태양광 발전설비설계

목차(태양광 발전설비설계)

태양광 발전설비설계

❗태양광 발전설비설계

• 태양광 발전은 태양광을 직접 전기에너지로 변환시키는 기술
• 햇빛을 받으면 광전효과에 의해 전기를 발생하는 태양전지를이용한 발전방식
• 태양광 발전시스템은 태양전지로 구성된 모듈과 축전지 및 전력변환장치로 구성됨

1️⃣설계FLOW

1)현장 조사 및 데이터 수집

• 부하 분석(사전조사): 필요한 전력량, 사용 패턴 등을 분석하여 일일 소비 전력량을 산정합니다.
• 지붕 구조 및 재질 조사: 지붕의 경사도, 방향, 하중, 재질, 방수 상태 등을 파악합니다.
• 일사량 분석: 해당 지역의 일사량 데이터를 분석하여 발전량 예측에 활용합니다.
• 그늘 영향 분석: 주변 건물, 나무 등에 의한 그늘 영향을 분석하여 발전량 손실을 최소화합니다.
• 기존 전력 시스템 조사: 기존 전력 시스템과의 연동 방식 및 필요한 보완 작업을 파악합니다.

2)시스템 구성 및 용량 산정

• 태양광 모듈 용량 산정: 일일 소비 전력량, 지역의 일사량, 시스템 효율 등을 고려하여 필요한 태양광 모듈 용량을 계산합니다.
• 축전지 용량 산정: 부조일, 방전 심도, 보수율 등을 고려하여 필요한 축전지 용량을 계산합니다.
• 인버터 선정: 축전지의 수명을 보호하고 시스템의 효율을 높이기 위한 적절한 충방전 제어기를 선정합니다.
• 부가설비 선정: 모니터링 시스템, ESS 등 필요한 부가설비를 선정합니다.
• 발전량 예측: 설계된 시스템의 연간 발전량을 예측하고, 소비전력과 비교하여 경제성을 분석합니다.

3)설계 도면 작성

• 시스템구성 및 설계(직렬회로수, 병렬회로수): 위에서 산정된 값들을 바탕으로 태양광 모듈, 축전지, 충방전 제어기 등을 연결하여 시스템을 구성하고 설계합니다.
• 배치도: 태양광 모듈, 인버터, 부가설비 등의 배치를 나타내는 도면을 작성합니다.
• 배선도: 전력 계통 연결 방식, 접지 등을 나타내는 도면을 작성합니다.
• 구조도: 지붕에 태양광 시스템을 지지하기 위한 구조물 설계 도면을 작성합니다.

4)안전성 검토 및 구조 계산

• 안전을위한 장치설치: 과충전, 과방전, 단락 등의 문제 발생 시 시스템을 보호하기 위한 안전 장치를 설치합니다.
• 구조 안전성 검토: 지붕 하중, 풍하중 등을 고려하여 구조물의 안전성을 검토합니다.
• 전기 안전성 검토: 누전, 단락 등 전기적 위험 요소를 분석하고 안전 대책을 수립합니다.

5)시공 계획 수립

• 시공 단계별 계획: 설치 순서, 작업 인원, 소요 기간 등을 상세히 계획합니다.
• 안전 관리 계획: 안전 교육, 보호구 착용 등 안전 관리 계획을 수립합니다.

6)인허가 및 행정 절차

• 건축물대장 확인: 건축물대장을 확인하여 태양광 설치가 가능한지 확인합니다.
• 관련 법규 검토: 태양광 발전 시스템 설치 관련 법규를 준수하여 인허가를 받습니다.

7)시공 및 시운전

• 설계 도면에 따라 시공: 설계 도면에 따라 정확하게 시공합니다.
• 시운전: 시스템을 가동하여 발전량, 효율 등을 확인하고 문제점을 보완합니다.

8)준공 및 유지보수 계획 수립

• 준공 검사: 시공 완료 후 준공 검사를 실시하고, 준공 보고서를 작성합니다.
• 유지보수 계획: 정기적인 점검 및 유지보수 계획을 수립합니다.

