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광전지 또는 열 에너지? 그들 사이의 차이점에 대한 모든 것을 이해하고 귀하의 사례에 가장 적합한 유형을 찾으십시오.

Unsplash의 Vivint Solar 이미지

석유와 석탄은 널리 사용되는 에너지원이지만 극도로 오염됩니다. 따라서, 에너지 효율성과 지구에 대한 낮은 영향을 통합하기 위해 재생 에너지의 사용이 점점 더 추구되고 있습니다. 이러한 환경에서 태양 에너지는 비즈니스 부문과 주거 시스템 모두에서 발전을 위해 눈에 띄었고 점점 더 탐구되고 있습니다.

태양 에너지 란 무엇입니까?

태양 에너지는 근원이 태양인 전자기 에너지입니다. 이러한 이유로 키트 구성 요소 이상의 폐기물을 생성하지 않고 온실 가스 배출 감소 측면에서 환경적 이점을 제공하는 지속 가능하고 깨끗한 에너지원으로 간주됩니다.

열에너지나 전기에너지로 변환할 수 있어 다양한 용도에 적용할 수 있습니다. 태양 에너지를 사용하는 두 가지 주요 방법은 발전과 태양열 온수 가열입니다.

전기 에너지 생산에는 두 가지 시스템이 사용됩니다. 복사가 먼저 열 에너지로 변환되고 나중에 전기 에너지로 변환되는 태양열(주로 발전소에서 사용되므로 논의하지 않음); 태양 복사가 직접 전기 에너지로 변환되는 광전지. 태양열 에너지는 차례로 전자기 복사를 포착한 다음 열로, 즉 열 에너지로 변환하여 얻습니다. 이를 통해 주거용, 건물 및 상업용 시스템에 온수를 제공합니다.

아래에서 가정용 태양 에너지의 두 가지 주요 유형인 태양광 에너지와 열 에너지 간의 특성과 차이점에 대한 요약을 찾을 수 있습니다.

태양광

광전지 에너지의 개념은 열 에너지 단계를 거치지 않고 태양 복사를 통해 비전통적인 방식으로 전기 에너지를 생성하는 것입니다.

태양열과 마찬가지로 광전지 태양 에너지 시스템에는 에너지 효율이 높거나 낮은 여러 모델의 집열기(또는 태양 전지판)가 있습니다. 가장 일반적인 것은 단결정, 다결정 및 박막입니다.

태양광 에너지 시스템의 주요 구성 요소는 패널, 지지 구조, 충전 컨트롤러, 인버터 및 배터리입니다.

사용된 구성 요소가 발전 장비에 대한 규칙을 수립할 목적으로 2014년 조례 번호 357을 시행한 국립 계측, 품질 및 기술 연구소(Inmetro)의 인증을 받았는지 확인하십시오.

투자 회수 시간은 가변적이며 건물에 필요한 에너지 양에 따라 다릅니다. 그럼에도 불구하고 홈 시스템의 장점은 사용자가 얼마나 절약할 수 있는지와 관련이 있습니다. 회수 기간에 도달하면 더 이상 에너지 요금을 지불할 필요가 없습니다.

어떻게 작동합니까?

태양 전지판 또는 패널은 광전지로 구성된 마이크로 에너지 생성 시스템입니다. 패널 세트가 태양광 모듈을 형성합니다. 광전지는 실리콘과 같은 반도체 재료로 만들어집니다. 판 세포가 빛에 노출되어 그 에너지를 포착할 때 조명을 받은 물질의 전자 일부가 광자(태양광에 존재하는 에너지 입자)를 흡수합니다.

자유 전자는 이러한 반도체 재료 사이에 존재하는 전위차에 의해 재료의 접합 영역에 형성되는 전기장에 의해 당겨질 때까지 반도체에 의해 플럭스로 수송됩니다. 그런 다음 자유 전자를 태양 전지에서 꺼내 전기 에너지로 사용할 수 있습니다.

태양열 시스템과 달리 태양광 시스템은 작동에 높은 태양 복사가 필요하지 않습니다. 그러나 생성되는 에너지의 양은 구름의 밀도에 따라 달라지므로 태양광 반사 현상으로 인해 구름의 수가 적으면 완전히 개방된 날에 비해 더 많은 전력 생산이 발생할 수 있습니다.

변환 효율은 전기 에너지로 변환되는 셀 표면에 입사되는 태양 복사의 비율로 측정됩니다. 현재 가장 효율적인 전지는 약 25%의 효율을 제공합니다.

환경부에 따르면 현재 정부는 농촌 및 고립 된 지역 사회의 에너지 수요를 충족시키기 위해 태양광 에너지 발전 프로젝트를 개발하고 있습니다. 이 프로젝트는 다음과 같은 영역에 중점을 둡니다.

• 국내 공급을 위한 양수;
• 관개 및 양식업;
• 거리 조명;
• 집단 사용을 위한 시스템(학교, 보건소 및 커뮤니티 센터의 전화);
• 홈 케어.

또한 두 가지 유형의 광전지 시스템이 있습니다. 그리드에 연결된 시스템(그리드에 또는 그리드 타이) 또는 네트워크에서 격리된 것(오프 그리드 또는 자영업자). 그들 사이의 주요 차이점 중 하나는 키트의 구성입니다. 첫 번째에는 에너지 저장 장치가 없기 때문입니다. 즉, 배터리와 충전 컨트롤러를 사용할 필요가 없습니다. 그들 사이의 또 다른 중요한 차이점은 첫 번째는 기존 배전 네트워크에 연결해야 하고 두 번째는 더 먼 지역에 설치할 수 있다는 것입니다.

