신재생에너지

목차(신재생에너지)

신재생에너지

❓신재생에너지

• 우리나라는 신에너지 및 재생에너지 개발, 이용, 보급촉진법의 제 2조에 의하여 기존 화석연료를 변화시켜 이용
• 햇빛, 물, 지열, 강수, 생물유기체등을 포함하여 재생 가능한 에너지를 변화시켜 이용하는 에너지로 정의하며 총 11개 분야로 구분

1️⃣재생에너지

• 태양광, 태양열, 바이오, 풍력, 수력, 해양, 폐기물, 지역, 수열 ,에너지 저장장치(10개분야)

2️⃣신에너지

1)연료전기,

석탄액화가스화 및 중질잔사유가스화, 수소에너지(3개 분야)

2)태양광에너지

태양광발전시스템(태양전지, 모듈, 축전지 및 전력변환장치로 구성)을 이용하여 태양광을 직접 전기에너지로 변환시키는 기술

3)태양열에너지

태양열이용시스템(집열부, 축열부 및 이용부로 구성)을 이용하여 태양광선의 파동 성질과 과열학적 성질을 이용 분야로 한 태양열 흡수, 저장, 열변환을 통하여 건물의 냉난방 및 급탕 등에 활용

4)풍력 에너지

풍력발전시스템(운동량변환장치, 동력전달장치, 동력변환장치 및 제어장치로 구성)을 이용하여 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 발생하는 유도전기를 전력계통이나 수요자에게 공급하는 기술

5)연료전지

수소, 메탄 및 메탄올 등의 연료를 산화 시켜 생기는 화학에너지를 직접 전기 에너지러 변환시키는 기술

6)수소에너지

수소를 기체 상태에서 연소 시 발생하는 폭발역을 이용하여 기계적 운동에너지로 변환하여 활용하거나 수소를 다시 분해하여 에너지원으로 활용하는 기술

7)바이오 에너지

태양광을 이용하여 광합성되는 유기물(주로 식물체)및 동물성 유기물을 소비하여 생성되는 모든 생물 유기체(바이오매스)의 에너지

8)폐기물 에너지

사업장 또는 가정에서 발생되는 가연성 폐기물줄 에너지 함량이 높은 폐기물을 열분해에 의한 오일화 기술, 성형고체연료의 제조기술, 가스화에 의한 가연성 가스 제조기술 및 소각에 의한 열회수기술 등의 가공 처리 방법을 통해 연료를 생산

9)석탄가스화, 액화

석탄, 중질잔사유 등의 저금원료를 고온, 고안하에서 불완전연소 및 가스화 반응시켜 일산화탄소와 수소가 주성분인 가스를 제조하여 정제한 후 가스터빈 및 증기 터빈을 구동하여 전기를 생산하는 신발전기술

10)지열

지표면으로 부터 지하의 수[]에서 수 []깊이에 존재하는 뜨거운 물(온천)과 돌(마그마)을 포함하여 땅을 가지고 에너지를 이용하는 기술

11)소수력

개천, 강이나 호수 등의 물의 흐름으로 얻은 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 전기를 발생시키는 시설용량10,000[]이하의 소규모 수력발전

12)해양에너지

해수면의 상승, 하강운동을 이용한 조력발전과 해안으로 입사하는 파랑에너지를 회전력으로 변환하는파력발전, 해저층과 해수표면층의 온도차를 이용, 열에너지를 기계적 에너지로 변환 발전하는 온도차 발전

13)수열에너지

발전소의 엔진을 냉각하고 방류하는 온수를 회수하여 열원으로 사용하는 설비

14)에너지 전력저장장치

에너지를 적게 사용하는 심야시간대에 에너지를 저장하였다가 에너지를 많이 사용하는 낮에 사용하여 부하율을 개선하여 에너지를 절감할 수 있는 설비

신에너지

신재생에너지
연료전지

💯기출문제

○01신재생 에너지 발전의 종류를 들고 설명하시오

1. 태양에너지

• 태양광 발전: 태양빛을 직접 전기에너지로 변환하는 방식입니다. 태양전지를 이용하여 햇빛을 받아 전기를 생산하며, 가정용부터 대규모 발전소까지 다양하게 활용됩니다.
• 태양열 발전: 태양열을 이용하여 물을 끓여 증기로 만들고, 이 증기를 이용하여 터빈을 돌려 전기를 생산하는 방식입니다. 주로 대규모 발전소에 활용됩니다.

2. 풍력에너지

바람의 운동 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 방식입니다. 풍력 터빈의 날개가 바람에 회전하면서 발생하는 기계적 에너지를 전기에너지로 변환합니다. 육상과 해상에서 모두 활용 가능하며, 대규모 발전 단지 형태로 건설됩니다.

3. 수력에너지

물의 낙차를 이용하여 터빈을 돌려 전기를 생산하는 방식입니다. 댐, 수력 발전소 등에서 주로 활용되며, 안정적인 전력 공급이 가능하지만, 환경적인 문제가 발생할 수 있습니다.

• 소수력 발전: 소규모 하천이나 댐을 이용하여 소규모로 전기를 생산하는 방식입니다.
• 양수 발전: 전력 수요가 적을 때 잉여 전력을 이용하여 물을 높은 곳으로 끌어올려 저장하고, 전력 수요가 많을 때 저장된 물을 낙차시켜 전기를 생산하는 방식입니다.