2️⃣설계 시 고려사항

1)설계위치 결정 :

태양고도별 비음영지역 선정

• 주택용 도심지, 건축물 부근 수목빌딩 등 일사차단 고려
• 발전량 추정 약 10~20%저하

2)설치방법 결정

• 태양광 발전과 건물과의 통합수준
• BIPV설치위치별 통합방법 및 배서방법 검토
• 유지보수 적정성

3)디자인 결정

• 경사각, 방위각 결정 :
  잠향으로 보통 30도

• 구조, 안정성 판단 :
  가대의 재질, 기계적 강도(자중+풍압최대하중), 가대 내용연수(스테인리스 30년 이상), 가대고정기초

• 시공방법

4)태양전지 모듈선정

• 설치형태에 따른 적합한 모듈선정
  변환효율 : 통산10~20%정도

• 전자재로서 적합성 여부
  국내인증기관 모듈 사용

5)모듈면적 및 시스템 용량결정

• 모듈 크기에 따른 설치면적 결정

• Array구성방안 고려

6)시스템 구성

• 성능, 효율
• 어레이 구성 및 결선방법 결정
• 계통연계 방안 및 효율적 전력공급방안
• 모니터링 방안
  단위사업별 설비용량 50[kW] 이상 발전설비(수소, 연료전지 1[kW]이상)

• 에너지 생산량/가동상태 확인 가능

7)Array

• 경제적 방법 고려

• 설치 장소에 따른 방식

8)구성 요소별 설계

• 최대 출력 추종제어(MPPT)
  태양전지 동작점 향상 최대 출력 추종변화, 최대출력 발생하는 제어

• 역전류 방지
  전류의 역류를 방지를 위해 직렬 삽이 소자

• 최소 전압강하 : 3%미만

• 내외부 설치에 따른 보호기능

9)발전시스템

• 독립형, 계통연계형

3️⃣지붕형 태양광 발전설계 시 고려해야 할 사항

• 지붕의 구조적 안전성: 태양광 시스템의 무게를 지탱할 수 있는지 확인해야 합니다.
• 일사량: 발전량 예측에 가장 중요한 요소입니다.
• 그늘: 주변 환경에 의한 그늘은 발전량 감소를 유발하므로 최소화해야 합니다.
• 경제성: 초기 투자 비용, 유지보수 비용, 발전량 등을 종합적으로 고려하여 경제성을 분석해야 합니다.
• 안전성: 전기 안전, 화재 안전 등을 확보해야 합니다.

4️⃣어레이Array

태양광 발전 시스템에서 어레이의 설치 방식은 발전 효율에 큰 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 태양광 발전 시스템의 어레이 설치 방식은 크게 고정형, 반고정형, 추적형으로 나눌 수 있으며, 각각의 방식에는 고유한 특징과 장단점이 있습니다.

1. 고정형 어레이

• 설명: 태양전지판이 특정 각도로 고정되어 움직이지 않는 방식입니다.
• 장점:
  • 설치 비용이 저렴합니다.
  • 구조가 간단하여 유지보수가 용이합니다.
• 단점:
  • 태양의 위치 변화에 따라 발전량이 감소할 수 있습니다.
  • 계절별 일사량 변화에 대한 대응이 어렵습니다.
• 적용:
  • 소규모 태양광 발전 시스템에 주로 사용됩니다.
  • 설치 공간이 제한적인 경우 적합합니다.

2. 반고정형 어레이

• 설명: 태양전지판의 경사각을 계절에 따라 조절할 수 있는 방식입니다.
• 장점:
  • 고정형에 비해 발전량을 높일 수 있습니다.
  • 계절별 일사량 변화에 대한 대응이 가능합니다.
• 단점:
  • 추적형에 비해 발전량이 낮습니다.
  • 경사각 조절을 위한 추가적인 장치가 필요합니다.
• 적용:
  • 중규모 태양광 발전 시스템에 적합합니다.
  • 발전 효율을 높이고 싶지만, 추적형 설치가 어려운 경우에 적합합니다.

3. 추적형 어레이

• 설명: 태양의 위치를 따라 태양전지판이 자동으로 움직이는 방식입니다.
• 장점:
  • 태양광 발전 효율이 가장 높습니다.
  • 하루 종일 최대의 발전량을 얻을 수 있습니다.
• 단점:
  • 설치 비용이 가장 높습니다.
  • 유지보수가 복잡하고, 고장 발생 가능성이 높습니다.
  • 부지 공간이 많이 필요합니다.
• 종류:
  • 단축 추적형: 태양을 한 축 방향으로만 추적합니다. (상하 또는 좌우)
  • 양축 추적형: 태양을 두 축 방향으로 추적하여 최적의 각도를 유지합니다.
• 적용:
  • 대규모 태양광 발전 시스템에 주로 사용됩니다.
  • 발전 효율을 극대화하고 싶은 경우에 적합합니다.