계통 연결 시스템의 경우 Law 10,438/02는 가정에서 요구하는 것보다 더 많은 에너지를 생산하는 사람들에게 에너지 크레딧 형태로 경제적 혜택을 제공합니다. 거주지가 필요로 하는 것보다 적은 에너지를 생성하는 달에 대한 전기 요금.

불행히도, 브라질에는 이러한 유형의 에너지에 대한 인센티브 및 자금 조달 라인이 아직 거의 없으며 여전히 접근하기 어렵고 적용 가능성이 거의 없습니다. 태양광 에너지 시스템의 소비가 증가함에 따라 공동 주택에 대한 보다 적용 가능하고 접근 가능한 인센티브가 나타날 것으로 예상됩니다.

열 착취

태양 복사를 이용하는 또 다른 방법은 열 가열입니다. 열 난방은 일반적으로 건물, 콘도 및 주택의 지붕에 설치되는 집열기에 의해 태양광을 흡수하는 과정을 통해 수행될 수 있습니다.

지표면에서 일사량이 적기 때문에 몇 제곱미터의 집열기를 설치해야 합니다. 각 수집기 모델(개방형, 폐쇄형 또는 진공관형일 수 있음)은 특징적인 에너지 효율을 가지며 물을 특정 온도로 가열할 수 있습니다. 따라서 온수의 사용 용도(목욕탕, 수영장, 공간 난방 등)에 따라 항상 더 적합한 모델이 있습니다.

국가전력청(Aneel)에 따르면 3~4인 가구의 온수 공급을 위해서는 4㎡의 집열기가 필요하다. 이 기술에 대한 수요는 주로 주거용이지만 공공 건물, 병원, 레스토랑, 호텔 및 기타 회사와 같은 상업 부문에서도 관심이 있습니다.

태양열 에너지 투자에 대한 투자 회수 기간은 일반적으로 18개월에서 36개월 사이로 다양합니다. 태양열 히터의 수명은 약 240개월로 추정되어 시스템이 매우 유리하고 경제적입니다.

어떻게 작동합니까?

열 사용의 작동 원리는 간단합니다. 패널의 표면에는 구리 또는 알루미늄으로 만들어진 핀이 있으며 일반적으로 태양 복사를 더 많이 흡수하기 위해 어두운 색으로 칠해져 있습니다. 따라서 이러한 지느러미는 태양 복사를 포착하여 열로 변환합니다. 열은 패널 내부에 존재하는 유체(보통 물)에 의해 흡수된 다음 단열 파이프를 통해 펌핑하여 뜨거운 물 탱크(열저장소 또는 보일러)에 도달할 때까지 전달됩니다.

온수탱크는 단열재로 되어 있어 물이 식는 것을 방지하고 햇빛이 없는 기간에도 쾌적한 온도로 공급할 수 있습니다.

태양광 발전의 장점과 단점은?

태양 에너지는 재생 가능하고 고갈되지 않는 에너지 원으로 간주됩니다. 화석 연료와 달리 태양 에너지에서 전기를 생성하는 과정은 이산화황(SO2), 질소 산화물(NOx) 및 이산화탄소(CO2)를 방출하지 않습니다. 이 모든 오염 가스는 인체 건강에 해로운 영향을 미치고 지구 온난화에 기여합니다.

태양 에너지는 또한 덜 광범위한 면적을 필요로 하기 때문에 유압과 같은 다른 재생 가능 자원에 비해 유리합니다. 또한 태양 에너지는 빠르고 신속한 설치와 완전한 소음 시스템을 갖추고 있습니다.

브라질의 태양 에너지 장려는 입사 일사량이 많고 적도에 가까운 국가의 잠재력에 의해 정당화됩니다. 에 따르면 녹색건축협의회 (GBC 브라질), 태양 에너지 설치의 또 다른 이점은 부동산 평가입니다(지속 가능한 자산은 최대 30% 평가).

태양광 에너지의 경우 가장 많이 언급되는 단점은 구현이 여전히 상대적으로 비싸다는 것입니다. 비용 외에도 15%에서 25%까지 다양한 프로세스의 효율성이 낮습니다. 그러나 태양광 시스템의 생산 체인에서 고려해야 할 또 다른 매우 중요한 점은 태양광 전지 제조에 가장 일반적으로 사용되는 원료인 실리콘으로 인한 사회적, 환경적 영향입니다.

다른 채굴 활동과 마찬가지로 실리콘 채굴은 추출 지역의 토양과 지하수에 영향을 미칩니다. 또한, 산업재해 및 질병 발병을 예방하기 위해 근로자에게 좋은 작업 조건을 제공하는 것이 필수적입니다. 국제암연구소(IARC)는 결정질 실리카가 발암물질이며 만성적으로 흡입할 경우 폐암을 유발할 수 있다고 지적합니다.

과학 기술부의 보고서는 태양광 시스템과 관련된 두 가지 다른 중요한 사항을 지적합니다. 패널 폐기는 잠재적인 독성을 나타내므로 적절하게 폐기해야 합니다. 태양광 패널의 재활용은 지금까지 만족스러운 수준에 도달하지 못했습니다.

또 다른 중요한 점은 브라질이 금속 규소의 대규모 생산국임에도 불구하고 태양광 수준에서 규소를 정제하는 기술은 아직 개발 단계에 있다는 것입니다. 따라서 재생 가능하고 가스를 배출하지 않더라도 태양 에너지는 여전히 기술 및 경제적 장애물에 직면해 있습니다. 유망함에도 불구하고, 태양 에너지는 공공 부문과 민간 부문 간의 협력과 전체 생산 공정을 포괄하는 기술 개선을 위한 연구 투자를 통해서만 가격을 인하함으로써 경제적으로 실현 가능하게 될 것입니다.