태양광 에너지의 분류 및 구성 기기

목차

태양광 에너지란?
태양광 발전 시스템의 분류 및 구성 기기
태양광 발전 시스템의 구성 기기
태양광 에너지의 장점과 단점

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태양광 에너지란?

태양광 에너지는 태양으로부터 나오는 빛 에너지를 포착하여 전기나 열 에너지로 변환하는 재생 가능한 에너지입니다. 태양 전지판 또는 광전지를 사용하여 햇빛을 직접 전기로 변환하거나 태양열 집열기를 사용하여 뜨거운 물을 만드는 데 사용할 수 있습니다.

 

태양광 에너지(출처:한국에너지공단)

 

태양광 발전 시스템의 분류 및 구성 기기

1. 계통연계형(Grid-connected system)

발전된 전력을 전력망에 공급하는 방식입니다. 가정에서 사용하지 못하는 잉여 전력은 전력망에 판매할 수 있으며, 부족한 전력은 전력망으로부터 공급받습니다. 이 방식은 가장 일반적으로 사용되는 방식이며, 설치 비용이 비교적 저렴하고 안정적인 전력 공급이 가능하다는 장점이 있습니다.

 

2. 독립형 시스템(Off-grid system)

발전된 전력을 전력망에 연결하지 않고, 별도의 배터리를 사용하여 저장하는 방식입니다. 주로 전력망에 연결되지 않은 지역(등대, 인공위성, 중계소, 산간 등)에 사용됩니다. 

 

3. 하이브리드 시스템

하이브리드 시스템은 풍력발전과 다른 타 에너지와 결합된 방식을 의미합니다. 다른 에너지는 디젤 엔진, 가스 엔진 등이 있을 수 있습니다. 

 

태양광 발전 시스템의 구성 기기

1. 태양 전지 모듈

태양 전지 모듈은 태양에너지가 입사되어 전류를 생성시키는 곳입니다. 태양 전지는 단결정(효율 약 20% 이상), 다결정(약 15~20%), 비정질(약 10~15%) 실리콘 태양전지가 있습니다. 높은 효율성을 가진 태양 전지 모듈을 선택하면, 더 적은 면적에서 더 많은 전력을 생산할 수 있지만, 가격이 더 비싸 초기 투자 비용의 크게 소요될 수 있습니다. 

 

2. 인버터

인버터는 태양전지에서 생산된 직류전기(DC)를 교류전기(AC)로 바꾸는 기기입니다. 높은 효율성을 가진 인버터는 전력 손실을 줄여줄 수 있으며, 인버터는 작동 시 소음을 발생시킬 수 있으므로, 소음 수준이 낮은 제품을 선택하는 것이 좋습니다. 

 

3. 배터리 

배터리는 낮에 생산된 전기를 밤에 사용할 수 있도록 전기를 저장하고 관리하는 장치입니다. 납축전지가 가장 저렴하지만, 수명이 짧고 환경오염 우려가 있습니다. 반면에 리튬 이온 전지는 수명이 길고 안전하지만, 가격이 비쌉니다. 

 

4. 충전 컨트롤러

충전 컨트롤러는 배터리를 효율적으로 관리하는 장치입니다. PWM 충전 컨트롤러가 가장 기본적인 충전 컨트롤러이며, 저렴하지만 효율성이 낮습니다. 반면에 MPPT 충전 컨트롤러는 PWM 충전 컨트롤러보다 효율성이 높고, 배터리 충전 시간을 단축할 수 있습니다.

 

5. 모니터링 시스템

모니터링 시스템은 시스템의 상태를 파악하고 고장 및 이상을 진단하기 위한 장치 입니다. 

 

6. 접속함 

접속함은 태양전지 모듈에서 발생된 직류(DC) 전력을 모아 인버터로 전달하는 기기입니다. 방수 및 방진 기능이 있는 제품을 사용해야 합니다. 

 

7. 기타 보조 장치 

그 외에서 태양 전지 모듈을 지지하는 구조물, 태양 전지 모듈과 인터버 및 배터리를 연결하는 케이블 등이 있습니다. 

 

태양광 발전 장치의 구성요소

 

태양광 에너지의 장점과 단점

태양광 에너지의 장점

• 깨끗하고 지속 가능한 에너지원: 태양광 발전은 온실 가스를 배출하지 않아 환경에 영향을 미치지 않습니다. 또한 태양 에너지는 무한한 자원이기 때문에 오랫동안 사용할 수 있습니다.
• 에너지 비용 절감: 태양광 시스템을 설치하면 전기 요금을 절감할 수 있습니다. 또한 정부 보조금 및 세금 감면 혜택을 받을 수도 있습니다.
• 낮은 유지 관리 비용: 태양광 시스템은 움직이는 부품이 거의 없어 유지 관리가 매우 쉽습니다.
• 다양한 활용: 태양광 에너지는 가정, 사업장, 심지어 대규모 발전소에 전력을 공급하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 태양열 수조 시스템이나 태양열 건조 시스템과 같은 다른 용도로도 사용할 수 있습니다.

태양광 에너지의 단점

• 초기 설치 비용: 태양광 시스템의 초기 설치 비용이 다소 높을 수 있습니다.
• 효율성: 태양 전지판의 효율성은 낮고, 이는 태양 에너지의 양을 제한할 수 있습니다.
• 날씨에 따라 영향을 받음: 태양광 발전은 햇빛 양에 따라 달라지므로, 흐린 날이나 밤에는 발전량이 줄어듭니다.
• 토지 사용: 대규모 태양광 발전소를 설치하려면 많은 토지가 필요합니다. 

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