태양광 발전 기술정보

[김창기(碧空)]

http://blog.naver.com/blueskybks/100028411568


http://blog.naver.com/hisolar/40012580164

1. 태양광 이용기술

O 태양광 발전은 태양광을 직접 전기에너지로 변환시키는 기술

O 햇빛을 받으면 광전효과에 의해 전기를 발생하는 태양전지를 이용한 발전방식

O 태양광 발전시스템은 태양전지(solar cell)로 구성된 모듈(module)과 축전지 및

전력변환장치로 구성됨

2. 태양전지에 의한 발전원리

2-1 태양전지 (太陽電池 : solar cell, solar battery)

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

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

주) 광전지(光電池: photocell) : 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 장치

주) 광전효과 (光電效果: photoelectric effect) : 일반적으로 물질이 빛을 흡수하여 자유로이 움직일 수 있는 전자, 즉 광전자(光電子)를 방출하는 현상

주) 광기전력(光起電力: photoelectro-motive force) : 반도체에 빛을 조사했을 때 발생하는 전압

주) 반도체 半導體 (semiconductor) : 전기전도(電氣傳導)가 전자(電子:electron)와 정공(正孔:hole)에 의해 이루어지는 물질로서 그의 전기저항률 즉 비저항(比抵抗)이 도체와 절연체 비저항값의 중간값을 취하는 것. 반도체의 재료로서는 실리콘, 갈륨비소, 황화카드뮴이 또는 이것들을 복합한 것이 있으나 보통 실리콘이 많이 사용됨

3. PN접합에 의한 발전원리

O 태양전지는 실리콘으로 대표되는 반도체이며 반도체기술의 발달과 반도체 특성에 의해 자연스럽게 개발됨

▶대표적인 결정질 실리콘 태양전지는 실리콘에 보론(boron:붕소)을 첨가한 P형 실리콘반도체를 기본으로 하여 그 표면에 인(phosphorous)을 확산시켜 N형 실리콘 반도체층을 형성함으로서 만들어짐. 이 PN접합에 의해 전계(電界)가 발생함


▶ 이 태양전지에 빛이 입사되면 반도체내의 전자(-)와 정공(+)이 여기되어 반도체 내부를 자유로이 이동하는 상태가 됨


▶ 자유로이 이동하다가 PN접합에 의해 생긴 전계에 들어오게 되면 전자(-)는 N형 반도체에, 정공(+)은 P형 반도체에 이르게 됨.
P형 반도체와 N형반도체 표면에 전극을 형성하여 전자를 외부회로로 흐르게 하면 전류가 발생됨


*첨부를 확인해주세요 : <http://blog.daum.net/snchoisn>
▒ 태양광 발전의 수익성은?



주택용 태양광발전 3kW급의 경우, 하루평균전력 12kW를 생산하고, 태양광발전전력 정부(한국전력 매전팀) 매수가격은, 발전용량 30kW미만일 때 : 711.25원/kWh, 발전용량 30kW이상일 때 : 677.38원/kWh 이므로, 단순 산술계산하면 됩니다.

소비하는 전력을 빼고 나머지 전력을 판매하는 경우도 있습니다.

발전사업용으로는 정부에서 30%미만 무상지원 또는 융자지원 제도를 활용할 수 있으며, 에너지관리공단에서 접수순으로 심의후 선정합니다.

태양광발전의 경우 태양전지 모듈등의 질에 따라 발전효율에 차이가 나며, 정부지원제도를 활용하더라도 업체에 따라 자부담금이 크게 차이가 납니다. 잘 활용하여 자부담을 최소화시킨다면 수익성이 있습니다.



▒ 시스템 설비 비교 ▒

분류 태양열온수 태양열온수+난방 태양광발전 지열냉난방 풍력발전
설치비 300(3,4인용)~
550(8,9인용)만원 700~830만원
(15~45평) 980~1,200만원(추적형)/kW
RT당 440만원
(약 10평에 1RT 적용)
3kW, 2,000만원
투자회수
기간 약 6년 약 6년 약 10년 약 3~6년 약 10~15년
연간

에너지

절감효과
35%절감
(가스온수기에 비교) 1년에 기름값을 50%,
겨울엔 30% 절약
3kW설비시 월전력요금 약 4만원정도 감소 냉방시 45~55% 절감
난방시 65~75% 절감 오지나 도서지역의
발전 및 바람이 많은
지역에 경제성 있음
시스템
용도 급탕 급탕+난방 발전 냉난방, 급탕 발전
장점 가장 경제성있는
선택 동절기, 흐린날에
기존열원과 병행 우리나라에서는
최적의 발전 가장 비용 효율적인
공조시스템 부지의 효율적 이용 및 수려한 미관
단점 동절기, 흐린날씨
영향이 큼 태양열온수시스템을
난방까지 하기위해선
보조열원의 도움이
반드시 필요 설치면적이 큼
(3kW설비시 약7~8평)
가정용 설비로는 적합성을 검토해야 함 입지조건이 한정
입지조건 일조량이 많은 지역 일조량이 많은 지역 일조량이 많은 지역 지층 안정 지역 바람이 많은 지역
유지보수 적음 적음 적음 적음 낮은 유지비용
수명 약 집열판 20~30년 약 집열판 20~30년 약 15~20년 약 30~50년 약 20~30년


※ 현재 대체에너지 설비의 가격은 점차 내리고 있는 추세입니다.




