태양 에너지 시스템의 분류

전 세계적으로 사람들은 현재 에너지 요구 사항을 충족하기 위해 재생 가능한 에너지원을 사용하는 방향으로 움직이고 있습니다. 오늘날 세계에는 태양 에너지 시스템/기술이 대규모로 등장하고 사회에 구현된 사례가 많이 있습니다.- 최근 졸업한 대학생이나 가정이나 직장에서 태양광 기술을 활용하려는 개인은 정보에 입각한 구매 결정을 내리기 위해 존재하는 태양광 시스템 유형, 작동 방식, 장단점에 대한 교육을 받아야 합니다. 태양 에너지 시스템은 다음을 기준으로 세 가지 유형으로 분류될 수 있습니다. 1) 에너지가 출력되는 방식(기술); 2) 시스템이 전력망과 함께 어떻게 연결/작동하는지(구성) 3) 다른 유형의 시스템과 비교한 시스템의 크기. 이 기사의 목적은 태양 에너지 기술 시스템을 세 가지 범주로 분류하는 방법에 대한 몇 가지 예를 제공하고 각 범주에 대한 자세한 설명을 제공하는 것입니다.

태양 에너지 시스템의 가장 기본적인 분류는 태양 에너지를 사용하여 사물에 전력을 공급하는 방법을 기반으로 합니다. 이를 수행하는 방법은 두 가지뿐입니다. 태양광 발전(PV)을 사용하거나 집중 태양열 발전(CSP)을 사용하는 것입니다. 그리고 열(또는 열{1}}생산) 에너지(난방)의 출력을 생성하는 태양열 시스템이 있습니다.

태양광(PV) 시스템

태양 에너지 발전 용도의 가장 일반적인 유형은 태양광 발전 시스템입니다. 광기전 효과의 도움으로 현대의 광기전 시스템은 업계 표준인 반도체(가장 일반적으로 실리콘)를 사용하여 태양 복사를 전기 에너지로 변환합니다. 반도체는 두 가지 다른 방향으로 흐르는 교류와는 반대로 전자 흐름을 이동시켜 직접 전류를 생성하는 태양 광선에 의해 '여기'됩니다. 대부분의 가정과 직장에서는 이를 직류(DC)라고 합니다. 대부분의 가정과 직장에 적용하기 위해서는 셀의 직류(DC)를 교류(AC)로 변환하는 인버터가 필요하다. 광전지 시스템의 다양성과 확장성을 고려하여 현대 상업용 패널은 최대 30%의 효율성을 달성하도록 설계되었습니다. 이러한 시스템은 옥상에 있는 태양광 패널 몇 개만큼 작을 수도 있고 대규모 유틸리티-규모의 태양광 에너지 농장만큼 클 수도 있습니다.

집광형 태양광 발전(CSP) 시스템

CSP(집중형 태양광 발전) 프로세스​​는 거울 및/또는 렌즈를 사용하여 넓은 영역에 걸쳐 집중된 태양 에너지를 수집하고, 이러한 렌즈와 거울을 사용하여 넓은 영역에서 더 작은 영역(예: 수신기 타워 또는 튜브)으로 에너지를 집중시킵니다. 집중된 태양 에너지는 평면 거울(또는 렌즈)의 표면을 가열하여 열 전달 유체(나 자신, 용융염, 기름 등)를 가열하는 데 사용할 수 있는 열을 생성합니다. 열은 열 전달 유체의 열이 증기를 생성하는 데 사용될 때까지 열 전달 유체에 저장되며, 이 증기는 전기를 생성하기 위해 연결된 터빈을 회전시키는 데 사용됩니다. CSP 기술의 최대 열 효율은 약 35%로 추산되는데, 이는 일몰 후 전력을 공급할 수 있는 열에너지 저장 요소를 보유할 수 있기 때문에 다른 형태의 발전에 비해 매우 뛰어난 것입니다. 일반적으로 CSP 시스템은 범위와 복잡성이 큽니다. 따라서 사막과 같이 직사광선이 많이 들어오는 지역에 위치한 대규모{5}}그리드 애플리케이션에 주로 적합합니다.

태양열(난방) 시스템

CSP와 달리 태양열 기술은 (CSP처럼) 전기를 생산하는 대신 실제 사용을 위해 "열"(열) 에너지를 포착합니다. 이러한 기술이 일반적으로 사용되는 예로는 가정용 온수 난방(예: 샤워기) 및 수영장 난방이 있습니다. 태양열 시스템은 일반적으로 CSP 시스템에 비해 특정 난방 요구 사항을 충족하는 데 있어 덜 복잡하고 비용 효율적입니다.

설치자 또는 주택 소유자의 관점에서 볼 때 PV 시스템의 가장 실용적인 분류는 전기 구성 및 배전망과의 관계를 기반으로 합니다. 세 가지 주요 유형이 있습니다: 그리드-결합(온-그리드), 오프-그리드(독립형), 하이브리드 시스템.

온-그리드(그리드-연결) 시스템
온{0}}그리드 시스템은 공공 전력망에 직접 연결되며 전 세계적으로 가장 일반적인 주거용 및 상업용 설치 유형입니다.

