태양 광 시스템은 태양 광선을 사용 가능한 전기로 변환합니다. 그것은 태양 배열과 시스템 구성 요소의 균형으로 구성됩니다. 태양 광 발전 시스템은 계통 연계 시스템과 독립형 시스템, 빌딩 통합형 시스템과 랙형 시스템, 주거용 시스템과 유틸리티 시스템, 분산 형 시스템과 중앙 집중 형 시스템, 옥상 대 지상 시스템과 같은 다양한 측면으로 분류 할 수 있습니다. , 추적 대 고정 틸트 시스템, 새로 건설 된 시스템과 개조 된 시스템. 다른 특징으로는 마이크로 인버터 대 중앙 인버터, 결정질 실리콘 대 박막 기술을 사용하는 시스템, 중국 대 유럽 및 미국 제조업체의 모듈을 사용하는 시스템 등이 있습니다.
유럽 전체의 약 99 %와 모든 미국 태양 광 발전 시스템의 90 %가 전기 그리드에 연결되어있는 반면 호주와 한국에서는 오프 그리드 시스템이 다소 일반적입니다 .PV 시스템은 배터리를 거의 사용하지 않습니다. 분산 에너지 저장에 대한 정부 인센티브가 구현되고 스토리지 솔루션에 대한 투자가 점차 소형 시스템에 경제적으로 적합 해짐에 따라 곧 바뀔 수 있습니다. 전형적인 주거 PV 시스템의 태양열 어레이는 빌딩의 옥상이나 정면에 통합되는 것이 아니라 훨씬 더 비싸기 때문에 지붕에 랙 마운트됩니다. 실용 규모의 태양 광 발전소는 고가의 추적 장치를 사용하는 대신 고정 된 기울어 진 태양 전지 패널을 사용하여 지상에 설치됩니다. 결정질 실리콘은 전세계 박막 태양 전지 모듈의 90 %에서 사용되는 주요 소재이며 경쟁사 박막은 최근 시장 점유율을 잃어 가고있다 .20 모든 태양 전지 및 모듈의 약 70 %는 중국과 대만에서 생산되어 5 유럽과 미국의 제조업체에 비해서는 더 큰 비중을 차지하고있다. 12 새로운 옥상에 집중하기 때문에 유틸리티 규모의 시스템에 주목할만한 추세가 있음에도 불구하고 소형 옥상 시스템과 대형 태양 광 발전소의 설치 용량은 급격하게 증가하고있다. 유럽을 떠나 미국의 Sunbelt와 같은 지상의 태양 광 발전소에 대한 반대가 적고 투자자가 비용 효율성을 강조하는 지역으로 옮겨 가고 있습니다.
기술 발전과 제조 규모 및 정교함의 증가에 힘 입어 광전지의 비용은 지속적으로 감소하고 있습니다.유럽에는 주로 전세계에 수백만 개의 태양 광 발전 시스템이 분포되어 있으며, 독일에는 140 만개의 시스템이, 미국에는 440,000 개의 시스템이 설치된 북미뿐 아니라 기존의 태양 전지 모듈의 에너지 변환 효율이 15 %에서 20 % 지난 10 년간 PV 시스템은 약 2 년 만에 제조에 필요한 에너지를 회수합니다. 예외적으로 조사 된 지역 또는 박막 기술이 사용될 때, 소위 에너지 회수 시간은 1 년 이하로 감소합니다 .3 태양 광 발전의 우선 공급 관세와 같은 순 계량 및 재정적 인센티브 또한 있습니다 많은 국가에서 PV 시스템 설치를 크게 지원합니다. 대규모 태양 광 발전 시스템의 전기 가격을 평준화하는 것은 지리적 영역 확대 목록에서 기존 전력 원으로 경쟁력을 갖추 었으며 그리드 패리티는 약 30 개국에서 달성되었습니다.
2015 년 현재 급성장하는 글로벌 태양 광 시장은 200GW 급으로 급속히 확대되고 있으며 2006 년 설치 용량의 약 40 배에 달합니다. 현재 태양 광 발전 시스템은 전세계 발전량의 약 1 %를 차지합니다.용량면에서 태양 광 발전 시스템의 최고 설치자는 현재 중국, 일본 및 미국이며, 독일과 이탈리아는 태양 광 PV를 사용하여 국내 전기 소비량의 7 ~ 8 %를 공급하는 세계 생산 능력의 절반을 유럽에 설치합니다. 국제 에너지기구 (International Energy Agency)는 태양 광 발전이 2050 년까지 세계 최대의 전기 공급원이 될 것으로 기대하고 있습니다. 태양 광 발전과 집중 태양열은 전세계 수요에 각각 16 %와 11 %를 기여합니다.
