. 또한 신축 건축물이든 기존 건물이든 어디에도 사용될 수 있는 장점을 갖고 있고, 특히, 신축 또는 개축시 Skylight방식으로 적용을 할 경우에는 자연채광을 통해 전기에너지 감소까지도 기대할 수 있다.2) 건물 입면 요소건물의 입면에 태양전지를 설치하는 경우에는 태양광을 수직으로 받게 되므로 비교적 효율이 떨어지나, 수직벽을 이용하기 때문에 건물 부지를 최대한도로 이용할 수 있고, 내부 공간도 기존건물과 같이 효율적으로 이용할 수 있는 방식이다. 또한 기존의 수직벽면에 미적인 파사드를 제공하기 위해 다양한 사이즈, 형태, 패턴과 색상의 태양전지모듈을 추가할 수 있으며, 태양전지모듈을 다양한 기능의 건물재료로써 적용할 수 있다.【그림 21】건물 입면 요소로서의 적용기법【그림 22】차양/채광 요소로서의 적용기법 3)차양/채광 요소채광을 위한 요소로서 적용할 경우, 전력발전 및 빛 조절 기능 이외에도 건물의 이미지를 향상시키는 디자인적인 요소로서 역할까지 기대할 수 있다. 적용 기법으로는 셀 자체에 아주 미세한 구멍을 만들어 빛이 투과할 수 있는 모듈을 제작하여 사용하는 방법과, 셀 사이에 일정한 간격을 두어 모듈을 제작하는 두 가지 방법이 사용된다. 최근 사무실이나 공공건물 등 큰 규모의 건물에 유리소재의 사용하는 예가 많아지고 있어 매우 유용하게 될 수 있는 기법이다. 그러나 이것은 전력 발전이라는 본래의 기능을 떨어뜨릴 수 있으므로, 유리 및 태양전지, 전기 특성을 잘 고려하여 디자인해야 한다. 또한 태양전지는 과도한 직사광선의 유입을 막고 재실자로 하여금 불쾌감을 유발하는 현상 등을 방지하기 위해 사용되는 차양 요소로 사용되기도 한다.ㄹ. 건물적용 태양광 시스템의 장단점건물 적용 태양광발전 시스템의 장점건물 적용 태양광발전 생겨날 것으로 전망하고 있습니다. 또한 세계 태양광 시장을 주도하고 있는 국가 중 하나인 일본은 신재생에너지 예산 중 90% 이상을 태양광산업에 투자하면서 설치량이 11GW를 기록하며 사상 최고치를 경신하기도 했다.【그림 34】중국 태양광 시장 현황 중국 및 인도는 국가 면적을 비롯한 규모면에서 성장성이 가장 유망한 시장으로 주목 받고 있는데요, 특히 중국의 경우 석탄 과다 사용 및 이산화탄소 배출로 인한 환경오염이 심각해지면서 정부에서 신재생에너지 보급을 주도하고 있으며 그 중에서도 태양광 프로젝트 개발을 위한 클라우드 펀딩 및 은행 대출 상품이 출시될 정도로 태양광발전 사업이 지속적으로 발전해 나가는 추세입니다. 이러한 추세 속에 세계 태양광 전망치 상향에 영향을 끼칠 정도로 중국 태양광 시장의 규모 또한 점점 커져가고 있습니다. 2015년 중국 태양광시장은 전년대비 55% 증가한 18.3GW가 설치되었으며 올해 역시 수요 호조에 힘입어 21GW가 설치될 전망이라고 한다.다만 태양광에너지 사업 확대를 위해 무분별한 증설로 인해 가격폭락 및 기업들의 도산으로 인한 금융부실과 같은 부작용 등이 생겨나면서 중국내에서도 양적확장보다는 질 적 확장의 필요하다는 목소리가 높아지고 있으며, 선도기업들을 중심으로 산업을 재편해 수익성을 높이려는 계획을 세우고 있다.특히 최근 워런 버핏을 비롯한 애플, 구글, 소프트뱅크와 같이 태양광과 큰 관련이 없어 보이는 글로벌 대기업들도 태양광에너지 시장에 뛰어들면서 태양광 시장이 다변화 될 것으로 전망하고 있습니다. 특히 이러한 대기업들이 태양광에너지에 투자하는 이유로는 데이터센터를 비롯한 자사의 핵심 사업 설비들이 막대한 전력을 소비하기 때문에 태양광발전을 통한 필요 전력 조달을 목표로 하고 있으며 나아가 해당 기술의 발전 등을 통해 수익을 창출하기 위함이라고 전문가들은 분석하였다.다. 국내 태양광 시스템 향후 전망한국에너지관리공단의 신재생에너지센터는 해마다 를 발간한다. 지난해 백서를 보면 우리나라 태양에너지 기술적 잠재량은 체 스

공학/기술| 2018.01.23| 15페이지| 1,000원| 조회(353)

태양광, 태양광시스템, 발전 시스템

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