옥상 태양광 발전

Rooftop solar power
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전 세계 옥상 PV 시스템: 독일 베를린(오른쪽 위), 독일 벤스하임(가운데), 인도 쿠팜(오른쪽 아래)

옥상 태양광 발전 시스템 또는 옥상 PV 시스템은 주거용 또는 상업용 건물 또는 구조물의 [1]옥상에 설치된 전기 발전용 태양광 발전 시스템이다.이러한 시스템의 다양한 구성 요소에는 태양광 발전 모듈, 장착 시스템, 케이블, 솔라 인버터 및 기타 전기 [2]액세서리가 포함됩니다.

옥상 탑재 시스템은 메가와트 범위의 용량을 가진 유틸리티 규모의 태양광 지상 탑재 발전소에 비해 규모가 작기 때문에 분산 발전의 한 형태이다.대부분의 옥상 PV 발전소는 그리드 연결 태양광 발전 시스템이다.주거용 건물의 옥상 PV 시스템은 일반적으로 약 5-20kW의 용량을 특징으로 하는 반면, 상업용 건물에 장착된 PV 시스템은 100kW에서 1메가와트(MW)에 이르는 경우가 많다. 매우 큰 지붕은 1~10메가와트 범위의 산업용 PV 시스템을 수용할 수 있다.

인스톨

주거용 옥상 태양광 패널 설치
캘리포니아주 Googleplex의 옥상 PV 시스템

도시 환경은 많은 양의 빈 옥상 공간을 제공하며 잠재적인 토지 이용과 환경 문제를 본질적으로 피할 수 있다.옥상 태양광 일사량 추정은 다면 프로세스로, 옥상 일사량은 다음과 같은 영향을 받는다.

  • 시기
  • Latitude
  • 기상 조건
  • 지붕 경사
  • 지붕 측면
  • 인접한 건물 및 식생으로부터의[3] 차양

잠재적 태양광[4] 발전 지붕 시스템을 계산하는 방법은 Lidar와 오르토포토 [5]사용을 포함하여 다양하다.정교한 모델은 시 [6]단위에서 PV 배치를 위한 넓은 영역의 음영 손실을 결정할 수도 있다.

옥상 태양광 어레이 구성 요소:

다음 섹션에서는 옥상 태양 어레이에서 가장 일반적으로 사용되는 구성 요소를 설명합니다.설계는 지붕 유형(예: 금속 대 널빤지), 지붕 각도 및 차양에 따라 다를 수 있지만 대부분의 배열은 다음과 같은 구성요소의 일부 변형으로 구성됩니다.

  1. 태양 전지판은 햇빛을 쬐면 탄소 없는 전기를 생산한다.종종 실리콘으로 만들어진 태양 전지판은 보통 패널당 6개의 셀을 가진 더 작은 태양 전지로 만들어진다.여러 개의 태양 전지판이 함께 매달려 태양 어레이를 구성합니다.태양광 패널은 일반적으로 강화 유리로 보호되며 알루미늄 [7]프레임으로 고정됩니다.태양 전지판의 전면은 내구성이 매우 높은 반면, 패널 후면은 일반적으로 더 취약합니다.
  2. 마운팅 클램프는 일반적으로 지붕과 레일에 태양광 패널을 서로 고정하는 알루미늄 브래킷과 스테인리스강 볼트로 구성됩니다.클램프는 다양한 지붕 [8]및 레일 구성을 고려하여 설계가 다른 경우가 많습니다.
  3. 랙 또는 레일은 금속으로 되어 있으며, 대부분의 경우 패널을 놓을 수 있도록 지붕에 평행하게 배치되어 있습니다.레일이 패널이 균일하게 [9]장착될 수 있을 정도로 수평이 되도록 하는 것이 중요합니다.
  4. 마운트는 레일 및 전체 어레이를 지붕 표면에 부착합니다.이러한 마운트는 대개 L형 브라켓으로, 플래시를 통해 지붕의 서까래에 볼트로 고정됩니다.마운트는 다양한 루프 구성과 재료로 [8]인해 디자인이 다양합니다.
  5. 플래시는 마운트 및 루프 표면 사이에 방수 씰을 제공하는 내구성이 뛰어난 금속판입니다.종종, 가루는 지붕에 번쩍이는 부분을 봉인하기 위해 사용되며, 그것은 금속 지붕 널빤지를 닮았다.
  6. 인버터용 DC/AC 배선은 패널과 마이크로 인버터 또는 스트링 [9]인버터에 와이어를 연결합니다.케이블의 풍화 및 열화를 방지하기 위해 케이블은 지붕 표면에 접촉하거나 어레이에 매달아서는 안 됩니다.
  7. 마이크로 인버터는 패널 하단에 장착되어 패널의 DC 전원을 그리드로 보낼 수 있는 AC 전원으로 변환합니다.마이크로 인버터는 음영이 발생할 때 각 패널의 최적화를 가능하게 하며 개별 [9]패널에서 특정 데이터를 제공할 수 있습니다.