그리드 – 연결
그리드 연결 시스템은 더 큰 독립적 인 그리드 (일반적으로 공공 전기 그리드)에 연결되어 에너지를 그리드에 직접 공급합니다. 이 에너지는 매출 측정 지점 전후에있는 주거용 또는 상업용 건물에서 공유 할 수 있습니다. 차이점은 기여한 에너지 생산량이 고객의 에너지 소비 (투입 관세)와 독립적으로 계산되는지 아니면 에너지 차이 (순 미터링)에만 계산되는지 여부입니다. 계통 연계 시스템은 주거지 (2-10 kWp)에서 태양 광 발전소 (MWp의 최대 10s)까지 크기가 다양합니다. 이것은 분산 된 전기 생성의 한 형태입니다. 그리드에 전기를 공급하려면 그리드 타이 인버터를 동기화하여 DC를 AC로 변환해야합니다. 킬로와트 크기의 설치에서 DC 측 시스템 전압은 오믹 손실을 제한하기 위해 허용되는 한 높습니다 (일반적으로 미국 가정용 600V를 제외하고 1000V). 대부분의 모듈 (60 또는 72 개의 결정 실리콘 셀)은 36V에서 160W ~ 300W를 생성합니다. 모듈을 모두 직렬로 연결하는 것이 아니라 부분적으로 병렬로 연결하는 것이 때때로 필요하거나 바람직합니다. 직렬로 연결된 모듈 한 세트를 ‘문자열’이라고합니다.
기타 시스템
이 섹션에는 매우 전문화되고 흔치 않은 시스템 또는 제한된 중요성을 지닌 신흥 신기술 시스템이 포함됩니다. 그러나 독립형 또는 오프 그리드 시스템은 특별한 위치를 차지합니다. PV 기술이 여전히 고가 였고 소규모 응용 프로그램의 순수한 틈새 시장이었던 1980 년대와 1990 년대에 가장 흔한 시스템 유형이었습니다. 전기 그리드가없는 곳에서만 경제적으로 실행 가능했습니다. 새로운 독립형 시스템이 전 세계적으로 계속 배치되고 있지만, 전체 설치 태양 광 용량에 대한 그들의 기여도는 감소하고 있습니다. 유럽에서는 오프 그리드 시스템이 설치된 용량의 1 %를 차지합니다. 미국에서는 약 10 %를 차지합니다. 오프 그리드 시스템은 호주와 한국, 그리고 많은 개발 도상국에서 여전히 일반적입니다.
CPV
집중 형 광전지 (CPV) 및 고 집중 형 광전지 (HCPV) 시스템은 작지만 매우 효율적인 태양 전지에 햇빛을 집중시키기 위해 광학 렌즈 또는 곡면 거울을 사용합니다. 집중 광학 외에, CPV 시스템은 때때로 태양 추적기 및 냉각 시스템을 사용하며 더 비쌉니다.
특히 HCPV 시스템은 높은 태양 복사 조도를 지닌 위치에 가장 적합하며 햇빛을 400 배 이상 집중 시키며 24-28 %의 효율을 가지며 일반 시스템의 효율을 초과합니다. 다양한 디자인의 CPV 및 HCPV 시스템이 상업적으로 이용 가능하지만 매우 일반적이지는 않습니다. 그러나 지속적인 연구 개발이 진행되고 있습니다.
CPV는 종종 광전지를 사용하지 않는 CSP (집중 태양력)와 혼동됩니다. 두 기술 모두 햇빛을 많이 받고 서로 직접 경쟁하는 위치를 선호합니다.
잡종
하이브리드 시스템은 PV를 다른 형태의 발전기, 일반적으로 디젤 발전기와 결합합니다. 바이오 가스도 사용됩니다. 다른 형태의 세대는 수요에 따라 전력 생산량을 조절할 수있는 유형일 수있다. 그러나 풍력과 같이 하나 이상의 재생 에너지 형태가 사용될 수있다. 태양 광 발전은 비 재생 연료의 소비를 줄이는 역할을합니다. 하이브리드 시스템은 대부분 섬에서 발견됩니다. 독일의 Pellworm 섬과 그리스의 Kythnos 섬은 주목할만한 사례입니다 (둘 다 바람과 합쳐집니다). Kythnos 공장은 디젤 소비를 11.2 % 줄였습니다.
