9-9. 타발전과비교 -...

A l t e r n a t e E n e r g y L a b .

*”태양열 발전, 미래 태양에너지의 주축 될까”,성낙환,

LG Business Insight(2009.9.16)

<표> 신재생에너지별 저장 가능성

<표> 각 에너지별 발전 규모와 단가

9-9. 타 발전과 비교


*”태양열 발전, 미래 태양에너지의 주축 될까”,성낙환,

LG Business Insight(2009.9.16)

<그림> 태양광/태양열 발전의 비용 구조(%)


<그림> 발전 단가 비교

*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23

9-10. 박막 태양전지


<그림> 태양광 발전 시스템 가격 분석




*Transparent conducting oxide : 투명전극*Indium-Tin Oxide : 산화인듐주석


*”태양광”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐

9-11. 태양전지/모듈 검사 항목 및 시험


*태양전지 검사 측정 항목- 효율(Efficiency) (IV measurement)- 저항(Resistivity) : 시트저항(Sheet Resistivity)

분로저항(Shunt Resistivity)- 양자효율(Quantum efficiency) ( LBIC))- 수명(Lifetime)- 웨이퍼 두께(Wafer thickness)

*” 태양광 모듈 효율 실증 테스트 시스템”,김응상

(National Instrument Korea), 2010세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스




*전류-전압 측정(IV measurement)

-전류-전압 특성 곡선 테스트(I-V curve test) : 일반적으로 다이오드, 트랜지스터 등의 특성을 구하기 위한 테스트.태양전지의 전력 생산 효율을 측정하기 위하여 수행.Fill Factor(FF)를 구하여 효율 비교.

-종류 : Forward Bias (Illuminated) TestReverse-Bias (Dark) Test




* Forward Bias (Illuminated) Test-자연광 또는 솔라시뮬레이터를 이용하여 빛을 조사하고 그에 따른 반응을측정(IEC 60904-1)

- 전압을 0V부터 시작하여 스윕하고 그때의 싱킹 전류를 측정-테스트로 얻어지는 값

․ 개방 전압 (Open Circuit Voltage ; VOC)․ 단락 전류 (Short Circuit Current ; ISC)․ 최대 전력 (Macimum Power ; PMAX)

- 최대 전력시 전류 (IMP)- 최대 전력시 전압 (VMP)

․ Fill Factor (FF)= 최대전력/이론전력)․ 분로저항(Shunt Resistance (RSH))․ 직렬전항(Series Resistance (RS))․ 최대 효율 (Maximum Efficiency ; ηMAX)

* Reverse-Bias (Dark) Test- 태양전지에 빛이 들어가지 않도록 차폐하여 측정- 이 경우 태양전지는 수동 다이오드와 같이 반응- 테스트로 얻어지는 값

․ 분로저항(Shunt Resistance (RSH))

․ 직렬전항(Series Resistance (RS))




-PV Module 인증시험(에너지기술연구원)


시험항목 판정기준

1. 구조의시험

1.1 외관검사셀, Glass, J-Box 프레임, 접지단자, 출력단자등 평가 (인융

규격 : IEC 61215)셀의깨짐이나, 기포, 박리, 접착등의

문제가없을것

1.2 구조 및 재료검사 제품사양및 도면평가(인용규격 : KS C 8531) 제품사양및 도면과일치할것

1.3 외형칫수및 무게검사칫수및 무게 검사

(인용규격 : KS C 8531)

- 횟수 120mm미만은±1.1mm- 횟수 315mm미만은±1.6mm- 횟수는 1000mm미만은±2.5mm- 횟수는 1000mm미만은±4.5mm- 무게는공칭무게의±5%이내일것

2. 기계적시험

2.1 내풍압시험바람, 눈 및 얼음에의한 하중에대한 기계적내구성시험

(인용규격 : KS C 8530, KS C 8531)

- 발전성능 : 시험전값의 95%이상일것- 절연저항 : 50MΩ 이상- 외관 : 두들어진이상이없고 표시는

판독할수 있을 것

2.2 강박 시험우박의충격에대한 태양전지모듈의기계적강도 시험(인용규

격 : KS C 8530, KS C 8531)

2.3 단자강도시험단자부분의부착, 배선 또는 사용중에가해지는외력에대한

강도시험(인용규격 : KS C 8530, KS C 8531)

2.4 비틀림시험태양전지모듈이지지체에부착될때의 기계적내구성시험(인

용규격 : KS C 8530, KS C 8531)




3. 전기적시험

3. 1 발전성능시험개방전압(Voc). 단락전류(Isc). 최대전압(Vm).