각 설치 방식의 선택은 다음과 같은 요소들을 고려하여 결정해야 합니다.

• 예산: 설치 비용과 유지보수 비용
• 부지: 설치 공간의 크기와 형태
• 발전 목표: 필요한 발전량
• 기후 조건: 일조량, 풍속, 강우량 등

어레이 검사의 목적

• 설치 오류 확인: 설치 과정에서 발생할 수 있는 배선 오류, 접촉 불량, 누수 등을 확인합니다.
• 성능 확인: 태양전지 모듈의 출력, 어레이의 연결 상태, 시스템 전체의 효율을 확인합니다.
• 안전성 확보: 누전, 단락 등의 안전 문제를 미리 예방합니다.

어레이 검사 항목

1. 외관 검사:
   • 모듈 파손 여부: 균열, 흠집, 변색 등의 외관 손상 여부를 확인합니다.
   • 프레임 손상 여부: 프레임의 휨, 녹슨 부분, 볼트 및 너트의 느슨함 등을 확인합니다.
   • 배선 상태: 배선의 손상, 절연체 손상, 접촉 불량 등을 확인합니다.
   • 접지 상태: 접지선의 연결 상태, 접지 저항 등을 확인합니다.
   • 방수 처리: 방수 처리 상태를 확인하여 누수 가능성을 점검합니다.
2. 전기적 검사:
   • 개방 전압 및 단락 전류 측정: 각 모듈의 개방 전압과 단락 전류를 측정하여 모듈의 성능을 확인합니다.
   • 저항 측정: 배선 저항을 측정하여 접촉 불량이나 단선 여부를 확인합니다.
   • 절연 저항 측정: 절연 저항을 측정하여 누전 가능성을 확인합니다.
   • 누설 전류 측정: 누설 전류를 측정하여 접지 상태를 확인합니다.
3. 기능 검사:
   • 인버터 통신: 인버터와의 통신 상태를 확인합니다.
   • 발전량 측정: 발전량을 측정하여 설계 값과 비교합니다.
   • 온도 측정: 모듈 온도를 측정하여 발전량에 미치는 영향을 확인합니다.

검사 방법 및 장비

• 육안 검사: 외관 손상, 배선 상태 등을 육안으로 확인합니다.
• 멀티미터: 전압, 전류, 저항 등을 측정합니다.
• 절연 저항 측정기: 절연 저항을 측정합니다.
• 열화상 카메라: 열 이상 부위를 확인합니다.
• 태양광 모듈 테스터: 모듈의 성능을 정밀하게 측정합니다.

검사 시 주의 사항

• 안전: 안전 장비를 착용하고, 감전에 유의하여 검사를 진행해야 합니다.
• 정확성: 측정값을 정확하게 기록하고, 비교 분석하여 문제점을 파악해야 합니다.
• 체계적인 검사: 검사 항목별로 체계적으로 검사를 진행하여 누락되는 부분이 없도록 해야 합니다.

검사 결과 보고서 작성

검사 결과를 바탕으로 보고서를 작성하여, 문제점을 명확히 제시하고 개선 방안을 제시해야 합니다. 보고서에는 다음과 같은 내용이 포함되어야 합니다.

• 검사 일시 및 장소
• 검사 대상 시스템
• 검사 항목 및 결과
• 문제점 및 원인 분석
• 개선 방안

주택용 계통연계형 태양광 발전설비의 시설기준

주요 시설기준

• 전기안전관리법:
  • 전기설비기술기준: 한국전기설비규정(KEC)에 따른 설계, 시공, 검사를 진행해야 합니다.
  • 안전인증: 태양광 모듈, 인버터 등 주요 설비는 KS 인증을 받은 제품을 사용해야 합니다.
  • 정기검사: 설비의 안전을 위해 정기적인 점검 및 유지보수가 필요합니다.
• 신재생에너지설비의 지원 등에 관한 지침:
  • 발전량 예측: 시스템의 발전량을 정확하게 예측하고, 계통에 미치는 영향을 평가해야 합니다.
  • 계통 연계 기준: 계통 안정성을 유지하기 위한 계통 연계 기준을 준수해야 합니다.
• 건축법:
  • 건축물 안전: 태양광 설비 설치로 인해 건축물의 안전성이 저해되지 않도록 해야 합니다.
  • 미관: 주변 환경과 조화를 이루는 설계가 필요합니다.