2015 년에 7 개국에서 실시 된 사례 연구는 모든 경우에 미니 그리드와 격리 된 그리드를 하이브리드 화하여 비용을 절감 할 수 있다고 결론지었습니다. 그러나 이러한 하이브리드의 자금 조달 비용은 결정적이며 발전소의 소유 구조에 크게 의존합니다. 국영 전력 회사의 비용 절감이 중요 할 수 있지만,이 연구는 또한 독립적 인 전력 생산자와 같은 비 공공 기관의 경제적 이익이 중요하지 않거나 심지어 부정적 일 수 있음을 확인했습니다.
최근 미국에서는 PV + CHP 하이브리드 시스템의 분산 네트워크를 배치함으로써 PV 보급 한도를 늘릴 수 있다는 최근 연구 결과가 나왔습니다. 대표적인 미국 단독 주택에 대한 태양 광속, 전기 및 난방 요구 사항의 시간 분포가 분석되었으며 결과는 CHP와 PV의 혼성화가 기존의 중앙 집중식 발전 시스템으로 가능한 것 이상의 추가 PV 배치를 가능하게한다는 것을 명확하게 보여줍니다. 이 이론은 비교적 작고 저렴한 배터리 시스템으로 이러한 하이브리드 시스템을 제공하는 데 필요한 배터리 백업이 가능한지 결정하기 위해 초당 태양 플럭스 데이터를 사용하는 수치 시뮬레이션으로 재확인되었습니다.또한 대형 PV + CHP 시스템은 기관용 건물에서 가능하며 간헐적 인 PV를 다시 제공하고 CHP 런타임을 줄입니다.
PVT 시스템 (하이브리드 PV / T)은 태양 광 열전 사식 하이브리드 태양열 집열기라고도 알려져 있으며 태양 복사열을 열과 전기 에너지로 변환합니다. 이러한 시스템은 보완 방식으로 태양열 집열기와 태양 광 (PV) 모듈을 결합합니다.
CPVT 시스템. 집중 형 광전지 열 혼성 (CPVT) 시스템은 PVT 시스템과 유사합니다. 기존의 PV 기술 대신 집중 PVV (concentrated photovoltaics)를 사용하고 태양 열 수집기와 결합합니다.
CPV / CSP 시스템. 집중 태양 광 발전 (CSP)의 비 PV 기술 또는 농축 태양열로도 잘 어울리는 새로운 태양 CPV / CSP 하이브리드 시스템이 집중 형 태양 광 발전기와 결합되었습니다.
PV 디젤 시스템. 광전지 시스템과 디젤 발전기를 결합합니다. 다른 재생 에너지와의 조합이 가능하며 풍력 터빈이 포함됩니다.
플로팅 태양 전지판
플로팅 태양 전지판은 음용수 저장고, 채석장, 관개 수로 또는 치료 및 꼬리 풀의 표면에 부유하는 PV 시스템입니다. 이러한 시스템은 전기 생산에만 사용되는 경우 “floatovoltaics”라고하며, 그러한 시스템이 시너지 효과를 높이기 위해 사용될 때 “aquavoltaics”라고합니다. 프랑스, 인도, 일본, 한국, 영국, 싱가포르 및 미국에는 소수의 시스템이 존재합니다.
이 시스템은 육지의 태양 광 발전에 비해 장점이 있다고합니다. 토지 비용은 더 비싸며 레크리에이션에 사용되지 않는 수역에 건설 된 구조물에 대한 규칙 및 규정이 더 적습니다. 대부분의 육상 기반 태양 광 발전소와 달리, 부동 어레이는 공개적으로 볼 수 없기 때문에 눈에 거슬리지 않아도됩니다. 물은 패널을 냉각시키기 때문에 토지의 PV 패널보다 높은 효율을 달성합니다. 패널에는 녹 또는 부식을 방지하기위한 특수 코팅이되어 있습니다.