최대전류(Im). 최대출력(Fmax). 곡선율(FF).효율(Eff). (인용규격: IEC 60904-1)

-Voc, Isc, Vm, Im : 공칭값의 ± 3% 이내일 것-Fmax : 정격출력이상일것(이때출력 균일도는정격출력의± 3% 이내 일 것)

3. 2 절연저항시험출력단자와패널 또는접지단자사이의절연저항시험

(인용규격 : IEC 61215)50MΩ 이상일 것

3. 3 내전압시험출력단자를단락하고동 단자와프레임또는접지 단자간에

내전압시험 (인용규격 : KS C 8531)절연파괴등의 이상이없을 것

3. 4 충격전압시험출력단자를단락하고동 단자와프레임또는접지 단자간에

충격전압특성시험 (인용규격 : KS C 8531)플래시오버등의 이상이없을 것




4. 환경적시험

4. 1 온도사이클시험환경온도의불규칙한반복에서구조나재료간의열전도나

열팽창률에의한 스트레스의내구성시험(인용규격 : IEC 61215)

-발전성능 : 시험 전 값의 95% 이상일것

-절연저항 : 50MΩ 이상 일 것-외 관 : 두들어진이상이없고

표시는판독 할수 있을것

4. 2 온습도사이클시험고온, 고습, 영하의저온에서열 팽창률의차이나수분의침

입, 확산, 호흡작용등의 구조나재료의영향을시험(인용규격 : IEC 61215)

4. 3 내열성시험고온상태의열적 스트레스의영향과재료의내열성을시험

(인용규격 : KS C 8530)

4. 4 내습성시험고온, 고습에서의접합재료의밀착력등의적성시험

(인용규격 : IEC 61215)

4. 5 염수분무시험모듈의구성재료및 패키지의염무에대한 내구성시험

(인용규격 : KS C 8530)

4. 6 광조사시험(UV시험)

좌외선노출에서태양전지모듈재료의열화정도시험(인용규격 : IEC 61345)

4. 7 방수시험강우에노출되는경우의적성시험

(인용규격 : KS C 8530)

4. 8 열점 내구성시험태양전지셀의성능불균형, 크랙또는 국부적인그림자영향

에 의해 발생되는열점내구성실험(인용규격 : IEC 61215)





9-12. 태양전지 발전 시스템


가. 태양전지 배열나. 배열 접속반나. PCS다. 축전지라. 계통전환장치

*계통연계 : 전지 생산전기와 전력회사전기를 접속양쪽의 전기를 하용할 수 있도록 한 것

*역조류 : 전지 생산 잉여전기를 전력회사로 송전하는 것

*”신재생에너지공학”,장태익,정영관, 북스힐

*태양전지 발전 시스템의 구성


*태양전지 셀(cell) : 태양전지 발전 최소 단위(0.5V)*태양전지 모듈(module) : 태양전지 셀의 직병렬 연결 장치*태양전지 어레이(array) : 태양전지 모듈의 배열*PCS(Power Conditioning System) : 태양광 발전 직류전력을 교류전력로 변환하는 인버터 장치



* 태양전지 발전 시스템의 분류

-발전 용량 : 1, 3, 5, 10, 20, 30kW….

