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태양 에너지

Solar energy
이 기사는 다양한 기술을 사용하여 이용되는 태양으로부터의 복사 빛과 열에 관한 것입니다.태양광을 이용한 발전의 상세한 것에 대하여는, 태양광을 참조해 주세요.학술지에 대해서는, 태양 에너지(저널)를 참조해 주세요.
태양 에너지의 원천: 태양
시리즈의 일부
재생 에너지
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시리즈의 일부
지속 가능한 에너지
A car drives past 4 wind turbines in a field, with more on the horizon
에너지 절약
재생 에너지
지속 가능한 수송

태양 에너지는 태양으로부터 나오는 복사 빛과 열로, 전기, 태양열 에너지(태양 온수 난방 포함), 태양 [1][2]건축과 같은 다양한 기술을 이용하여 이용된다.

재생 가능 에너지의 필수적인 원천이며, 그 기술은 태양 에너지를 어떻게 포획, 분배하거나 태양열 발전으로 전환하느냐에 따라 수동형 태양 또는 능동형 태양 에너지로 폭넓게 특징지어진다.활성 태양 기술에는 에너지를 이용하기 위한 태양광 발전 시스템, 집중 태양광 발전, 태양열 용수 가열이 포함됩니다.수동태양 기술에는 건물을 태양으로 향하게 하고, 열질량이 좋거나 빛을 분산시키는 성질을 가진 물질을 선택하며, 공기를 자연스럽게 순환시키는 공간을 설계하는 것이 포함된다.

이용 가능한 태양 에너지의 큰 규모는 그것을 매우 매력적인 전기로 만든다.태양 [3][4]에너지는 2021년부터 화석 연료보다 저렴했다.

2011년 국제에너지기구는 "가격이 저렴하고 무진장 깨끗한 태양 에너지 기술의 개발은 장기적으로 엄청난 이익을 가져올 것이다.그것은 토종, 무진장, 그리고 대부분 수입에 의존하지 않는 자원에 의존함으로써 국가들의 에너지 안보를 증대시키고, 지속가능성을 높이고, 오염을 줄이고, 지구 온난화를 완화하기 위한 비용을 낮출 것이다.이러한 이점은 [1]글로벌합니다.

잠재적인

상세 정보:태양 복사
유입되는 태양 에너지의 약 절반이 지구 표면에 도달한다.
평균 일사량.작은 검은 점들의 이론적인 면적은 세계의 총 에너지 수요인 18TW에 태양 에너지를 공급하기에 충분하다.

지구는 상층 [5]대기에서 들어오는 태양 복사 (절연)의 174 페타와트를 받는다.약 30%는 우주로 반사되고 나머지 122PW는 구름, 해양 및 육지에 흡수된다.지구 표면의 태양 광선의 스펙트럼은 거의 눈에 보이는 범위와 근적외선 범위에 걸쳐 퍼져 있으며,[6] 근적외선 영역에는 자외선에 가까운 자외선에 있다.세계 인구의 대부분은 일사량이 150–300와트/m2, [7]즉 하루에 3.5–7.0kWh/m인2 지역에 살고 있다.

태양 복사는 지구의 약 71%를 덮고 있는 지표면, 해양, 대기에 의해 흡수됩니다.바다에서 증발된 물을 포함한 따뜻한 공기가 상승하여 대기 순환 또는 대류를 일으킨다.기온이 낮은 고도에 도달하면 수증기가 구름으로 응축돼 지구 표면에 비가 내리면서 물의 순환이 완료된다.물 응축의 잠열은 대류를 증폭시켜 바람, 사이클론,[8] 고기압과 같은 대기 현상을 일으킨다.바다와 육지에 흡수된 햇빛은 표면을 평균 14°[9]C의 온도로 유지합니다.광합성에 의해, 녹색 식물은 태양 에너지를 화학적으로 저장된 에너지로 전환시켜, 식량, 목재 그리고 화석 연료가 [10]파생되는 바이오매스를 생산한다.