2008 년 5 월 캘리포니아 주, Oakville에있는 Far Niente Winery는 총 용량 477kW의 태양 광 모듈 994 대를 130 개의 폰툰에 설치하고 와이너리의 관개 연못에서 떠 다니는 세계 최초의 시스템을 개발했습니다. 이러한 시스템의 주요 이점은 다른 목적으로 사용될 수있는 귀중한 토지를 희생 할 필요가 없다는 것입니다. Far Niente Winery의 경우, 육상 기지 시스템에 필요한 에이커의 4 분의 3을 절약했습니다. floatovoltaic 시스템의 또 다른 이점은 패널이 태양 에너지 전환 효율을 높이기 위해 육지보다 더 낮은 온도로 유지된다는 것입니다. 또한 떠 다니는 PV 어레이는 증발을 통해 손실되는 물의 양을 줄이고 조류의 성장을 억제합니다.
유틸리티 규모의 PV 태양 광 발전소가 건설되기 시작했습니다. 다국적 전자 제품 및 세라믹 제조사 교세라 (Kyocera)는 지바현의 야마 쿠라 댐 (Yamakura Dam) 위의 저수지에서 세계 최대의 13.4MW 규모의 농장을 5 만개의 태양 전지 패널을 사용하여 개발할 예정이다. 소금 물에 견디는 부유하는 농장도 태국에서의 실험을 통해 해양 사용을 고려하고있다. 지금까지 발표 된 최대 규모의 태양 광 발전 프로젝트는 브라질 아마존 지역의 350MW 발전소이다.
직류 그리드
DC 그리드는 전동 운송 : 철도 트램 및 트롤리 버스에서 발견됩니다. 하노버 린 하우젠 (Hannover Leinhausen)에있는 전차 기지와 같이 광전지 기고가와 제네바 (Bachet de Pesay)를 사용하여 이러한 응용을위한 몇 가지 시범 설비가 건설되었습니다. 150 kWp 제네바 사이트는 전차 / 트롤리 버스 전기 네트워크에 직접 600V DC를 공급하지만, 1999 년 개통 시점에 전기 공급량의 약 15 %를 제공하기 전에 공급합니다.
독립 실행 형
독립형 또는 독립형 시스템이 전기 계통에 연결되어 있지 않습니다. 독립형 시스템은 손목 시계 또는 계산기에서 원격 빌딩 또는 우주선에 이르기까지 크기와 적용면에서 다양합니다. 부하가 일사량과 독립적으로 공급되는 경우 생성 된 전력은 배터리로 저장되고 버퍼링됩니다. 건물과 같이 중량이 문제가되지 않는 비 휴대용 애플리케이션에서 납 축전지는 가장 낮은 비용과 남용 허용 오차로 가장 일반적으로 사용됩니다.
과도한 충전 또는 방전으로 인한 배터리 손상을 피하기 위해 충전 컨트롤러가 시스템에 통합 될 수 있습니다. 또한 최대 전력 점 추적 기술 (MPPT)을 사용하여 태양 전지판에서 생산을 최적화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 PV 모듈 전압이 배터리 전압과 일치하는 간단한 PV 시스템에서는 일반적으로 MPPT 전자 장치의 사용이 불필요한 것으로 간주됩니다. 이는 배터리 전압이 PV 모듈에서 거의 최대 전력 수집을 제공 할만큼 안정적이기 때문입니다. 소형 장치 (예 : 계산기, 주차 미터)에서는 직류 (DC) 만 소모됩니다. 대형 시스템 (예 : 건물, 원거리 펌프)에서는 일반적으로 AC가 필요합니다. 모듈 또는 배터리의 DC를 AC로 변환하려면 인버터가 사용됩니다.
농업 환경에서이 어레이는 인버터가 필요없이 DC 펌프에 직접 전력을 공급하는 데 사용될 수 있습니다. 산간 지역, 섬 또는 전원 그리드를 사용할 수없는 기타 장소와 같은 원격 설정에서 태양 전지 어레이는 일반적으로 축전지를 충전하여 유일한 전기 소스로 사용할 수 있습니다. 독립 실행 형 시스템은 마이크로 생성 및 분산 생성과 밀접한 관련이 있습니다.