▒ 태양열 온수 및 난방설비

평판형 집열판
1인 온수사용량 : 50~60리터, 집열판사이즈 대략 : 1×2m≒2㎡ , 온수온도 50~60℃

진공관형 집열판
온수온도 75℃ 정도, 평판형에 비해 효율이 1.8배, 겨울에 2배

1.년간 태양열 생산열량(kcal/년)
집열면적(㎡)×연평균일사량(대전경사각45도)×시스템 효율×365

2. 년간화석연료절감량(L/년)
태양열발생량/(화석연료발생량×보일러효율×배관손실)

3. 온실가스 저감효과
년간화석연료절감량 × 0.92/1000 = □ toe
□ toe × 탄소배출계수(0.837) = □ TC






▒ 태양광발전 설비

주택용 3kWp의 경우
햇빛이 쨍쨍 내리쬘 때 시간당 3kW의 전력을 말하며, 태양광발전의 경우 일사량 및 기후요건이 변화에 따라 다르므로
우리나라의 경우 평균 하루 햇빛량을 3.5~4시간으로 보고, 하루 평균 전력 10kW~12kW, 한달에 300kw~360kW정도의 전력을 생산함.

추적식(Traking) 태양광발전 3kWp의 경우
한달에 400~450 kW 정도의 전력을 생산함.

※ p는 peak :【전기기계】피크, 첨두(尖頭) (주기적 증량(增量)의 최고점)
one sun이라는 조건을 가질때, 즉 햇빛이 가장 내리쬘 때

발전사업용 태양광설비 3kW의 경우
1년에 3,600~3,800 kWh의 전력을 생산, 1년에 260만원 정도의 발전수익을 냄.
발전사업용 융자지원 이자율 : 3.75%





▒ 지열지스템
보통 10평에 1RT를 적용하며, 온실의 경우 10평당 5RT정도를 적용,

외기온도의 침입여부에 따라 차단막공사와 공조하여 부하율을 높이면 효율이 더 좋아짐.

※ 히트펌프 가동 전기세가 나옴
※ 1RT(Ton of Refrigeration) = 3,320 kcal/h
1RT는 0도씨의 물 1톤을 24시간안에 0도씨의 얼음으로 만드는 능력입니다. 1RT는 냉동톤을 말합니다.


▒ 풍력발전설비
연평균 풍속, 정격풍속을 가지고 효율로 계산하며, 풍력기의 스타트지점 풍속보다 높은 바람이 불어야 날개가 돌아감.





▒ 자금무상지원 안내



태양광발전 - 자금무상지원 안내

▶ 태양광주택보급사업 : 개인신청자(2012년까지 10만가구 보급) - 시설비 60% 무상 지원






풍력발전설비- 자금무상지원 안내
▶ 시설비 60% 무상 지원



＊ 무상지원사업의 경우 적정성을 판단하기 위해 에너지관리공단에서 평가심사를 하므로,
신청하시는 분과 시공업체에서는 사전에 협력하여 도면도를 작성하여 사업계획서를 에너지관리공단에 제출하게 됩니다.
매년 초 지원내용이 안내될 예정이므로 예산이 마감되기 전에 미리미리 신청하시고 시공업체와 협의하여
합리적인 사업계획서를 작성해 놓음으로써 무상지원혜택을 받을 수 있기 바랍니다.





발전사업용 - 풍력 또는 태양광발전



발전사업용으로는 200kw이하, 총시공금액의 30% 미만 무상지원 가능합니다. 접수순으로 에너지관리공단의 심의를 통과해야 합니다.
발선사업용일 경우 필요한 서류 : 발전사업허가증(한전쪽에 문의), 부지매입관련 증빙자료




태양광 풍력발전
가격 800~820만원/kW
(산자부고시 적정가 1,000만원) (산자부고시 10kW 이하 적정가 별도산정)
발전효율 16% 정도 내륙 평균 20% 정도
제주도평균 40% 정도
한전매입가격
(2006.10.11 개정고시) 발전용량 30kW미만 : 711.25원/kWh
발전용량 30kW이상 : 677.38원/kWh 107.29원/kWh




풍력3KW+태양광 2KW 하이브리드형의 경우 (판매가 3,200만원),

정부지원을 받게되면 자부담 810만원(부가세별도)에 설치가 가능하며,

풍력 발전 3kW급은 풍속 3m/s일 때, 하루에 15kW/Day,

태양광발전 2kW급은 10kW/Day로, 하루에 최소 15~20kW를 생산합니다.





