태양광 발전 시스템의 기초, 원리, 구성, 장단점

태양광 발전은 친환경성, 저렴한 발전비용 등으로 각광을 받고 있는 재생 에너지입니다. 화석에너지 고갈과 환경 오염등의 해결방안으로 떠오르는 발전 방법입니다. 이 글은 태양광 발전의 기본 원리와 작동방식, 적용시 이점을 설명하고자 합니다. 

1. 태양광 발전의 원리

태양광 발전의 원리는 광전효과(Photocoltaic Effect)에서 부터 출발 합니다. 광전효과는 특정 금속 물질이 빛에 노출되면 전자가 방출되는 현상을 말하는데, 이 광전 효과를 이용하여 생성되는 전자를 전기로 변환하는 것이 태양광 발전입니다.

 

태양광 발전의 기본 원리는 아래와 같이 설명할 수 있습니다.

 

1) 태양빛이 태양전지에 흡수되면 광전효과가 일어나면서 태양전지내에서 전자와 정공이 생성됩니다.

 

2) 원래라면 생성된 전자와 정공은 자유롭게 움직이다 소멸하게 되지만, 반도체 등을 통하여 전자가 이동할 수 있도록 길을 만들어 주게 됩니다. 이 흐름이 전기의 흐름이며 곧 전류가 발생하게 되는 것입니다.

 

3) 태양전지에 발생된 전기는 직류 전기로 인버터를 통하여 교류로 변환하게 되고 우리가 사용할 수 있게 됩니다.

 

2. 태양광 발전 시스템의 구성

태양광 발전 시스템은 태양광 패널, 인버터, 배터리, 충전 컨트롤러 및 배선을 포함하여 여러가지 요소로 구성됩니다. 

 

1) 태양 전지 패널

태양광 패널은 태양광 발전 시스템의 가장 중요한 구성 요소입니다. 태양광을 전기로 변환하는 역할을 하고 있으며, 사용자의 요구에 따라 다양한 크기와 구성으로 만들어 집니다. 보통 옥상 , 벽 또는 야외에 설치가 됩니다.

 

2) 인버터 

인버터는 태양광 패널에서 생성된 직류(DC)전기를 가전제품 및 장치에 전원을 공급할 수 있는 AC전기로 변환하는데 사용됩니다. 인버터는 태양광 발전 시스템의 크기 및 용량에 따라 선정하게 됩니다.

 

3) 배터리 

배터리는 태양광 패널에서 생성된 전기를 저장하는 데 사용됩니다. 계통에 연결되지 않은 태양광 발전시스템의 경우 필수 구성 요소 입니다. 저장된 전기는 야간이나 햇빛이 없는 시간에 사용할 수 있으며 각 구성요소들의 크기와 용량에 따라 선정하게 됩니다.

 

4) 충전 컨트롤러

충전 컨트롤러는 태양광 패널과 배터리 사이의 전기 흐름을 조절하는데 사용됩니다. 배터리가 손상될 수 있는 과충전을  방지하는 역할을 하게 됩니다.

 

5) 배선

배선은 태양광 발전시스템의 각 구성요소를 연결하는데 사용됩니다. 시스템이 올바르고 안전하게 작동하려면 각 구성요소들의 크기 및 용량등을 감안하여 선정되어야 합니다.

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3. 태양광 발전의 장단점

 

1) 태양광 발전의 장점

- 태양광 발전은 온실 가스나 기타 유해한 오염물질을 배출하지 않는 깨끗하고 재생 가능한 에너지원입니다.

- 태양광 발전 시스템은 최초 설치시 비용이 발생하게 되지만 장기적으로는 에너지 생산 비용을 줄일 수 있습니다.

- 태양광 발전 시스템은 장소에 구애 받지 않아 전기가 들어오지 않는 산골 또는 오지에도 설치 가능합니다.

- 유지보수의 편의성 : 태양광 발전 시스템은 유지 보수가 거의 필요하지 않습니다.

 

2) 태양광 발전의 단점

- 태양광 발전은 해가 있는 동안에만 전기를 생산 할 수 있습니다. 밤 또는 흐린날에는 전기를 생산하지 못할 수 있습니다.

- 태양광 발전은 화력발전 또는 원자력 발전 등에 비해 아직은 발전 효율이 낮아 대체하여 사용하기는 힘든 현실입니다.

- 태양광 발전을 설치 위한 면적을 확보하는 과정에서 산림 훼손 문제 및 개발로 인한 생태계에 악영향을 줄수 있습니다.

 

 

태양광발전설비의 역전력계전기 설치에 대하여

 

001_전력구입계약(PPA)_태양광발전의 개념