-추적장치(트래커)

-전력 매매 : 독립형계통연계


-태양광 추적 장치 별 시스템 분류

*” 태양광 발전 효율에 미치는 트랙커의 역할과 중요성”,

,D-Solartech, 2010 세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스

구분 고정형고정

가변형

수평 단축추적형

경사형

단축 추적형

양축

추적형

설치비용 100% 105% 110% 115% 120%

발전효율 100% 105% 115% 130% 140%

발전시간 3시간 3.5시간 4시간 4.2~4.5시간4.5시간 이

상

비 고계절별경사각조절

동~서

태양 추적

계절 별

남~북 조절

동~서 태양추적

동서남북태양 추적




특 징

•지역별 최적의 경사각으로 설치

•가대에 태양전지모듈을 고정시킴

•발전효율이 낮음

•시설 투자비 저렴

•부지면적이 적음

-고정형 구조물




특 징

•지역별 최적의 경사각으로 설치

•가대에 태양전지모듈을 고정시킴

•계절마다 변화하는 태양의 남중고도에 따라

구조물 경사각 변경하여 발전효율을 높임

•시설초기 투자비 저렴

-고정가변형 구조물




특 징

•남~북 각이 없고, 동-서로 태양을 추적

•프로그램, 광센서, GPS방식 등으로 태양 추적

•토지 경사도를 이용, 발전효율을 더 높일 수 있음

•토지 부동침하로 인한 모터의 끼임 현상 발생 가능성

-수평형 단축 트래커




특 징•동~서로 태양을 추적, 남북으로 계절에 따른 경사각변화

• 발전효율이 높음

•고정형 대비 초기 투자 비용이 높음

•투자회수 기간 짧음

•구동형태 : 엑츄에이터, 웜기어 타입

•각각 트랙커별로 태양을 추적하므로 부동침하의 영향이 없음

•편하중에 의한 끼임 현상이 없음

•발전시간 : 4.2~4.5시간

•고정형 대비 발전효율 : 130% 이상

•프로그램, 광센서, GPS방식 등으로 태양추적

-경사형 단축 트래커




특 징•동서남북으로 태양을 추적

• 발전효율이 가장 높음

•초기 투자 비용이 높음

•투자 회수 기간 짧음

•구동형태 : 엑츄에이터, 웜기어 타입

•각각 트랙커별로 태양을 추적하므로 부동침하의 영향이 없음

•편하중에 의한 끼임 현상이 없음

•발전시간 : 4.5시간 이상

•고정형 대비 발전효율 : 140% 이상

•프로그램, 광센서, GPS방식 등으로 태양추적

-양축 트래커




-태양광 추적 장치 별 비교




-지역별 일사량 및 최적 경사각




구 분 내 용

프로그램방식

일일 기상조건과 일출몰 시간을 계상하여 태양의 위치를 정확히 추적하여동~서고도에맞춰 자동으로추적 최적의일사량을받을수 있도록작동 통제실에서통제가가능 관리 및 유지비용이저렴 청명도가낮은경우라도추적이가능 소량의전력 생산이가능 원하는위치까지추적및 수정이가능. 풍속, 일사량등의정보에의해 원하는위치 및 대기가가능 안전모드시스템

GPS 방식 위성 GPS 신호로시간에따른 위치 제어

광센서방식

조도에따라태양광을추적 날씨 변화에민감하게작동 주변의 여건의 변화에 민감하게 작동하여 이물질이나 구름 등의영향으로추적의한계가있음. 황사 등의이물질에의해 오차가발생할수 있음 안전모드시스템(강풍 때 바람의 영향을 피하기 위해 모듈을 수평에가깝게자동또는 관리자모드로전환되는시스템)

-태양광 추적방식 종류


*전력변환장치 PCS(Power Conditioning System) :



*”최적 태양강발전 설비 구축을 위한 선택 및 고려사항”,김응상,

2010세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스

-전력 매매에 따른 분류 : 독립형계통연계


*시스템 분류

*”신재생에너지공학”,장태익,정영관, 북스힐


9-13. 태양전지 발전 시스템 설계

*” 태양광 발전 설계 및 효율적인 유지관리 방안”,

,이현화, 2010 세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스


*” 태양광 발전 설계 및 효율적인 유지관리 방안”,

,이현화, 2010 세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스

설계 기획

9-9. 타발전과비교 -...

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