작동 방식:태양광 패널은 낮 동안 전기를 생산합니다. 이 전력은 건물의 부하를 구동하는 데 사용됩니다. 시스템이 필요한 것보다 더 많은 전력을 생산하는 경우 초과분은 배전망으로 다시 공급됩니다. 밤이나 생산량이 적은 기간에는 건물이 전력망에서 전력을 끌어옵니다.

주요 구성 요소:이러한 시스템에는 배터리 뱅크가 필요하지 않습니다. 그리드 자체는 초과 에너지를 위한 가상 저장 시스템 역할을 합니다.

장점:가장 비용 효율적이고{0}}배터리가 부족하여 설치가 간단합니다. 또한 주택 소유자가 그리드에 공급하는 초과 전력에 대해 크레딧을 받는 순 계량도 가능합니다.

불리:가장 큰 단점은 전력망 정전 시 안전상의 이유로(라인 작업자에게 전기가 역공급되는 것을 방지하기 위해) 시스템이 종료된다는 것입니다. 즉, 백업 전력을 제공할 수 없습니다.

오프-그리드(독립형) 시스템

오프{0}}그리드 시스템은 전력망과 독립적으로 작동합니다. 실용적인 그리드 연결이 없거나 그리드 연결 비용이 너무 많이 드는 원격 지역에서 사용하기에 이상적입니다.

작업:태양광 패널은 밤 동안 또는 날씨가 맑지 않을 때 사용할 수 있도록 배터리 뱅크를 충전합니다. 인버터는 배터리에서 생산된 직류를 가정에서 사용하는 교류로 변환하는 게이트웨이 역할을 합니다.

핵심 기능:재충전할 필요 없이 며칠 동안 독립형 시스템을 지원할 수 있을 만큼 충분한 전력을 제공할 수 있는 배터리 뱅크는 독립형 시스템-의 주요 특징입니다. 기상 조건으로 인해 재충전이 불가능할 경우를 대비해 많은 독립형 주택에는-오랜 시간 동안 충분한 전력을 공급할 수 있는 백업 발전기가 있습니다.

장점:전력망으로부터 완전히 독립적으로 생활하고 전력망으로부터 전기를 공급받지 못하는 외딴 지역에서 전기에 접근할 수 있습니다.

단점:이러한 시스템은 배터리 비용으로 인해 훨씬 ​​더 비쌉니다. 또한 배터리 고갈을 방지하려면 사용자가 더욱 복잡한 설계와 부지런한 에너지 관리가 필요합니다.

하이브리드 시스템
하이브리드 시스템은 온-그리드 및 오프 그리드-기술의 최고의 요소를 결합합니다.

하이브리드 시스템이란 무엇입니까?하이브리드 시스템은 그리드 연결 시스템과 마찬가지로 유틸리티 그리드에 연결되지만{0}}시스템에 배터리 뱅크도 포함되어 있습니다. 생산된 태양 에너지는 먼저 가정의 전기 부하에 전력을 공급한 다음 배터리를 충전하는 데 사용됩니다. 배터리가 완전히 충전된 후에만 생산된 남은 태양 에너지가 전력망으로 다시 전송됩니다. 그리드 중단으로 인한 정전 동안 하이브리드 시스템은 그리드에서 자체적으로 분리되어 배터리 뱅크와 태양광 패널을 통해 가정에 전력을 계속 공급할 수 있는 기능을 갖추고 있습니다.

하이브리드 시스템의 주요 구성 요소:하이브리드 인버터 또는 배터리 컨트롤러와 쌍을 이루는 인버터 - 이 구성 요소는 하이브리드 시스템의 다양한 구성 요소를 제어합니다.

하이브리드 시스템의 장점:백업 전력 신뢰성, 최대 전력 요금에 사용할 수 있도록 자체 생성 에너지를 절약하는 기능,-전력망이 없는 애플리케이션에 비해 배터리 뱅크가 더 작을 가능성-

하이브리드 시스템의 단점:추가 배터리 비용으로 인해 전체 비용이 표준 그리드 연결 시스템보다 더 높습니다.-

시스템 유형 외에도 태양광 설비는 크기와 제공되는 전기 부하와의 관계에 따라 분류됩니다.

분산 발전(DG): 소비 지점에 가장 가까운 곳에 위치한 소규모 시스템입니다. 주거용 옥상의 시스템과 상업용 건물의 시스템 대부분이 이 범주에 속합니다. 일반적으로 저전압 배전망에 통합되어 소비자가 전기 요금을 절약할 수 있습니다.

중앙집중식 발전(공익사업-규모): 이는 일반적으로 수백 에이커에 걸쳐 분산되어 있는 대규모 태양광 발전소로, 전기를 생산한 후 고전압 송전선을 통해 멀리 있는-최종 사용자에게-공급됩니다. 대규모-태양광 발전소와 CSP 발전소가 모두 이 범주에 속합니다. 전반적으로 태양 에너지 시스템의 분류는 복잡합니다. 관련 기술(PV 대 CSP), 운영 구성(온-그리드, 오프-그리드 또는 하이브리드) 또는 배포 정도에 따라 분류되든 각 분류는 전 세계 에너지 시스템에서 중요한 기능을 갖습니다. 이러한 차이점을 아는 것이 태양 에너지 활용을 목표로 하는 사람들의 기초입니다.