재무

설치 비용

PV 시스템 가격(2022년)

[신규 갱신]

레지덴셜
나라 비용($/W)
호주. 1.0
중국 0.8
프랑스. 1.1
독일. 1.2
이탈리아 1.3
일본. 1.2
영국 1.2
미국 1.1
인도의 태양광 발전 1.0
상업의
나라 비용($/W)
호주. 0.85
중국 0.64
프랑스. 0.9
독일. 0.9
이탈리아 0.9
일본. 0.95
영국 1.0
미국 1.0
인도 0.75

비용 동향

2000년대 중반, 태양광 회사들은 리스와 전력 구매 계약 등 고객을 위한 다양한 자금 조달 계획을 사용했다.고객은 태양 전지판에 대해 수년간 비용을 지불하고 순 측정 프로그램 크레딧을 통해 지불을 받을 수 있습니다.2017년 5월 현재, 옥상 태양계 설치 비용은 평균 2만 달러이다.과거에는 더 [10]비쌌다.

Utility Dive는 "대부분의 사람들에게, 다른 법안들과 우선 순위들 위에 태양 시스템을 추가하는 것은 사치스러운 일"이라며 "옥상 태양광 회사들은 대체로 [10]미국 인구의 부유한 부분에 맞춰져 있다"고 썼다.태양광 어레이를 사용하는 대부분의 가구는 "상위 중산층"이다.태양열 소비자의 평균 가계 급여는 약 10만 [10]달러이다.그러나 소득과 태양광 시스템 구매에 대한 연구에 "놀라운 수의 저소득" 고객이 나타났다."연구 결과를 바탕으로, GTM 연구진은 4개의 태양 에너지 시장이 저소득층 지역에 10만 개 이상의 시설을 포함하고 있다고 추정합니다."[10]

2018년 6월 미국 태양광 장려금을 분석한 소비자 에너지 동맹이 발표한 보고서에 따르면 연방, 주 및 지역 장려금의 조합과 PV 시스템 설치 순비용 감소로 인해 전국적으로 옥상 태양광 사용이 증가하고 있다.Daily Energy Insider에 따르면, "2016년에 가정용 태양광 발전 용량은 전년 대비 20% 성장했다고 한다.한편 가정용 태양광의 평균 설치 비용은 2017년 1분기에 와트당 2.84달러로 2015년 [11]1분기에 비해 21% 떨어졌습니다."실제로 이 그룹이 연구한 8개 주에서는 옥상 태양광 발전 시스템 설치에 대한 정부의 총 인센티브가 실제로 [11]그 비용을 초과했다.

2019년 미국의 6kW 주거 시스템에 대한 세금 공제 후 국가 평균 비용은 W당 2.99달러였으며, 일반적인 범위는 2.58달러에서 3.[12]38달러이다.

규모의 경제로 인해 산업용 지상 장착형 태양 시스템은 소형 지붕 장착 시스템(4c/kWh)[13]의 절반 비용(2c/kWh)으로 전력을 생산합니다.

네트 미터링 메커니즘

주요 기사:네트 미터링

이것은 그리드 연결 태양광 발전 시스템을 위한 배치입니다.이 메커니즘에서는 발생한 초과 태양광이 전기 그리드에 수출된다.소비자는 수출된 전력량에 대해 신용을 얻습니다.과금 사이클이 종료되면 소비자는 전기 [14]그리드에 수입 및 수출되는 전력의 순 또는 차이에 대해 과금됩니다.그래서 net-metering이라는 이름이 붙었습니다.

여기서 주목해야 할 중요한 점은 이 메커니즘에서 태양 에너지의 판매가 없다는 것이다.내보낸 kWh는 과금 계산 전에 가져온 kWh를 조정하는 데만 사용됩니다.

공급 관세 메커니즘

옥상 태양광 발전소에 접속되어 있는 그리드에서 발생한 전력을 그리드 내의 다른 곳에서 사용하기 위해 서비스 전력회사에 판매할 수 있다.이 준비는 설치 프로그램에 대한 투자 회수를 제공합니다.전 세계의 많은 소비자들이 수익 창출을 위해 이 메커니즘으로 전환하고 있습니다.공공사업위원회는 일반적으로 이 전력에 대해 공공사업자가 지불하는 요금을 설정하는데, 이는 소매 요금이나 낮은 도매 요금일 수 있으며, 이는 태양광 발전 회수 및 설비 수요에 큰 영향을 미칠 수 있다.

