신·재생에너지란, 태양광 ,태양열,풍력

신·재생에너지란,  태양광 ,태양열,풍력

 

 

 

 

 

 

신 재생 에너지란?

일회성 에너지원이 아닌 지속적 으로 공급이 가능한 에너지원을 말 합니다. 태양광, 풍력, 수력, 지열, 바이오 매스 등이 대표적인 신 재생 에너지 입니다. 신재생 에너지는 공공 미래 에너지, 환경 친화형 청정 에너지, 비 고갈성 에너지, 기술 에너지로 분류 할 수 있습니다. 신재생 에너지는 환경 오염을 줄이고 기후 변화를 완화 하는데 기여 할 수 있습니다.

 

신 에너지 + 재생에너지

 

신 에너지 3개 분야 : 연료전지, 석탄 액화·가스화, 수소 에너지

재생에너지 8개 분야 : 태양열, 태양광 발전, 바이오 매스, 풍력, 소수력, 지열, 해양에너지, 폐기물에너지

환경 오염이 적으면서 지속 적인 에너지 공급이 가능한 미래 에너지 자원

 

태양광

태양광발전시스템(태양전지, 모듈, 축전지 및 전력변환장치로 구성)을 이용하여 태양광을 직접 전기에너지로 변환시키는 기술

 

 

태양광 이용기술

 

태양광 발전은 태양의 빛에너지를 변환시켜 전기를 생산하는 발전기술 : 햇빛을 받으면 광전효과에 의해 전기를 발생 하는 태양 전지를 이용한 발전 방식입니다.

 

태양광 발전 시스템은 태양전지(solar cell)로 구성된 모듈(module)과 축전지 및 전력변환장치로 구성됨

 

태양 전지에 의한 발전 원리

 

태양전지 (太陽電池 : solar cell, solar battery)

 

1.태양에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지로서 금속과 반도체의 접촉면 또는 반도체의 pn접합에 빛을 조사(照射)하면 광전효과에 의해 광기전력이 일어나는 것을 이용한 것

2.금속과 반도체의 접촉을 이용한 것으로는 셀렌광전지, 아황산구리 광전지가 있고, 반도체 pn접합을 사용한 것으로는 태양전지로 이용되고 있는 실리콘광전지가 있음

 

PN접합에 의한 발전원리

 

1.태양 전지는 실리콘 으로 대표 되는 반도체 이며 반도체 기술의 발달과 반도체 특성에 의해 자연 스럽게 개발됨

2.태양 전지는 전기적 성질이 다른 N(negative)형의 반도체와 P(positive)형의 반도체를 접합 시킨 구조를 하고 있으며 2개의 반도체 경계 부분을 PN접합(PN-junction)이라 일컬음

3.이러한 태양 전지에 태양빛이 닿으면 태양빛은 태양 전지속으로 흡수  되며,

4.흡수된 태양빛이 가지고 있는 에너지에 의해 반도체 내에서 정공(正孔:hole)(+)과 전자(電子:electron)(-)의 전기를 갖는 입자(정공, 전자)가 발생 하여 각각 자유롭게 태양 전지 속을 움직 이지만, 전자(-)는 N형 반도체쪽으로, 정공(+)은 P형 반도체쪽으로 모이게 되어

5.전위가 발생 하게 되며 이 때문에 앞면과 됫면에 붙여 만든 전극에 전구나 모터와 같은 부하를 연결 하게 되면 전류가 흐르게 되는 데 이것이 태양 전지의 PN 접합에 의한 태양광 발전의 원리

 

 

태양광의 특징

장점

1.환경오염을 야기하지 않고, 탄소 배출도 없는 친환경 에너지입니다1.

2.발전기나 발전소와 같은 대형 구조물을 만들 필요가 없고, 유지 보수 비용도 적게 듭니다1.

3.지역, 동네, 가정에서 개별적으로 필요한 에너지를 만들어 사용할 수 있습니다1.

4.태양 전지의 수명은 25~30년 정도로 수명이 길고, 발전 단가도 하락하고 있는 추세입니다

 

 

 

단점

1.일조량이 클 때만 전기를 생산할 수 있기 때문에 밤이나 흐린 날에는 공급에 차질이 있을 수 있습니다.

2.발전 효율이 낮고, 많은 태양광 패널과 넓은 설치 면적이 필요합니다.

3.산림이나 생태계를 훼손할 수 있는 환경 문제가 발생할 수 있습니다.

4.태양 전지판의 폐기물로 인해 중금속 오염이 일어날 수 있습니다

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

태양광 시스템 구성도

 

 

태양열

태양열 이용시스템(집열부, 축열부 및 이용부로 구성)을 이용 하여 태양 광선의 파동 성질과 광열학적 성질을 이용 분야로한 태양열 흡수·저장·열변환을 통하여 건물의 냉난방 및 급탕 등에 활용하는 기술

 

태양열

태양열 이용기술

1.태양광선의 파동성질을 이용하는 태양에너지 광열학적 이용분야로 태양열의 흡수·저장·열변환 등을 통하여 건물의 냉난방 및 급탕 등에 활용하는 기술

2.태양열 이용기술의 핵심은 태양열 집열기술, 축열기술, 시스템 제어기술, 시스템 설계기술 등이 있음

 

 

태양열의 시스템 구성 및 집열기의 종류

 

시스템 구성

1.집열부 : 태양열 집열이 이루어지는 부분으로 집열온도는 집열기의 열손실율과 집광장 치의 유무에 따라 결정됨

2.축열부 : 열 시점과 집열량이 이용시점과 부하량에 일치하지 않기 때문에 필요한 일종의 버퍼(buffer) 역할을 할 수 있는 열저장 탱크

3.이용부 : 태양열 축열조에 저장된 태양열을 효과적으로 공급하고 부족할 경우 보조열원 에 의해 공급

4.제어장치 : 태양열을 효과적으로 집열 및 축열하고 공급, 태양열 시스템의 성능 및 신뢰성 등에 중요한 역할을 해주는 장치

 