4. 지열에너지

지구 내부의 열에너지를 이용하여 전기를 생산하는 방식입니다. 지열을 이용하여 물을 끓이고, 발생한 증기로 터빈을 돌려 전기를 생산합니다. 지열 자원이 풍부한 지역에서 활용됩니다.

5. 해양에너지

바다의 파도, 조류, 온도차 등을 이용하여 전기를 생산하는 방식입니다.

• 파력 발전: 파도의 운동 에너지를 이용하여 부표나 터빈을 움직여 전기를 생산합니다.
• 조력 발전: 조수간만의 차를 이용하여 터빈을 돌려 전기를 생산합니다.
• 해수 온도차 발전: 표층 해수와 심층 해수의 온도 차를 이용하여 터빈을 돌려 전기를 생산합니다.

6. 바이오에너지

생물체의 유기물을 이용하여 에너지를 생산하는 방식입니다.

• 바이오매스: 나무, 농작물 잔여물 등을 태워 열에너지를 얻거나, 발효시켜 바이오가스를 생산하여 전기를 생산합니다.
• 바이오디젤: 식물성 기름이나 동물성 지방을 이용하여 만든 바이오연료를 사용하여 전기를 생산합니다.

각 신재생 에너지의 장단점

• 장점:
  • 고갈되지 않는 에너지원: 지속 가능한 에너지 공급이 가능합니다.
  • 환경 친화적: 화석 연료 사용 감소로 인한 환경 오염 감소 효과가 있습니다.
  • 에너지 자립도 향상: 에너지 수입 의존도를 줄이고, 에너지 자립도를 높일 수 있습니다.
• 단점:
  • 발전량의 불안정성: 태양광, 풍력 등은 자연 조건에 따라 발전량이 변동될 수 있습니다.
  • 높은 초기 투자 비용: 설비 구축 비용이 높아 초기 투자 부담이 큽니다.
  • 기술 개발의 필요성: 아직까지 기술 개발이 완벽하게 이루어지지 않은 분야가 많습니다.

○02신재생에너지의 단독운전 시 문제점과 방지 대책에 대하여 설명하시오

신재생에너지 단독운전 시 발생하는 문제점

• 주파수 불안정: 전력계통과 분리된 상태에서 신재생에너지 발전 시스템은 부하 변동에 따라 주파수가 불안정해질 수 있습니다. 이는 전력 품질 저하와 전력 시스템 손상으로 이어질 수 있습니다.
• 전압 불안정: 부하 변동에 따라 전압이 불안정해져 전력 시스템의 안정적인 운전을 저해할 수 있습니다.
• 고조파 발생: 인버터를 통해 전력 변환 과정에서 고조파가 발생하여 전력 품질을 저하시키고, 다른 전자 기기의 오동작을 유발할 수 있습니다.
• 계통 보호 장치 오동작: 단독 운전 상태에서 계통 보호 장치가 오동작하여 시스템이 정지될 수 있습니다.
• 섬 효과: 전력계통의 일부가 분리되어 섬처럼 독립적으로 운전되는 현상으로, 전력 품질 저하와 시스템 불안정을 야기합니다.

단독운전 방지 대책

• 단독운전 검출:
  • 주파수 감시: 시스템 주파수를 지속적으로 감시하여 설정된 기준 범위를 벗어나면 단독 운전으로 판단하고, 발전기를 정지시킵니다.
  • 전압 감시: 시스템 전압을 지속적으로 감시하여 설정된 기준 범위를 벗어나면 단독 운전으로 판단하고, 발전기를 정지시킵니다.
  • 무효전력 불균형 감시: 무효전력 불균형이 발생하면 단독 운전으로 판단하고, 발전기를 정지시킵니다.
  • 고조파 감시: 고조파 발생량을 감시하여 단독 운전으로 판단하고, 발전기를 정지시킵니다.
• 계통 연계 보호:
  • 역전력 보호: 발전기에서 계통으로 전력이 역류하는 것을 감지하여 발전기를 정지시킵니다.
  • 고주파 보호: 고주파 성분이 발생하면 단독 운전으로 판단하고, 발전기를 정지시킵니다.
• 통신 기반 보호:
  • 통신 두절 감시: 계통과의 통신이 두절되면 단독 운전으로 판단하고, 발전기를 정지시킵니다.
• 인공지능 기반 보호:
  • 머신러닝: 다양한 데이터를 기반으로 단독 운전을 예측하고, 사전에 조치를 취합니다.

추가적인 고려 사항

• 다중 검출 방식: 단일 검출 방식보다 다양한 검출 방식을 조합하여 단독 운전 검출의 신뢰성을 높일 수 있습니다.
• 빠른 응답 속도: 단독 운전이 발생했을 때 빠르게 감지하고 대응하여 시스템 손상을 최소화해야 합니다.
• 유연한 시스템: 부하 변동에 유연하게 대응할 수 있는 시스템을 구축해야 합니다.
• 정기적인 점검: 단독 운전 방지 시스템을 정기적으로 점검하여 성능을 유지해야 합니다.