피코 PV 시스템
가장 작고 가끔 휴대용 태양 광 시스템은 피코 태양 광 발전 시스템 또는 피코 태양 광이라고합니다.그들은 대부분 충전식 배터리와 충전 컨트롤러를 매우 작은 PV 패널과 결합합니다. 패널의 공칭 용량은 단지 와트 피크 (1 ~ 10Wp)이며 면적은 10 분의 1 평방 미터 또는 1 평방 피트 미만입니다. 음악 플레이어, 팬, 휴대용 램프, 보안 조명, 태양 광 조명 키트, 태양열 랜턴 및 가로등 (아래 참조), 전화 충전기, 라디오 또는 7 인치 소형 LCD와 같은 다양한 종류의 다양한 응용 프로그램을 태양 광으로 구동 할 수 있습니다 TV는 10 와트 이하의 전력으로 작동합니다. 피코 수력 발전의 경우처럼 피코 PV 시스템은 소량의 전력 만 필요한 소규모 농촌 지역에서도 유용합니다. 많은 조명기구의 효율이 특히 LED 조명과 효율적인 충전식 배터리의 사용으로 인해 상당히 향상 되었기 때문에 피코 솔라는 특히 개발 도상국에서 저렴한 대안이되었습니다. 미터법 접두어 피코는 시스템 전력의 작은 정도를 나타 내기 위해 1 조분의 1을 의미합니다.
태양 가로등
태양 가로등은 일반적으로 조명 구조에 장착 된 광전지 패널에 의해 구동되는 광원을 발생시킵니다.이러한 오프 그리드 PV 시스템의 태양 광 배열은 야간에 형광등 또는 LED 램프에 전원을 공급하는 재충전 가능 배터리를 충전합니다. 솔라 가로등은 독립형 전력 시스템으로 기존의 가로등에 비해 초기 비용이 높을지라도 도랑, 조경 및 유지 보수 비용을 절감하고 전기 요금을 절약 할 수있는 이점이 있습니다. 최소 1 주일 동안 작동 할 수 있도록 충분히 큰 배터리로 설계되었으며, 최악의 경우에도 약간 희미해질 것으로 예상됩니다.
통신 및 신호
태양 PV 전력은 지역 전화 교환기, 라디오 및 TV 방송, 전자 레인지 및 기타 전자 통신 링크와 같은 원격 통신 애플리케이션에 이상적입니다. 이것은 대부분의 통신 애플리케이션에서 축전지가 이미 사용되고 전기 시스템이 기본적으로 DC이기 때문입니다. 언덕이 많은 산악 지형에서는 라디오 나 TV 신호가 물결 치는 지형으로 인해 막히거나 반사되어 도달하지 못할 수 있습니다. 이 위치에서 저전력 송신기가 설치되어 지역 주민을 위해 신호를 수신하고 재전송합니다.
태양열 차량
지상, 물, 공기 또는 우주 차량을 막론하고 태양 차량은 작업에 필요한 에너지의 일부 또는 전부를 태양으로부터 얻을 수 있습니다. 표면 차량은 일반적으로 실제 크기의 태양 전지 어레이보다 높은 전력 레벨을 필요로하기 때문에 배터리가 피크 전력 요구를 충족시키는 데 도움을 주며 태양 전지 어레이는이를 재충전합니다. 우주선은 수년간 태양 광 발전 시스템을 성공적으로 사용하여 연료 또는 기본 배터리의 무게를 제거했습니다.
태양열 펌프
가장 비용 효과적인 태양 응용 프로그램 중 하나는 전력선을 운영하는 것보다 태양열 패널을 구입하는 것이 훨씬 저렴하기 때문에 태양열 펌프입니다. 그들은 종종 풍차 나 풍차 대신에 전력선이 닿지 않는 곳에 물이 필요합니다. 한 가지 공통적 인 적용은 방목 가축이 마실 수 있도록 가축 급수 탱크를 채우는 것입니다. 또 하나는 리모트 또는 자급 자족 가정에서 식수 저장 탱크를 다시 채우는 것입니다.
우주선
우주선에 태양 전지판은 1958 년 태양 전지를 사용하는 최초의 인공 위성 인 뱅가드 1 (Vanguard 1)의 출시 이후 태양 광 발전의 첫 번째 응용 분야 중 하나입니다. 스푸트니크 (Sputnik)와는 반대로 태양계가 없기 때문에 21 일 이내에 배터리를 다 써 버린 최초의 인공위성 인 위성과는 달리 태양계 안의 현대 통신 위성과 우주 탐사선은 태양 전지판의 사용에 의존한다. 햇빛으로부터 전기를 끌어 낸다.