상세 시설기준 (일부)

• 인버터:
  • 용량: 모듈 출력에 맞는 용량의 인버터를 선정해야 합니다.
  • 기능: MPPT 기능, 그리드 연계 기능 등 필수 기능을 갖추어야 합니다.
  • 설치 위치: 통풍이 잘 되고, 습기가 없는 곳에 설치해야 합니다.
• 태양광 모듈:
  • 기울기: 일사량을 고려하여 최적의 기울기를 설정해야 합니다.
  • 방향: 남향 설치를 권장하며, 주변 환경에 따른 최적의 방향을 선정해야 합니다.
• 배선:
  • 규격: 전압 강하를 최소화하기 위해 적정 규격의 전선을 사용해야 합니다.
  • 접지: 안전을 위해 반드시 접지를 시공해야 합니다.
• 보호장치:
  • 차단기: 과전류, 단락 등으로부터 시스템을 보호하기 위한 차단기를 설치해야 합니다.
  • 피뢰침: 낙뢰로부터 시스템을 보호하기 위한 피뢰침 설치를 고려해야 합니다.

시설기준 준수의 중요성

• 안전 확보: 전기 충격, 화재 등의 위험을 방지하고 안전한 시스템 운영을 보장합니다.
• 효율 향상: 최적의 시스템 구성을 통해 발전 효율을 높일 수 있습니다.
• 계통 안정성 유지: 계통에 부정적인 영향을 미치지 않고 안정적인 전력 공급에 기여합니다.
• 인허가 획득: 관련 법규를 준수하여 인허가를 원활하게 받을 수 있습니다.

재생에너지

태양광설비1
태양광설비2
태양전지모듈 선정시 고려사항
태양광발전설비 설계
태양광 발전 파워컨디셔너
풍력에너지
건축물 구내 및 옥상 등에 설치한 풍력발전설비
풍력발전시스템의 낙뢰 피해와 피뢰대책
풍력발전설비의 검사사항
해양에너지 발전
에너지 하베스팅

💯기출문제

●03태양광 발전설비에 대한 서지보호기의 설치 회로도를 그리고 설명하시오

서지흡수기(SA)

태양광발전설비 설계

서지 보호기란?

서지 보호기(Surge Protective Device, SPD)는 낙뢰나 스위칭 작용 등으로 인해 발생하는 순간적인 고전압, 고전류 서지를 흡수하여 전자기기 및 시스템을 보호하는 장치입니다. 태양광 발전 시스템의 경우, 외부 환경에 노출되어 있어 낙뢰나 스위칭 서지에 취약하기 때문에 서지 보호기 설치가 필수적입니다.

서지 보호기 설치 회로도

http://magazine.hellot.net/magz/article/articleDetail.do;jsessionid=810E5E295F77B204CE251CFE48F87541?flag=all&showType=showType1&articleId=ARTI_000000000030200&page=1&articleAllListSortType=sort_1&selectYearMonth=&subCtgId=

위 회로도는 일반적인 태양광 발전 시스템에 서지 보호기를 설치한 모습을 나타냅니다.

• DC측 서지 보호기: 태양광 모듈과 인버터 사이에 설치되어 태양광 모듈에서 발생하는 서지를 보호합니다.
• AC측 서지 보호기: 인버터 출력단과 계통연계기 사이에 설치되어 외부 전력망에서 발생하는 서지를 보호합니다.

서지 보호기 설치 위치 및 이유

• DC측: 태양광 모듈은 직접 외부 환경에 노출되어 있으므로 낙뢰나 스위칭 서지에 직접적인 영향을 받을 수 있습니다. DC측 서지 보호기는 태양광 모듈, 인버터, 기타 DC 부품을 보호하는 역할을 합니다.
• AC측: 외부 전력망은 다양한 전기 기기의 연결로 인해 서지가 발생할 수 있습니다. AC측 서지 보호기는 인버터, 계통연계기, 건물 내 전기 설비를 보호하는 역할을 합니다.

서지 보호기의 종류

• Type 1: 외부 낙뢰로부터 시스템을 보호하기 위한 최초 방어선으로, 높은 에너지의 서지를 흡수합니다.
• Type 2: Type 1 보호기 뒤에 설치되어 추가적인 보호를 제공하며, 중간 정도의 에너지 서지를 흡수합니다.
• Type 3: 전자기기 바로 앞에 설치되어 미세한 서지를 흡수하며, 민감한 전자 부품을 보호합니다.

