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[태양광발전 정보]
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소규모 태양광 발전 기초 이해
Date : 2009-07-24
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소규모 태양광 발전의 이해

태양광 전지는 무한한 에너지인 태양열을 이용하여 전기를 만드는 친환경 발전시스템이다.
태양광 전지는 일반기계와 달리 지속적인 유지보수를 할 필요가 없고 내구성이 우수하여 오랜 수명을 가진 우수한 발전시스템이다. 다만 아직까지 태양열 전지판이 다소 비싼 것이 흠으로 지적되고 있으나 가격 또한 지속적으로 내려오고 있다.

소규모 태양광 발전의 경우 일반전기가 들어가지 않는 산간벽지나 야외에서의 활동 경우, 또는 무인으로 운용하는 기기의 경우에도 유용하게 전기를 사용할 수 있게 해주는 아주 중요한 역할을 한다.

우리나라에서도 지금까지 농촌등에서 태양열을 이용한 온수 보급시스템이 많이 보급되기도 하고, 기업규모로 대규모 태양열 발전단지는 곳곳에 만들어지고 있지만, 소규모 개인들을 위한 태양광 발전을 위한 시스템은 등한시 되어 왔다.

이 글은 태양광에 관심을 가진 개인들을 위하여 기초적인 이해를 돕고자 작성된 것이다.


태양광 발전의 시스템 구성요소

태양광 전지판(solar panel)을 이용하는 태양광 발전시스템은 4가지 주요 요소로 구성된다.

이 4가지는 태양광 판, 콘트롤러, 배터리 그리고 인버터이다.

태양광 전지판은 태양열전기 발전시스템의 핵심으로 배터리에 전기를 충전하는 역할을 한다.
여러 개의 태양열 모듈을 연결하면 태양열 연결판이 만들어지고 보다 많은 전기를 만들어 낼수 있다.

콘트롤러는 재생 에너지 시스템에서 만들어지는 볼트(Voltage) 를 조절하는 중요한 요소이다. 이는 배터리가 과충전이나 저충전되는 것을 방지해주고 배터리 수명을 최대한 유지시키게 해준다. 그리고 배터리는 태양열 판에 의해 만들어진 전기 에너지를 저장하는 역할을 한다. 원칙적으로 태양열 전기는 배터리를 통하지 않으면 기기를 손상시키는 과 볼트를 만들어 낸다.

배터리는 전기를 필요한 시기에 사용할 수 있도록 에너지를 공급해주는 역할을 한다.

마지막으로 중요한 요소는 인버터(Inverter)이다. 인버터는 배터리에 저장된 DC 전기 에너지를 변환시켜 일반 가정에 사용하는 AC 전기( 직류 전기)로 만들어 주는 역할을 한다.


1. 태양광 전지판 (Solar Panel)
태양광 전지판은 표면에 빛이 닿으면 전기가 발생하여 전류가 흐르도록 하는 특성을 이용한 것으로 태양열을 전기를 만들어주는 역할을 한다. 하지만 만든 전기를 저장하는 기능은 없다. 그러므로 반드시 전기를 저장해주는 장치가 필요하다. 이 장치로는 축전지 즉 배터리가 필요하게 된다.
일반적으로 태양광 전지판은 내구성이 우수해 수명이 보통 20년 정도는 된다.
맑은 날씨의 경우 1평방미터당 약 1KW 의 전기가 전지판에 들어노는데 이를 전기로 만들어내는 효율은 전지판에 따라 다르지만 약 10-15% 정도의 전기를 만들 수 있다.
즉 가로 세로 1 미터의 전지판의 경우 대략 시간당 100-150 W 의 전기를 만들어 낼 수 있다고 보면 된다.
자기에게 필요한 전기량을 만들기 위해서는 어느 정도 크기의 태양열 전지판을 가져야 하는지 가늠해 볼 수 있다.

우리나라의 경우 평균적으로 유효한 태양열 사용시간은 하루에 3-4시간 정도로 보면 된다
가로세로 1미터의 전지판을 가지고 있으면 하루에 300-450W 정도의 전기를 만들어 낼 수 있다고 보면 된다.
그리고 야간의 경우는 태양이 없으므로 발전은 이루어지지 않으며, 흐린 날씨나 어두운 하늘의 경우도 거의 발전이 이루어지지 않는다.

원하는 규모의 전기를 얻기 위해서는 태양열 전지판을 여러 개 병렬로 연결하여 원하는 규모의 전기를 만들 수 있도록 해야 한다.



2. 충전 콘트롤러( Charge Controller)

콘트롤러는 태양광 전지판에 의해 만들어지는 전기의 볼트를 조절해주는 중요한 장치이다. 콘트롤러의 기능은 전기가 과충전되거나 저충전되는 것을 방지해주며,
또한 배터리의 수명을 최대로 유지시키도록 해준다.


3. 배터리

배터리는 태양광 전지판이 만들어내는 전기를 저장하여 사용할 수 있도록 해주는 기능을 한다. 배터리는 전기를 DC (직류전기) 로 저장하며 보통 12V, 24V, 48V 의 축전지를 주로 사용한다.
배터리를 선택할때는 태양광전지의 최대 동작시 전류가 5A (암페어) 라면 50-100 A( 암페어) 정도의 배터리를 사용해야 한다.
사용하는 전기 기기가 12V 를 사용하는 기기라면 태양광 전지판, 콘트롤러, 배터리 3가지만 있으면 된다.
그러나 가정에서 사용하는 AC 전기 기기를 사용하려면 여기에 인버터를 추가해야 한다.



4. 인버터(Inverter)

인버터는 DC 전기를 AC 전기로 만들어주는 장치이다.
사용하는 기기가 일반전기를 사용한다면 배터리에 인버터를 연결 시켜 주어야 한다.
인버터는 방출되는 전기의 질과 와트(Watt) 에 의해 구분된다.
예를 들면 50와트짜리 인버터는 12V 자동차 플러그에서 노트북 컴퓨터를 연결하여 사용할수 있고, 1000-4000 와트 정도이면 일반 가정에서 사용하는 전기기기를 사용할 수 있다.
컴퓨터나 TV 등을 사용할 경우에는 기기에 표시된 와트수를 확인한 후 기기에 맞는 인버터를 사용하면 된다.



기타 관련부품:
4가지 기본 부품이외에 연결전선, 절연장치, 회로 차단기, 휴즈등이 완전한 시스템을 구성하기 위해 필요한 부품들이다.





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