비용과 경제
생산의 규모의 경제와 제조의 기술적 진보로 인해 광 세포 생산 비용은 감소했다. 대규모 설치의 경우 2012 년까지 와트 당 $ 1.00 이하의 가격이 일반적이었습니다. 2006 년에서 2011 년까지 유럽에서 50 %의 가격 하락이 이루어졌으며 2020 년까지 세대 비용을 50 %까지 낮출 수있는 잠재력이 있습니다. 셀은 대체로 덜 비싼 다결정 실리콘 태양 전지로 대체되었고, 박막 실리콘 태양 전지는 최근 생산 비용을 낮추어 개발되었다. 단결정 “siwafers”에서 에너지 변환 효율이 감소되었지만 비교적 저렴한 비용으로 생산하기가 훨씬 용이합니다.
아래 표는 태양 광 시스템에 의해 생성 된 전기의 kWh 당 미국 센트 단위의 총 비용을 보여줍니다. 왼쪽의 행 표제는 광전지 설치의 피크 킬로와트 (kWp) 당 총 비용을 보여줍니다. 태양 광 시스템 비용은 감소하고 있으며, 예를 들어 독일에서는 2014 년 말에 1389 달러 / kWp로 감소한 것으로보고되었습니다. 맨 위에있는 열 머리글은 설치 한 각 kWp에서 예상되는 연간 에너지 출력 kWh를 나타냅니다. 평균 일사량은 평균 흐림 및 햇빛이 통과하는 대기의 두께에 따라 달라지기 때문에 지역에 따라 다릅니다. 그것은 또한 패널과 수평선에 상대적인 태양의 경로에 의존합니다. 패널은 일반적으로 위도를 기준으로 한 각도로 장착되며, 종종 변화하는 태양의 적위를 충족시키기 위해 계절에 따라 조정됩니다.태양 추적은 또한 더 많은 수직 태양 광선에 접근하여 총 에너지 생산량을 높일 수 있습니다.
표의 계산 된 값은 생성 된 kWh 당 센트 단위의 총 비용을 반영합니다. 그들은 10 % 총 자본 비용 (예 : 4 % 이자율, 1 % 운영 및 유지 보수 비용, 20 년에 걸친 자본 지출 감가 상각비)을 가정합니다. 일반적으로 광전지 모듈은 25 년 보증이 적용됩니다.
| PV 시스템에 의해 생성 된 킬로와트시의 비용 (US ¢ / kWh) 20 년 동안 태양 복사 및 설치 비용에 따라 달라짐 |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 설치 비용 와트 당 $ |
연간 kW 용량 (kWh / kWp • y) 당 일괄 생산 된 킬로와트 – | ||||||||||||
| 2400 | 2200 | 2000 년 | 1800 년 | 1600 | 1400 | 1200 년 | 1000 | 800 | |||||
| $ 0.20 | 0.8 | 0.9 | 1.0 | 1.1 | 1.3 | 1.4 | 1.7 | 2.0 | 2.5 | ||||
| $ 0.60 | 2.5 | 2.7 | 3.0 | 3.3 | 3.8 | 4.3 | 5.0 | 6.0 | 7.5 | ||||
| $ 1.00 | 4.2 | 4.5 | 5.0 | 5.6 | 6.3 | 7.1 | 8.3 | 10.0 | 12.5 | ||||
| $ 1.40 | 5.8 | 6.4 | 7.0 | 7.8 | 8.8 | 10.0 | 11.7 | 14.0 | 17.5 | ||||
| $ 1.80 | 7.5 | 8.2 | 9.0 | 10.0 | 11.3 | 12.9 | 15.0 | 18.0 | 22.5 | ||||
| 2.20 달러 | 9.2 | 10.0 | 11.0 | 12.2 | 13.8 | 15.7 | 18.3 | 22.0 | 27.5 | ||||
| $ 2.60 | 10.8 | 11.8 | 13.0 | 14.4 | 16.3 | 18.6 | 21.7 | 26.0 | 32.5 | ||||
| $ 3.00 | 12.5 | 13.6 | 15.0 | 16.7 | 18.8 | 21.4 | 25.0 | 30.0 | 37.5 | ||||
| $ 3.40 | 14.2 | 15.5 | 17.0 | 18.9 | 21.3 | 24.3 | 28.3 | 34.0 | 42.5 | ||||
| $ 3.80 | 15.8 | 17.3 | 19.0 | 21.1 | 23.8 | 27.1 | 31.7 | 38.0 | 47.5 | ||||
| $ 4.20 | 17.5 | 19.1 | 21.0 | 23.3 | 26.3 | 30.0 | 35.0 | 42.0 | 52.5 | ||||
| $ 4.60 | 19.2 | 20.9 | 23.0 | 25.6 | 28.8 | 32.9 | 38.3 | 46.0 | 57.5 | ||||
| $ 5.00 | 20.8 | 22.7 | 25.0 | 27.8 | 31.3 | 35.7 | 41.7 | 50.0 | 62.5 | ||||
노트:
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2013 시스템 비용
국제 에너지기구 (IEA)는 2014 년 “기술 로드맵 : 태양 광 에너지”보고서에서 2013 년 8 대 시장을 대상으로 가정용, 상업용 및 유틸리티 규모의 PV 시스템에 대해 와트 당 가격을 발표했습니다.