서지 보호기 설치 시 주의사항

• 적절한 종류 선택: 시스템의 규모, 설치 환경, 보호 대상 등을 고려하여 적절한 종류의 서지 보호기를 선택해야 합니다.
• 정확한 설치 위치: 제조사의 설치 매뉴얼을 참고하여 정확한 위치에 설치해야 합니다.
• 정기적인 점검: 서지 보호기는 소모품이므로 정기적인 점검 및 교체가 필요합니다.
• 접지: 서지 보호기는 효과적인 접지를 통해 작동해야 합니다.

서지 보호기 설치의 중요성

서지 보호기는 태양광 발전 시스템의 수명을 연장하고 고장을 예방하며, 시스템의 안정적인 운전을 보장하는 데 필수적인 장치입니다. 낙뢰나 서지로 인한 피해는 시스템 전체에 영향을 미칠 수 있으므로, 반드시 서지 보호기를 설치하고 관리해야 합니다.

●05신재생에너지 설비 중 태양광 발전 시스템의 설계 시 전기적으로 고려해야 할 사항을 상세히 설명하시오

태양광 발전 시스템을 설계할 때는 다양한 전기적 요소들을 고려해야 합니다. 효율적이고 안전한 시스템 구축을 위해 다음과 같은 사항들을 꼼꼼하게 검토해야 합니다.

1. 부하 분석 및 용량 산정

• 부하 종류 및 사용 패턴: 가정, 상업용, 산업용 등 부하의 종류에 따라 필요한 전력량이 다릅니다. 또한 계절별, 시간대별 사용 패턴을 분석하여 최적의 시스템 용량을 산정해야 합니다.
• 일사량: 설치 지역의 일사량을 정확히 파악하여 발전량을 예측하고, 필요한 모듈 수를 계산합니다.
• 여유 용량: 시스템 확장 가능성, 기기 수명 등을 고려하여 여유 용량을 확보하는 것이 좋습니다.

2. 모듈 구성 및 배선

• 모듈 선택: 출력, 크기, 효율 등을 고려하여 적합한 모듈을 선택해야 합니다.
• 직렬 및 병렬 연결: 모듈을 직렬 연결하면 전압이 높아지고, 병렬 연결하면 전류가 증가합니다. 부하 특성에 맞게 적절한 연결 방식을 선택해야 합니다.
• 배선 규격: 모듈 출력에 맞는 적절한 규격의 케이블을 사용해야 하며, 전압 강하를 최소화하기 위해 짧고 굵은 케이블을 사용하는 것이 좋습니다.
• 접지: 안전을 위해 반드시 접지를 철저히 해야 합니다.

3. 인버터 선정

• 용량: 모듈에서 생산되는 전력량에 맞는 용량의 인버터를 선택해야 합니다.
• 효율: 높은 효율의 인버터를 선택하여 발전 효율을 높여야 합니다.
• 기능: MPPT(최대 전력점 추종) 기능, 그리드 연계 기능 등 필요한 기능을 갖춘 인버터를 선택해야 합니다.

4. 계통 연계

• 계통 연계 기준: 설치 지역의 전력 회사에서 정한 계통 연계 기준을 준수해야 합니다.
• 안전 장치: 과전류 보호 장치, 접지 장치 등 안전 장치를 설치하여 시스템의 안전성을 확보해야 합니다.

5. 모니터링 시스템

• 발전량 모니터링: 생산된 전력량을 실시간으로 모니터링하여 시스템의 효율성을 분석하고 관리해야 합니다.
• 고장 진단: 시스템 이상 발생 시 신속하게 감지하고 조치를 취할 수 있도록 모니터링 시스템을 구축해야 합니다.

6. 기타 고려 사항

• 일사량 변동: 일사량 변동에 따른 발전량 변화를 고려하여 시스템을 설계해야 합니다.
• 온도 변화: 온도 변화에 따른 모듈 효율 변화를 고려해야 합니다.
• 그늘: 모듈에 그늘이 지는 것을 최소화하여 발전 효율을 높여야 합니다.
• 풍하중: 강풍에 의한 모듈 손상을 방지하기 위해 충분한 강도의 구조물을 설치해야 합니다.

전기 설계 시 주의사항

• 안전 규정 준수: 전기 설비기술기준 등 관련 법규를 준수하여 설계 및 시공해야 합니다.
• 전문가와의 협력: 태양광 발전 시스템 설계는 전문적인 지식과 경험이 필요하므로, 전문가와 충분히 협력하여 설계해야 합니다.

