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가정용 태양전지 패널의 일일 에너지 계획

전문가 제언: ○ 태양에너지는 지표면적 기준으로 1kW/m2로 저밀도이고 태양전지의 효율도 15% 이하로 낮은 수준이므로 큰 규모의 설비가 필요하고 따라서 초기 투자가 크다. 특히 전력의 안정적 공급을 위한 배터리는 필수 품목이지만 그리드 연결형 시스템에서 만약 배터리를 생략할 수 있거나 대폭 축소할 수 있다면 매우 경제적인 시스템이 될 수 있을 것이다.

- 배터리를 생략하고 양수발전을 병용하는 방식(2009, Sallem Souhir, et.al.), 활강모드관찰기(sliding mode observer)를 활용하여 배터리 용량을 최소화하는 방식(2006, 김일송, et.al. KAIST) 등이 제안된 바 있다.

- 배터리 용량을 줄이고 시스템 효율을 높이기 위하여 다양한 최적화 및 실시간 에너지 관리 기법이 제안되었다. 하지만 그리드에 연결하는 경우 이러한 기법에서는 과도한 스위칭 빈도가 불가결의 요소이며 이는 시스템 고장으로 이어질 가능성이 큰데, 이 글에서는 전문가시스템 퍼지제어를 통한 에너지 관리 기법이 이러한 문제를 얼마나 해결할 수 있는지 보여주고 있다.

○ 태양광발전에 필요한 배터리의 용량에 대해서 국내에서는 “안정적인 태양광발전시스템의 설계를 위한 태양전지와 배터리 용량산정 방안”(2005, 이우희 등), “국내 독립형 태양광발전시스템의 배터리 용량산정 비교 분석(2009, 문희성 등) 등의 연구가 보고되고 있다. 이 분야의 해외 연구는 태양전지의 등장과 동시에 진행되어 왔으며 산업계에는 어느 정도 정착이 되어 있다. 한 방식(Leonics사)은 배터리용량(Ah) = 전기용품의 일일 사용 Wh × 자족일수(days of autonomy)/(0.85 × 0.6 × 공칭 배터리 전압)를 제시하고 있다.

- 하지만 정형화되어 있는 배터리 용량 산정 방식도 배터리 용량 축소라는 명제 하에서는 끊임없는 도전을 받을 것이다. 우리 학계 및 산업계도 하나의 ‘틈새분야’인 배터리 생략 혹은 축소의 방향으로도 충분한 연구와 검토를 수행하여야 할 것으로 본다.

저자: Ammar, Mohsen Ben; Chaabene, Maher; Elhajjaji, Ahmed
자료유형: 학술정보