| USD / W | 호주 | 중국 | 프랑스 | 독일 | 이탈리아 | 일본 | 영국 | 미국 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 주거용 | 1.8 | 1.5 | 4.1 | 2.4 | 2.8 | 4.2 | 2.8 | 4.9 |
| 상업용 | 1.7 | 1.4 | 2.7 | 1.8 | 1.9 | 3.6 | 2.4 | 4.5 |
| 유틸리티 규모 | 2.0 | 1.4 | 2.2 | 1.4 | 1.5 | 2.9 | 1.9 | 3.3 |
| 출처 : IEA – 기술 로드맵 : 태양 광 에너지 보고서 | ||||||||
태양 광 발전 시스템은 LCOE (Levelized Cost of Electricity) 측면에서 학습 곡선을 보여 주며 용량이 배가 될 때마다 kWh 당 비용을 32.6 % 줄입니다. 2010 년부터 2017 년까지 국제 재생 가능 에너지기구 (IRENA)의 LCOE 및 누적 설치 용량 데이터로부터 태양 광 시스템의 학습 곡선 방정식은 다음과 같이 주어진다.
LCOE : 전기의 수평 화 된 비용 (USD / kWh)
수용량 : 광전지 체계의 누적 설치된 수용량 (MW에서)
규제
표준화
광전지 시스템의 사용 증가와 태양 광 발전의 기존 구조 및 공급 및 분배 기술에의 통합은 광전지 부품 및 시스템에 대한 일반 표준 및 정의의 가치를 높입니다. 이 표준은 IEC (International Electrotechnical Commission)에서 작성되었으며 셀, 모듈, 시뮬레이션 프로그램, 플러그 커넥터 및 케이블, 마운팅 시스템, 인버터의 전반적인 효율 등의 효율성, 내구성 및 안전성에 적용됩니다.
기획 및 허가
National Electrical Code의 690 조는 광전지 시스템 설치에 대한 일반적인 지침을 제공하지만,이 지침은 해당 지역의 법과 규정으로 대체 될 수 있습니다. 종종 작업을 시작하기 전에 계획서 제출과 구조 계산이 필요한 허가가 필요합니다. 또한 많은 로케일은 허가 된 전기 기술자의지도하에 작업을 수행해야합니다. 적용 가능한 법률이나 규정을 준수 할 수 있도록 AHJ (관할 당국)와상의하십시오.
미국에서는 AHJ (Authority Having Jurisdiction)가 합법적으로 공사를 시작하기 전에 디자인을 검토하고 허가를 발급합니다. 전기 설치 작업은 NEC (National Electrical Code)에 명시된 표준을 준수해야하며 AHJ가 건물 코드, 전기 코드 및 화재 안전 코드를 준수하는지 검사해야합니다. 관할 구역에서는 장비가 NRTL (Nationally Recognized Testing Laboratories) 중 적어도 하나에 의해 테스트, 인증, 나열되고 라벨을 부착하도록 요구할 수 있습니다. 복잡한 설치 과정에도 불구하고, 최근의 태양 계약자 목록은 2000 년 이래로 설치 회사의 대다수가 설립되었음을 보여줍니다.
국가 규정
영국
영국에서는 PV 설치가 일반적으로 허가 된 개발로 간주되고 계획 권한이 필요하지 않습니다. 해당 부동산이 등록 된 지역이나 지정된 지역 (국립 공원, 뛰어난 자연의 아름다움 지역, 특수 과학적 관심 장소 또는 노퍽 브룸)에 있다면 계획 허가가 필요합니다.