●08태양광 발전설비를 보호하기 위한 피뢰설비 및 뇌서지 대책에 대하여 설명하시오. ❯03

뇌서지란?

뇌서지는 낙뢰와 같은 외부적인 요인이나 스위칭 작용 등에 의해 발생하는 순간적인 고전압 현상을 말합니다. 뇌서지는 전자기기의 고장을 유발하고, 심각한 경우 화재를 일으킬 수 있습니다.

태양광 발전설비의 피뢰 설비 및 뇌서지 대책

1. 피뢰침 설치:
   • 건물이나 구조물에 피뢰침을 설치하여 낙뢰를 직접 유도하고 안전하게 접지를 통해 대지로 방전시킵니다.
   • 피뢰침의 종류와 설치 기준은 관련 법규 및 규정을 준수해야 합니다.
2. 배선 보호:
   • 접지: 모든 전기 설비를 안전하게 접지하여 낙뢰 전류를 대지로 안전하게 흘려보냅니다.
   • 차폐: 배선을 금속관이나 차폐 케이블로 보호하여 외부 전자기장으로부터 보호합니다.
   • SPD(Surge Protection Device) 설치: SPD는 뇌서지를 흡수하여 전자기기를 보호하는 소자입니다. 태양광 모듈, 인버터, 계통 연계 부분 등에 설치하여 뇌서지로부터 시스템을 보호합니다.
   • 절연 거리 확보: 배선 간의 절연 거리를 충분히 확보하여 뇌서지에 의한 아크 발생을 방지합니다.
3. 태양광 모듈 보호:
   • 다이오드: 각 모듈에 다이오드를 설치하여 역전류를 방지하고, 부분적인 그림자 발생 시에도 다른 모듈에 영향을 미치지 않도록 합니다.
   • 접지: 모듈을 안전하게 접지하여 낙뢰 전류를 대지로 흘려보냅니다.
4. 인버터 보호:
   • 내부 보호 회로: 인버터 내부에 과전압, 과전류 보호 회로를 내장하여 뇌서지로부터 인버터를 보호합니다.
   • 외부 SPD: 인버터 입출력 단에 SPD를 설치하여 추가적인 보호를 합니다.
5. 계통 연계 부분 보호:
   • SPD 설치: 계통 연계 부분에 SPD를 설치하여 외부에서 유입되는 뇌서지를 차단합니다.
   • 변압기 보호: 변압기에 과전압 보호 장치를 설치하여 뇌서지로 인한 손상을 방지합니다.

뇌서지 대책 시 고려 사항

• 시스템 규모: 시스템의 규모에 따라 적절한 피뢰 설비를 설치해야 합니다.
• 설치 환경: 설치 환경 (지역, 건물 구조 등)에 따라 적절한 설계를 해야 합니다.
• 관련 법규 및 규정 준수: 관련 법규 및 규정을 준수하여 설치해야 합니다.
• 정기적인 점검: 피뢰 설비를 정기적으로 점검하여 성능을 유지해야 합니다.

결론

태양광 발전설비의 피뢰 설비 및 뇌서지 대책은 시스템의 안전하고 안정적인 운영을 위해 필수적입니다. 체계적인 설계와 정기적인 관리를 통해 낙뢰와 뇌서지로부터 시스템을 보호하고, 장기적인 관점에서 시스템의 수명을 연장할 수 있습니다.

●11태양광 발전시스템 서지보호장치의 종류와 특성을 기술하고 설치방법, 동작협조 및 적요에 대하여 설명하시오 ❯03

태양광 발전 시스템은 외부 환경에 노출되어 낙뢰, 스위칭 서지 등 다양한 서지 현상에 취약합니다. 이러한 서지 현상은 시스템의 고장을 유발하고 수명을 단축시킬 수 있으므로, 서지 보호 장치(SPD)를 설치하여 시스템을 보호하는 것이 필수적입니다.

1. 서지 보호 장치의 종류와 특성

서지 보호 장치는 크게 세 가지 종류로 나눌 수 있습니다.