 

태양열 이용기술의 분류

 

1.태양열 시스템은 열매체의 구동 장치 유무에 따라서 자연형(passive) 시스템과 설비형(active) 시스템으로구분 된다. 전자는 온실, 트롬월과 같이 남측의 창문이나 벽면 등 주로 건물 구조물을 활용 하여 태양열을 집열 하는 장치 이며, 후자는 집열기를 별도 설치해서 펌프와 같은 열매체 구동장 치를 활용 해서 태양열을 집열 하는 시스템으로 후자를 흔히 태양열 시스템이라 함

2.집열 또는 활용 온도에 따른 분류는 일반적 으로 저온용, 중온용, 고온용 으로 분류 하기도 하며, 각 온도별 적정 집열기, 축열 방법 및 이용 분야는 다음과 같음

3.이용 분야를 중심 으로 분류 하면 태양열 온수 급탕 시스템, 태양열 냉난방 시스템, 태양열 산업 공정열 시스템, 태양열 발전 시스템 등이 있다.

 

 

 

태양광 페널의 종류

 

1.단결정 태양광 패널 (Mono-SI): 단일 결정 실리콘으로 만들어져 가장 순수 하고 효율적입니다. 둥근 모서리와 어두운 색상이 특징 입니다.

2.다결정 태양광 패널 (Poly-SI): 여러 결정 실리콘으로 만들어져 비용이 저렴 하고 생산이 쉽습니다. 사각형 모양과 파란색 반점이 특징 입니다.

3.비정질 실리콘 태양전지 (A-Si): 기판에 실리콘을 분사 하여 만들어져 가격이 저렴 하고 유연합니다. 계산기 등에 사용됩니다.

4.박막 태양전지 (TFSC): 실리콘 외의 다른 재료로 만들어져 자원 절약이 가능 하고 고온에 강합니다. 공간 효율성이 낮고 수명이 짧습니다.

5.바이오하이브리드 태양전지: 광합성을 모방 하여 천연 재료로 만들어 집니다. 개발 단계에 있습니다.

6.집광형 PV 셀 (CVP 및 HCVP): 렌즈나 거울을 이용 하여 햇빛을 집중시 키고 작은 태양 전지로 전기를 생산 합니다. 고효율 이지만 비용이 많이 듭니다.

7.카드뮴 텔루라이드 태양전지 (CdTe): 카드뮴과 텔루륨을 주원료로 사용 하여 만들어 집니다. 저렴 하고 열화가 느립니다. 중금속 오염의 위험이 있습니다

 

 

 

 

태양광 설치 비용

 

태양광 용량, 설치 장소, 보조금 유무 등에 따라 다르지만,

1.가정용 3kW 태양광 설치 비용은 290만 원 ~ 310만 원 정도입니다.

2.태양광 대여 사업을 이용 하면 월 37,000원 혹은 일시납 290만 원으로 설치가 가능 하며, 발전량 보증 제도도 있습니다.

3.태양광 설치 면적은 3kW 용량의 경우 4m*4m 정도의 여유 공간이 필요합니다

 

 

 

태양광외 신재생 에너지 종류

 

풍력

풍력발전시스템(운동량변환장치, 동력전달장치, 동력변환장치 및 제어장치로 구성)을 이용하여 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 발생하는 유도전기를 전력계통이나 수요자에게 공급하는 기술

 

 

 

연료전지

수소, 메탄 및 메탄올 등의 연료를 산화(酸化)시켜서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 기술

 

 

 

수소에너지

수소를 기체상태에서 연소시 발생하는 폭발력을 이용하여 기계적 운동에너지로 변환하여 활용하거나 수소를 다시 분해하여 에너지원으로 활용하는 기술

 

 

 

바이오에너지

태양광을 이용하여 광합성되는 유기물(주로 식물체) 및 동 유기물을 소비하여 생성되는 모든 생물 유기체(바이오매스)의 에너지

 

 

 

폐기물에너지

사업장 또는 가정에서 발생되는 가연성 폐기물 중 에너지 함량이 높은 폐기물을 열분해에 의한 오일화기술, 성형고체연료의 제조기술, 가스화에 의한 가연성 가스 제조기술 및 소각에 의한 열회수기술 등의 가공·처리 방법을 통해 연료를 생산

 

 

 

석탄가스화·액화

석탄, 중질잔사유 등의 저급원료를 고온, 고압하에서 불완전연소 및 가스화 반응시켜 일산화탄소와 수소가 주성분인 가스를 제조하여 정제한 후 가스터빈 및 증기터빈을 구동하여 전기를 생산하는 신발전기술

 

 

 

지열

지표면으로 부터 지하로 수m(미터) 에서 수㎞(킬로미터)깊이에 존재하는 뜨거운 물(온천)과 돌(마그마)을 포함하여 땅이 가지고 있는 에너지를 이용하는 기술

 

 

수력

개천, 강이나 호수 등의 물의 흐름으로 얻은 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 전기를 발생시키는 시설용량 10,000kw이하의 소규모 수력발전

 

 

 

해양에너지

해수면의 상승하강운동을 이용한 조력발전과 해안으로 입사하는 파랑에너지를 회전력으로 변환하는 파력발전, 해저층과 해수표면층의 온도 차를 이용, 열에너지를 기계적 에너지로 변환 발전하는 온도차 발전

 

 

 

수열

해수(海水)의 표층의 열을 히트펌프(Heat pump)를 사용하여 변환시켜 얻어지는 에너지