일반적으로 알려진 FIT는 전 세계적으로 태양광 발전 산업의 확장을 이끌었다.이런 형태의 보조금을 통해 수천 개의 일자리가 창출되었다.그러나 FIT를 제거하면 버블 효과가 발생할 수 있습니다.또, 국산화 생산과 임베디드 발전의 능력도 향상해,[2] 송전선로의 송전 손실을 저감 하고 있습니다.

하이브리드 시스템

옥상 PV 하이브리드 시스템.

옥상 태양광 발전소(온 그리드 또는 오프 그리드)는 디젤 발전기, 풍력 터빈, 배터리 등과 같은 다른 전력 구성 요소와 함께 사용할 수 있다.이러한 태양광 하이브리드 전력 시스템은 지속적인 [2]동력원을 제공할 수 있을 것이다.

이점

설치업자는 태양광 전기를 공공 배전망에 공급할 권리가 있으며, 따라서 태양광 발전의 이점을 반영하여 발전된 kWh당 합리적인 프리미엄 관세를 부과받아 PV 전기의 [2]현재 추가 비용을 보상한다.

단점들

PV 스테이션의 기여도가 10%인 전력 시스템은 기존 시스템에[jargon] 비해 부하 주파수 제어(LFC) 용량이 2.5% 증가해야 한다. 이 문제는 PV 시스템의 DC/AC 회로에서 동기 변환기를 사용함으로써 해결할 수 있다.PV 발전의 손익분기점 비용은 1996년에 10% 미만의 기여 수준에 비해 상대적으로 높은 것으로 나타났다.PV 발전의 비율이 높을수록 손익분기점 비용이 낮아지지만, 경제 및 LFC 고려사항은 전체 전력 [15]시스템에 대한 PV 기여도에 약 10%의 상한을 부과한다.

기술적인 과제

많은 양의 옥상 PV 시스템을 전력 그리드에 통합하는 데는 많은 기술적 어려움이 있다.

역방향 전력 흐름

전력 그리드는 배전 수준에서 양방향 전력 흐름을 위해 설계되지 않았습니다.배전 피더는 일반적으로 배전 피더의 끝에 있는 대규모 중앙집중형 발전기에서 고객 부하에 이르는 장거리 전력 흐름의 단방향 방사형 시스템으로 설계되어 있습니다.지붕에 국지적으로 분산된 태양광 발전의 경우 역류 때문에 변전소와 변압기로 전력이 흐르므로 중대한 문제가 발생합니다.이는 보호 조정 및 전압 조절기에 악영향을 미칩니다.

램프 레이트

간헐적인 구름으로 인해 PV 시스템에서 발생이 급격하게 변동하면 배전 공급기에서 바람직하지 않은 전압 변동 수준이 발생합니다.옥상 PV의 높은 침투 시 이 전압 변동은 부하와 발생의 일시적인 불균형으로 인해 그리드의 안정성을 감소시키고 전원 제어에 의해 상쇄되지 않는 한 전압과 주파수가 설정된 한계를 초과하게 한다.즉, 집중형 발전기는 인근 시스템의 주파수 불일치를 야기하는 PV 시스템의 가변성과 일치할 정도로 충분히 빠르게 램프할 수 없습니다.블랙아웃으로 이어질 수 있습니다.이는 지역화된 단순한 옥상 PV 시스템이 대규모 전력 그리드에 어떤 영향을 미칠 수 있는지를 보여주는 예입니다.이 문제는 태양 전지판을 넓은 지역에 분산시키고 저장 공간을 추가함으로써 부분적으로 완화된다.

운용 및 유지보수

옥상 PV 솔라 운영 및 유지관리 비용은 옥상 시설의 분산 특성 및 접근성 어려움으로 인해 지상 시설에 비해 높다.옥상 태양 시스템에서는 일반적으로 충분한 태양광 시스템 성능 모니터링 도구의 가용성이 낮고 인건비가 높기 때문에 오작동을 식별하고 기술자를 파견하는 데 더 오랜 시간이 걸린다.그 결과, 옥상 태양광 발전 시스템은 일반적으로 운용과 유지보수의 품질이 저하되고 시스템 가용성과 에너지 출력의 수준이 저하됩니다.

