8-1. 태양에너지(Solar Energy)

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재생에너지 8.태양열

한국은 미래에 사용될 대체에너지로 석유, 석탄, 원자력, 천연가스가 아닌 에너지로 11개 분야를 지정 (대체에너지개발 및 이용·보급촉진법 제 2조)

재생에너지 태양열 태양광 풍력 (소)수력

해양 지열 바이오매스 폐기물

신에너지 수소 연료전지 석탄액화가스화

신&재생에너지

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8. 태양열(발전)

:복사로 지표에 도달하는 태양에너지(주로 가시광선 대) :이를 발전용 열로 이용하여 발전

<그림> 일사광선의 파장분포

*”태양열”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐,

*YTN,*”신재생에너지공학”,장태익,정영관, 북스힐

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8-1. 태양에너지(Solar Energy)

*태양 : 직경 140만km(110배), 거리 1.5억km, 3.85x10²³kW

*태양에너지: 핵융합과 소입자 반응에 의해 태양외부로 방출되는 에너지.

*지표 도달 태양에너지의 0.01% 사용

*지표 도달 태양에너지는 연간 지구에너지 소비량의 2만배,

지표 도달 태양에너지의 40분 분량으로 지구에너지 대체 가능

*지구 대기권 반사 에너지양 35%(1.7X10¹⁴kW), 18% 대기 흡 수(바람 발생), 47% 정도가 지표도달

*지표 도달 태양광은 51%직사광, 19% 산란광으로 열로 전환

* 이용 : 태양열, 태양광

*”태양열”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐,

*”신재생에너지공학”,장태익,정영관, 북스힐

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* Solar constant :

-대기권 밖 1.38kW/m2 -지표 1.0kW/m2

*”신재생에너지공학”,장태익,정영관, 북스힐

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<그림>지표면에 도달되는 일사광선의 형태

8-2.복사광선의 분류

-직달일사 : 구름, 먼지 등에 산란되지 않고 태양으로부터 지표에 도달하는 복사광선, 입사각도가 동일 -산란일사 : 태양으로부터 구름, 먼지 등에 산란되어

지표에 도달하는 복사광선, 입사각도 틀림

*”태양열”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐,

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-수평면 전일사량 : 직달일사와 산란일사를 포함한 일사량.

저온 태양열스스템, 태양전지발전시스템에 필요

-법선면 직달일사량 : 대기에 산란, 흡수,감퇴되지 않고,

지표면까지 수직으로 도달되는 일사량.

중고온 태양열발전시스템에 필요

*”태양열”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐,

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*”태양열”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐,

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*”태양열”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐,

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*”태양열”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐,

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*”태양열”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐,

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*”태양열”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐,

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8-3. 태양열의 특징

*고대 그리스, 중국, 로마에서 주택 등에 이용

*”태양열”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐,

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8-4.국내 태양열 자원량

(수평면 전일사량 기준)

*하루 평균 3,086kcal/m² 태양에너지

*국내 태양에너지자원 부존량 : 연간 111억 TOE

*국내 연간 가용량 :거주지면적 31.5% (30,870km

²

²

에 해당하는 35억TOE

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불안 안정

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*집열부 (Collector element)

: 태양에너지를 모아 열로 변환

*축열부(Thermal storage element) : 변환된 열의 저장

*이용부(분배 및 활용부(Distribute & Use element)) :축열조 저장 태양열의 공급, 보조열원 포함

*제어부 : 집열, 축열, 이용을 위한 조정

8-5. 태양열시스템 구성

*”태양열”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐,

*”신재생에너지공학”,장태익,정영관, 북스힐

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<그림>태양열 시스템의 구성 요소

*태양열은 에너지밀도가 낮고, 계적, 시간별 변화가 심하여 축열기술이 가장 근본이 되는 기술임

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*열전달 매체의 구동장치유무

-자연형(passive) 시스템 : 자연순환 방식, 외부로부터 에너지 공급업이 전도, 대류, 복사에 의한 열전달

-설비형(active) 시스템 : 기계적 강제순환 방식, 펌프나 송풍기의 외부 에너지 이용에 의한 열전달

-혼합형(hybrid) 시스템 : 자연형과 혼합형의 병용

*집열온도 -저온형 -중온형 -고온형

8-6. 태양열시스템의 분류

*”태양열”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐,

*”신재생에너지공학”,장태익,정영관, 북스힐

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<그림> 설비형과 자연형 태양열 시스템

*”태양열”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐,

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8-7. 태양열 집열기

: 태양에너지를 열에너지로 집열하는 장치

*종류

-평판형 -진공관형

-CPC(Compound Parabolic Concentrator)형 -집광형

*”태양열”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐,

*”신재생에너지공학”,장태익,정영관, 북스힐

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<그림>평판형 집열기의 구조

*평판형 집열기 : 집열면이 평면,

태양열 흡수/입사 면적 동일

-구성 : 투명덮개(Transparent cover), 흡열판(Absorber plate), 집열매체 도관(Raiser), 단열재(Thermal insulation), 집열기 외장박스(Housing)

*”태양열”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐,

*”신재생에너지공학”,장태익,정영관, 북스힐

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-평판형 집열기 분류

*”태양열”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐,

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*www.solar-energy.co.kr

-평판형 집열기 예

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*진공관형 집열기 : 집열체 유리관 내부가 진공, 집열면 대류열손실 줄임

-특징 : 설치면적 감소, 중온 활용, 높은 집열효율, 경량, 설치가 용이, 파손유과만 교체 가능, 입사각이넓음

<그림>진공관 집열기의 구조

*”태양열”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐,

*”신재생에너지공학”,장태익,정영관, 북스힐

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-진공관형 집열기 분류 : 단일진공 유리관형 이중진공 유리관형

<그림> 진공관형 태양열 집열기 설치 및 구조 예

*”태양열”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐,

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*www.solar-energy.co.kr

-진공관형 집열기 예