▒ 융자지원제도

신재생에너지설비 융자지원제도란?

상용화가 완료된 분야의 신재생에너지시설 설치자 및 생산자를 대상으로 장기저리의 융자를 에너지관리공단에서 지원해드리는 제도입니다.



지원대상 및 지원내용(2007년)


▒ 사업개요
목적 : 상용화가 완료된 분야의 신재생에너지시설 설치자 및 생산자를 대상으로 장기저리의 융자를 지원

신청자격 : 신재생에너지 설비 설치 및 생산자, 신재생에너지공용화품목의 개발·제조 및 수급조절자, 근거법령에 의해 신재생에너지기술 사업화에 대한 지원을 받고자 하는 자.

추진절차
- 융자신청 접수→심사 및 선정→추천서 발급→대출신청
※ 단. 중대형신재생에너지 보급사업은 매 짝수달 말일까지 일괄접수 후 심사결과에 따라 지원함.

사업안내
중대형 신재생에너지보급사업 : 융자신청금액이 5억원 초과인 시설을 지원
소형 신재생에너지보급사업 : 융자신청금액이 5억원 이하인 시설을 지원



▒ 시설자금 (예특 : 56,340백만원, 기금 : 65,000백만원)



사업명
세부사업명
지원금액
(백만원)
지원비율
대출상환기간 당해연도
동일사업자당
지원한도액

신재생
에너지
보 급
사 업 중대형
신재생에너지
보급사업
121,340

90%이내
(대기업은
80%이내)
5년거치
10년분할
상환 150억원 이내
소형
신재생에너지
보급사업
5억원 이내
공용화 품목지원

기술사업화지원 100% 이내




※ 이자율은 분기별 국고채변동금리를 적용하며 2006년 1/4분기 현재 3.75%임



▒ 융자지원 흐름도



사업계획공고(센터) 에너지관리공단이 당해연도 사업계획 수립 및 공고

온라인접수(신청자) 신청자는 온라인 접수신청
- 온라인 접수시 공인인증서 설치 필요
- 사업별 관련 인·허가증 제출



선정여부 결정 소형 신재생에너지보급시설(5억원이하) : 타당성 검토 후 지원
중대형신재생에너지보급시설(5억원초과) : 매 짝수달 자금
추천심사위원회소집 및 평가 후 지원 결정

추천서발금
선정대상 업체에 추천서발급 및 해당대출기관에 추천서 발급통보

대출
선정자는 해당 대출기관에 대출 신청

최초 인출
추천서 발급일기준 2개월 이내로 최초인출 완료
;- 최초인출을 실행하지 않을 시 자금추천 및 대출승인은 자동 취소됨

당해연도 인출완료
선정자는 당해연도 말까지 해당금액을 인출완료 실행

사후관리 및 현장조사
(에너지관리공단)
사후관리 및 현장조사 실시




자금 신청방법 : http://www.knrec.or.kr [에너지관리공단 신재생에너지센터]
신재생에너지센터 홈페이지>사업안내>융자지원제도에서 온라인신청버튼 클릭
- 에너지관리공단 신재생에너지센터, 신재생에너지보급실 ☎ 031)2604-679∼682



유의사항(※2006년/ 2007년분은 2월~3월 확정발표예정)
접수전 신청자 본인(또는 업체)의 공인인증서를 ->접수할 컴퓨터에 반드시 설치하셔야 실명확인이 되므로
접속이 가능합니다.
본 자금은 담보설정 등 금융기관 대출규정에 적합하여야 대출이 가능합니다.
태양열, 태양광, 풍력, 지열설비 설치시 시공자(원도급자)는 신재생에너지전문기업이어야 합니다.
(태양열온수기 포함)
태양열온수기는 공단에서 인터넷 접수 및 추천합니다.
(신재생에너지인증설비 또는 ks표시 허가제품만 지원가능)
필수 제출서류
- 태양열온수기 신청자 : 융자금 대출가능 사전확인서
- 지열에너지설비(신축건물일 경우)신청자 : 건축허가서
- 태양광, 풍력, 소수력발전사업자 : 발전사업허가증, 부지매입증명 및 각 사업에 필요한 개발행위허가서 등
중소기업 우대를 받고자 하는 신청자는 소정양식의 중소기업 확인서가 필요합니다.
조세특례제한법시행규칙 제13조 2항 및 별표8의 5에 열거된 에너지절약시설에
투자시 투자금액의 10%에 상당하는 세액을 법인세 또는 소득세에서 공제를 받을 수 있습니다.




한동선
서울기연(주) | 태양광사업본부
khonda1@paran.com | 011-9607-1425