• Type 1 SPD: 외부로부터 유입되는 직접적인 낙뢰 서지를 보호하기 위한 장치로, 건물의 주 배전반에 설치됩니다. 높은 에너지를 흡수할 수 있으며, 접지 시스템과 연결되어 서지를 안전하게 방출합니다.
• Type 2 SPD: Type 1 SPD를 보완하여 내부 설비를 보호하는 장치로, 분전반에 설치됩니다. Type 1 SPD보다 낮은 에너지를 흡수하며, Type 1 SPD와 함께 사용하여 보다 효과적인 보호가 가능합니다.
• Type 3 SPD: 개별 기기나 장비를 보호하기 위한 장치로, 인버터, 모듈 등에 직접 설치됩니다. 가장 낮은 에너지를 흡수하며, Type 1, Type 2 SPD와 함께 사용하여 최종적인 보호를 제공합니다.

2. 서지 보호 장치 설치 방법

서지 보호 장치는 시스템의 구성과 설치 환경에 따라 다르게 설치됩니다. 일반적으로 다음과 같은 순서로 설치됩니다.

1. 설치 위치 선정: 각 Type별 적절한 설치 위치를 선정합니다.
2. 배선: 서지 보호 장치와 접지 시스템을 안전하게 연결합니다.
3. 고정: 서지 보호 장치를 단단히 고정합니다.
4. 접속: 전원 선과 서지 보호 장치를 안전하게 연결합니다.

3. 서지 보호 장치의 동작 원리

서지 보호 장치는 비선형 저항 소자를 이용하여 과전압을 흡수하고, 접지를 통해 안전하게 방출하는 원리로 작동합니다. 서지가 발생하면 서지 보호 장치 내부의 비선형 저항 소자가 낮은 저항 값으로 변하여 과전압을 흡수하고, 이후 다시 높은 저항 값으로 복귀하여 정상적인 상태를 유지합니다.

4. 서지 보호 장치의 중요성 및 적용

• 시스템 수명 연장: 서지 보호 장치는 낙뢰, 스위칭 서지 등으로 인한 시스템 손상을 방지하여 시스템의 수명을 연장시킵니다.
• 데이터 손실 방지: 서지로 인한 데이터 손실을 방지하여 시스템의 안정적인 운영을 보장합니다.
• 유지보수 비용 절감: 시스템 고장으로 인한 유지보수 비용을 절감할 수 있습니다.
• 보증 기간 연장: 일부 제조사에서는 서지 보호 장치를 설치할 경우 보증 기간을 연장해주는 경우도 있습니다.

5. 주의사항

• 정품 사용: 반드시 인증된 제품을 사용해야 합니다.
• 정기적인 점검: 서지 보호 장치는 소모품이므로 정기적으로 점검하고 교체해야 합니다.
• 전문가 설치: 전문가에게 설치를 의뢰하여 안전하게 설치해야 합니다.
• 접지 시스템: 효과적인 접지 시스템을 구축해야 합니다.

결론

태양광 발전 시스템의 안정적인 운영을 위해 서지 보호 장치는 필수적인 요소입니다. 적절한 종류의 서지 보호 장치를 선정하여 설치하고, 정기적인 점검을 통해 시스템을 보호해야 합니다.

●16태양광 발전시스템의 어레이 설치방식별 종류 및 특징에 대하여 설명하시오

○17태양광발전시스템에서 태양전지 어레이설치 완료 후 어레이 검사방법에 대하여 설명하시오

●18지붕형 태양광 발전설비 설계순서

○19태양광 발전의 독립형 전원시스템용 축전지 설계순서와 다음 조건을 만족하는 납축전지 용량계산

(단, 1일소비전력량: 5[kW], 부조일: 10일, 보수율: 0.8, 방전심도: 65% 축전지개수: 50개)

1. 설계 순서

1. 부하 분석: 필요한 전력량, 사용 패턴 등을 분석하여 일일 소비 전력량을 산정합니다.
2. 태양광 모듈 용량 산정: 일일 소비 전력량, 지역의 일사량, 시스템 효율 등을 고려하여 필요한 태양광 모듈 용량을 계산합니다.
3. 축전지 용량 산정: 부조일, 방전 심도, 보수율 등을 고려하여 필요한 축전지 용량을 계산합니다.
4. 충방전 제어기 선정: 축전지의 수명을 보호하고 시스템의 효율을 높이기 위한 적절한 충방전 제어기를 선정합니다.
5. 시스템 구성 및 설계: 위에서 산정된 값들을 바탕으로 태양광 모듈, 축전지, 충방전 제어기 등을 연결하여 시스템을 구성하고 설계합니다.
6. 안전 장치 설치: 과충전, 과방전, 단락 등의 문제 발생 시 시스템을 보호하기 위한 안전 장치를 설치합니다.

