태양광발전이 재생에너지 발전에서 선두적인 위치를 차지할 수 있는 이유는 무엇입니까?

소비자, 산업계, 정부 모두 재생에너지 사용을 늘리기 위한 조치를 취하고 있습니다.이는 발전 및 배전 시스템을 중앙 집중식 허브 앤 스포크 아키텍처에서 보다 그리드 기반의 지역화된 발전 및 소비로 추진하고 스마트 그리드 상호 연결을 통해 안정적인 수급을 추진하고 있습니다.

국제에너지기구(IEA)의 2019년 10월 연료 보고서에 따르면,2024년까지 재생에너지 발전량이 50% 증가할 것입니다..

이는 전 세계 재생에너지 발전용량이 현재 미국의 설비용량과 맞먹는 1200GW 증가한다는 의미다.보고서는 재생에너지 발전량 증가의 60%가 태양광발전 장비 형태가 될 것으로 예측했다.

보고서는 또한 소비자, 상업용 건물 및 산업 시설이 스스로 전기를 생산하기 시작함에 따라 분산형 태양광 발전 시스템의 중요성을 강조합니다.2024년까지 분산형 태양광 발전량은 500GW 이상으로 두 배 이상 증가할 것으로 예상됩니다.이는 다음을 의미합니다.분산형 태양광 발전은 태양광 발전 전체 성장의 거의 절반을 차지할 것입니다..

태양광의 이점

태양광발전이 신재생에너지 발전 성장에 왜 그렇게 선도적인 위치를 차지하고 있는가?

한 가지 분명한 이유는 태양이 우리 모두를 비추기 때문에 그 에너지가 널리 사용된다는 것입니다.이를 통해 발전량을 전력 소비량에 더 가깝게 만들고 오프 그리드 지점에 전력을 공급하므로 특히 전력 분배 손실을 줄이는 데 유용합니다.

또 다른 분명한 이유는태양 에너지가 많이 있어요.지구가 태양으로부터 받는 에너지의 양을 계산하는 데에는 미묘한 차이가 많이 있습니다.경험상 화창한 날의 평균 해수면은 평방미터당 1kW이며, 주야간 주기, 입사각, 계절성 등의 요소를 고려하면 평균은 하루 평방미터당입니다.남 6kWh.

태양 전지는 광전 효과를 사용하여 입사광을 광자 흐름 형태의 전기 에너지로 변환합니다.광자는 도핑된 실리콘과 같은 반도체 재료에 흡수되고, 그 에너지는 분자 또는 원자 궤도에서 전자를 여기시킵니다.그런 다음 이러한 전자는 초과 에너지를 열로 자유롭게 소산하고 궤도로 돌아가거나 전극으로 확산되어 전류의 일부가 되어 전극에 생성되는 전위차를 상쇄합니다.

모든 에너지 변환 과정과 마찬가지로, 태양전지에 입력된 모든 에너지가 선호되는 전기 에너지 형태로 출력되는 것은 아닙니다.실제로 단결정 실리콘 태양전지의 에너지 효율은 수년 동안 20~25% 사이를 맴돌고 있다.그러나 태양광 발전에 대한 기회가 너무 커서 연구팀은 NREL의 이 사진에서 볼 수 있듯이 셀 변환 효율을 향상시키기 위해 점점 더 복잡한 구조와 재료를 사용하기 위해 수십 년 동안 노력해 왔습니다.

표시된 더 높은 에너지 효율성을 달성하려면 일반적으로 다양한 재료를 사용하고 더 복잡하고 값비싼 제조 기술을 사용해야 합니다.

많은 태양광 발전 장치는 다양한 형태의 결정질 실리콘 또는 실리콘 박막, 카드뮴 텔루라이드 또는 구리 인듐 갈륨 셀렌화물을 기반으로 하며 변환 효율은 20% ~ 30%입니다.모듈에는 배터리가 내장되어 있으며, 설치자는 이 모듈을 기본 유닛으로 활용하여 태양광 발전 시스템을 구축할 수 있습니다.

에너지 효율성 문제

광전지 변환은 지구 표면의 모든 평방 미터에 입사되는 태양 에너지의 킬로와트를 200~300W의 전기 에너지로 변환합니다.물론 이는 이상적인 조건 하에서이다.다만, 배터리 표면에 쌓인 비, 눈, 먼지, 반도체 소재의 노화에 따른 영향, 식생 등 환경 변화에 따른 그늘 증가 등의 이유로 변환 효율이 저하될 수 있습니다. 또는 새 건물을 짓는 것.

따라서 태양에너지는 무료이지만 유용한 전기에너지를 생성하기 위해 태양에너지를 사용하려면 수집, 저장, 최종 전기에너지로의 변환의 각 단계를 신중하게 최적화해야 하는 것이 현실입니다.에너지 효율성을 향상시킬 수 있는 가장 큰 기회 중 하나는 다음과 같습니다.인버터이는 태양 전지판(또는 배터리 저장 장치)의 DC 출력을 직접 사용하거나 그리드를 통한 전송을 위해 AC 전류로 변환합니다.

인버터는 DC 입력 전류의 극성을 변경하여 AC 출력에 가깝게 만듭니다.스위칭 주파수가 높을수록 변환 효율이 높아집니다.간단한 스위치는 저항성 부하를 구동할 수 있는 구형파 출력을 생성할 수 있지만 고조파를 사용하면 순수 사인파 AC로 구동되는 더 복잡한 전자 장비를 손상시킬 수 있습니다.따라서 인버터 설계는 균형의 핵심이 되었습니다.한편으로는,에너지 효율, 작동 전압 및 전력 생산을 개선하기 위해 스위칭 주파수를 높입니다., 반면에,구형파를 평활화하는 데 사용되는 보조 구성 요소의 비용을 최소화합니다..