미국
미국에서는 많은 지역에서 광전지 시스템 설치 허가가 필요합니다. 계통 연계 시스템은 일반적으로 시스템과 건물의 계통 연결 배선 사이의 연결을 위해 공인 전기 기술자가 필요합니다. 이 자격을 갖춘 설치자는 거의 모든 주에 위치합니다. 캘리포니아주는 자택 소유자 협회가 태양열 장치를 제한하는 것을 금지합니다.
스페인
스페인은 광전지 및 기타 재생 가능 에너지 원을 통해 전력의 약 40 %를 생산하지만, 우 엘바 (Huelva)와 세비야 (Seville)와 같은 도시는 일년에 약 3,000 시간의 햇빛을 자랑합니다. 스페인은 투자로 인한 부채를 설명하기 위해 태양세를 부과합니다 스페인 정부. 그리드에 연결하지 않은 사람들은 3,000 만 유로 (4 천만 달러)의 벌금형에 처해질 수 있습니다.
제한 사항
PV 생산의 오염 및 에너지
PV는 청정하고 배출 가스가없는 전기를 생성하는 잘 알려진 방법이었습니다. PV 시스템은 종종 PV 모듈과 인버터로 구성됩니다 (DC를 AC로 변경). PV 모듈은 주로 PV 셀로 만들어지며 컴퓨터 칩 제작 재료와 근본적인 차이가 없습니다. PV 셀 (컴퓨터 칩) 생산 공정은 에너지 집약적이며 독성이 강하고 환경 적으로 유독 한 화학 물질이 포함됩니다. PV에서 생산 된 에너지로 PV 모듈을 생산하는 전세계의 PV 제조 공장은 거의 없습니다. 이 방법은 제조 과정에서 탄소 발자국을 크게 줄입니다. 제조 공정에서 사용되는 화학 물질 관리는 공장의 현지 법과 규정의 적용을받습니다.
전기 네트워크에 대한 영향
옥상 광전지 시스템의 수준이 증가함에 따라 에너지 흐름은 양방향이됩니다. 소비보다 지역 발전이 더 많으면 전기가 그리드로 내보내집니다. 그러나 전기 네트워크는 전통적으로 2 방향 에너지 전달을 다루기 위해 고안되지 않았습니다. 따라서 일부 기술적 인 문제가 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 호주 퀸즈랜드에서는 2017 년 말 옥상 PV를 보유한 가구의 30 % 이상이 거주하고 있습니다. 유명한 캘리포니아 2020 오리 커브는 2015 년 이후 많은 지역 사회에서 매우 자주 나타납니다. 이러한 PV 가정에서 전기가 네트워크로 다시 흐를 때 과전압 문제가 발생할 수 있습니다. PV 인버터 역률, 전기 배전기 수준의 새로운 전압 및 에너지 제어 장비, 전력 전선 재조정, 수요 측 관리 등과 같은 과전압 문제를 해결할 수있는 솔루션이 있습니다. 이러한 솔루션.
전력 요금 관리 및 에너지 투자에 대한 시사점
고객 (사이트)마다 상이한 편안함 / 편의성 요구, 상이한 전기 요금 또는 상이한 사용 패턴과 같은 상이한 특정 상황을 가지고 있기 때문에 전기 또는 에너지 수요 및 청구 관리에 은색의 총알이 없습니다.전기 요금에는 일일 접근 및 계량 료, 에너지 요금 (kWh, MWh 기준) 또는 최대 수요 청구 료 (예 : 한 달에 최대 30 분 에너지 소비 가격)와 같은 몇 가지 요소가있을 수 있습니다. PV는 호주 및 독일과 같이 전력 가격이 합리적으로 높고 지속적으로 증가 할 때 에너지 요금을 줄이기위한 유망한 선택입니다. 그러나 피크 수요가있는 사이트의 경우, 주거 지역과 같이 늦은 오후부터 이른 저녁까지 피크 수요가 대부분 발생하는 경우 PV가 덜 매력적 일 수 있습니다. 전반적으로 에너지 투자는 경제적 인 결정이며 운영 개선, 에너지 효율성, 현장 발전 및 에너지 저장에 대한 시스템 평가를 기반으로 투자 결정을 내리는 것이 좋습니다.