2. 납축전지 용량 계산

주어진 조건:

• 일일 소비 전력량: 5kWh
• 부조일: 10일
• 보수율: 0.8
• 방전 심도: 65%
• 축전지 개수: 50개

계산 과정:

1. 총 필요 에너지: 5kWh/일 * 10일 = 50kWh
2. 실제 방출 가능 에너지: 50kWh / 0.65 = 76.92kWh (방전 심도를 고려하여 실제 사용 가능한 에너지 계산)
3. 보수율 적용: 76.92kWh / 0.8 = 96.15kWh (시스템 효율 저하 등을 고려한 보수율 적용)
4. 1개 축전지의 용량: 96.15kWh / 50개 = 1.923kWh/개

따라서, 1개의 납축전지 용량은 약 1.923kWh가 필요합니다.

주의:

• 축전지의 종류: 위 계산은 일반적인 납축전지를 기준으로 한 것이며, 사용하는 축전지의 종류에 따라 용량 및 효율이 달라질 수 있습니다.
• 온도: 온도에 따라 축전지의 용량이 변화하므로, 설치 환경의 온도를 고려해야 합니다.
• 충방전 효율: 충방전 과정에서 발생하는 에너지 손실을 고려하여 여유 용량을 확보하는 것이 좋습니다.
• 시스템 구성: 태양광 모듈, 충방전 제어기 등 다른 시스템 구성 요소와의 조합을 고려하여 최종 용량을 결정해야 합니다.

추가 고려 사항:

• 축전지의 수명: 납축전지의 수명은 충방전 횟수, 방전 깊이, 온도 등에 영향을 받으므로, 적절한 관리가 필요합니다.
• 안전: 축전지는 화재나 폭발의 위험이 있으므로, 안전 규정을 준수하고 적절한 설치 장소를 선정해야 합니다.
• 유지보수: 축전지는 주기적인 점검과 보수가 필요합니다.

●24태양광발전설비 설계절차를 작성하고 조사자료 항목과 고려사항

●30연면적 10000[㎡]단위에너지용량231.33[kW/㎡ yr],지역계수1, 용도별 보정계수2.78, 단위에너지생산량1358[kWh/kW yr], 원별 보정계수 4.14인 교육연구시설의 최소 태양광 설치용량[kW]을 구하시오

문제 요약

• 건물 연면적: 10,000㎡
• 단위 에너지 용량: 231.33 kWh/㎡·yr
• 지역 계수: 1
• 용도별 보정 계수: 2.78
• 단위 에너지 생산량: 1358 kWh/kW·yr
• 원별 보정 계수: 4.14

해설

1. 건물의 총 에너지 소비량 계산:

• 총 에너지 소비량 = 연면적 * 단위 에너지 용량 * 지역 계수 * 용도별 보정 계수
• 총 에너지 소비량 = 10,000㎡ * 231.33 kWh/㎡·yr * 1 * 2.78 = 6,437,374 kWh/yr

2. 필요한 태양광 발전량 계산:

• 필요한 태양광 발전량 = 총 에너지 소비량 / 단위 에너지 생산량 / 원별 보정 계수
• 필요한 태양광 발전량 = 6,437,374 kWh/yr / 1358 kWh/kW·yr / 4.14 ≈ 1138.84 kW

3. 최소 태양광 설치 용량:

따라서, 주어진 조건에서 교육연구시설의 최소 태양광 설치 용량은 약 1138.84 kW 입니다.

결론

주어진 조건 하에서 교육연구시설의 최소 태양광 설치 용량은 약 1138.84 kW입니다.

주의사항

• 계산 결과의 유의: 위 계산은 주어진 조건에 따른 이론적인 값이며, 실제 설계 시에는 다양한 변수를 고려해야 합니다.
• 변수 고려: 태양광 모듈의 효율, 설치 각도, 지역의 일사량, 시스템 손실 등 다양한 변수를 고려하여 실제 설계에 반영해야 합니다.
• 정확한 설계: 정확한 태양광 발전 시스템 설계를 위해서는 전문가의 도움을 받는 것이 좋습니다.

추가 고려 사항

• 정부 지원 정책: 태양광 발전 시스템 설치 시 정부 지원 정책을 확인하여 추가적인 혜택을 받을 수 있습니다.
• 경제성 분석: 초기 투자 비용과 운영 비용을 비교하여 경제성을 분석해야 합니다.
• 유지보수: 태양광 발전 시스템의 안정적인 운영을 위해 정기적인 유지보수가 필요합니다.