최대 규모의 옥상 태양광 설비

옥상 태양광 발전소(5MW 이상)
PV 발전소 위치 나라 공칭[16] 전력

(MWp)

 메모들
라이이 그룹 빈롱 베트남 37.6 [필요한 건]
마이 두바이 보틀링 공장 두바이 아랍에미리트 18.1 5만2천개의 태양전지 모듈, 2019년 여름 완공
AG 헤이렌 에너지 벤로 네덜란드 18.015 Venlo의 이 프로젝트는 48,000개 이상의 태양 모듈과 100개 이상의 인버터로 구성되어 있다. 126,000 평방미터의 지붕이 사용됩니다.[17]2020년 [18]8월에 설치 완료.
애플 파크 쿠퍼티노 (캘리포니아 주 미국 17 본관에 약 10 MW, 2개의 주차[19] 구조물에 약 7 MW
아르빈드 산테지 인도 16.2 이것은 단일 산업 시설에서 인도에서 가장 큰 태양 지붕 발전소입니다.Santej의 이 프로젝트는 46,000개 이상의 태양 모듈과 180개 이상의 인버터로 구성되어 있습니다.이 랜드마크를 설치하는 데 2만 일 이상이 걸렸고 이 공장을 [20]짓기 위해 4만 평방미터 이상의 오래된 지붕이 교체되었다.
Permacity / LADWP에 의한 창고 로스앤젤레스, 캘리포니아 미국 16.4 [21]
데라 바바 자이말 싱, 비아스 인도 11.5 42에이커[22] 옥상에 펼쳐진 태양광 발전소
리버사이드 재생 에너지 – 홀트 로지스틱스 글로스터 마린 터미널 글로스터 시티 (뉴저지) 미국 10.1 냉장 창고 건물 세 채.2012년 4월 9MW [23][24]완공, 2019년 확대[25]
서던캘리포니아 에디슨-와일풀 코퍼레이션 지역 유통 센터 페리스, 페리스 미국 10.0 2011년 9월 19일[26] 월풀 코퍼레이션 지역유통센터 옥상에 설치
제너럴 모터스 사라고사 스페인 11.8 2008년 [27][28]가을에 제너럴 모터스 스페인어 사라고사 제조 공장에 설치.
세인트 찰스 인터내셔널 퍼피냥 프랑스. 9 청과물 유통[29][30] 센터
그린포트 물류센터 벤로 네덜란드 7.7 물류[31] 센터
아마존 뉴저지 주, 카르테레 미국 7.5 창고[32]
굿이어 던롭 물류 센터 필립스부르크 독일. 7.4 2011년[33] 구축
아이언 마운틴 뉴저지 주, 에디슨 미국 7.19 데이터[34][35] 센터
상하이 제1/2 메트로 운영 주식회사유한회사 상하이 구 훙차오 역 중국 6.68 역의[36] BIPV 지붕
NRG 에너지 만달레이 베이 리조트 컨벤션 센터 라스베이거스, NV 미국 6.4 2014년 9월 18일[37][38][39] 만달레이베이리조트 컨벤션센터 옥상에 설치
MRPL - 망갈로어 정유 및 석유화학 유한회사 망갈로르 인도 6.063 정유시설 부지 내 옥상에 설치, 건물 일체형 태양광 발전(BIPV) 지붕
파타 석유화학단지 우타르프라데시 주 인도 5.76 국영 가스 사업자인 GAIL은 5.76[40] MWp의 국내 두 번째 규모의 옥상 태양광 발전소를 위탁했다.
RE 크랜베리 솔라 1호 뉴저지 주 미국 5.73 [35]
아마존 벌링턴, 뉴저지 주 미국 5.49 아마존[35] 창고
Constellation Energy-Toys R US 플랜더스 (뉴저지 미국 5.38 Toys "R" US 물류센터 [41]옥상에 설치.북미에서 [42]가장 컸어요
아마존 뉴저지 주, 웨스트뎁포드 타운십 미국 5.15 아마존[35] 창고
날카로운 가메야마 일본. 5.1 BIPV 지붕[43]
이케아 물류 센터 페리빌, MD 미국 5 [44]
도시 에너지 솔라 욘커스, 뉴욕 미국 5 이 시스템은 Urban Energy의 CO2 배출량을 1,001,340 kg/[45]a만큼 상쇄합니다.
손넨프레크뷔르슈타트 뷔르슈타트, 헤센 독일. 5 2005년[46] BIPV 지붕

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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인도의 솔라 옥상 시스템 http://solarizeindia.in/product-category/grid-tie-solar-solution/

태양광 옥상 시스템에 대해 알아야 할 모든 것 http://solarizeindia.in/2021/06/08/all-you-need-to-know-about-solar-rooftop-system/