지구 대기, 해양 및 육지에 흡수되는 총 태양 에너지는 연간 [11]약 122PW/년 = 3850,000엑사줄(EJ)이다.2002년(2019년)에는 1시간(1시간 25분) 만에 전 세계가 1년 [12][13]동안 사용한 에너지보다 많은 양이었다.광합성은 [14]바이오매스에서 연간 약 3,000 EJ를 포획한다.

연간 태양속과 인간의 소비량1
태양의 3,850,000 [11]
바람 2,250 [15]
바이오매스 퍼텐셜 ~200 [16]
프라이머리 에너지 사용2 633 [17]
전기2 ~86 [18]
1 에너지(EJ) = 10J18 = 278 TWh
2 2019년 기준 소비량

인간이 사용할 수 있는 잠재적 태양 에너지는 지구 표면 근처에 존재하는 태양 에너지의 양과 다르다. 왜냐하면 지리, 시간 변화, 구름 덮개, 그리고 인간이 얻을 수 있는 땅과 같은 요소들이 우리가 얻을 수 있는 태양 에너지의 양을 제한하기 때문이다.2021년, Carbon Tracker Initiative는 태양으로부터 모든 에너지를 생산하는 데 필요한 육지 면적을 450,000km로2 추정했다. 즉, 스웨덴, 모로코, 캘리포니아 면적(지구 총 육지 [19]면적의 0.3%)과 거의 동일하다.

적도에 가까운 지역은 태양 복사량이 많기 때문에 지리는 태양 에너지 잠재력에 영향을 미친다.하지만, 태양의 위치를 따라갈 수 있는 태양광 발전의 사용은 [20]적도에서 더 멀리 떨어진 지역에서 태양 에너지 잠재력을 크게 증가시킬 수 있다.시간 변화는 태양 에너지의 잠재력에 영향을 미친다. 왜냐하면 야간에는 태양 전지판이 흡수할 수 있는 태양 복사가 지구 표면에 거의 없기 때문이다.이것은 태양 전지판이 하루에 흡수할 수 있는 에너지의 양을 제한한다.구름이 태양으로부터 들어오는 빛을 차단하고 태양 전지에 사용할 수 있는 빛을 감소시키기 때문에 구름 덮개는 태양 전지판의 잠재력에 영향을 미칠 수 있다.

게다가, 태양 전지판은 사용되지 않고 태양 전지판에 적합한 땅에만 설치될 수 있기 때문에, 땅의 가용성은 이용 가능한 태양 에너지에 큰 영향을 미친다.지붕은 태양 전지에 적합한 장소인데, 많은 사람들이 이런 방식으로 집에서 직접 에너지를 모을 수 있다는 것을 발견했기 때문이다.태양전지에 적합한 다른 지역은 태양광 발전소를 [20]설립할 수 있는 사업에 사용되지 않는 땅이다.

태양 기술은 태양빛을 포착, 변환, 분배하는 방식에 따라 수동적 또는 능동적으로 특징지어지며, 대부분 적도로부터의 거리에 따라 전 세계의 다양한 수준에서 태양 에너지를 이용할 수 있게 한다.태양 에너지는 주로 실용적인 목적을 위해 태양 복사를 사용하는 것을 의미하지만, 지열 에너지와 조력 에너지를 제외한 모든 재생 에너지는 태양으로부터 직접 또는 간접적으로 에너지를 얻는다.

활성 태양 기술은 태양광 발전, 집중 태양 발전, 태양열 집열기, 펌프 및 팬을 사용하여 햇빛을 유용한 출력으로 변환합니다.패시브 솔라 기술에는 열적 성질을 가진 재료를 선택하고, 공기를 자연스럽게 순환시키는 공간을 설계하고, 건물의 위치를 태양에 참조하는 것이 포함된다.능동 태양 기술은 에너지 공급을 증가시키고 공급 측면 기술로 간주되는 반면, 수동 태양 기술은 대체 자원에 대한 필요성을 줄이고 일반적으로 [21]수요 측면 기술로 간주됩니다.

2000년에 유엔 개발 프로그램, 유엔 경제 사회부, 세계 에너지 이사회는 일사, 구름 덮개, 인간이 사용할 수 있는 땅과 같은 요소들을 고려하여 매년 인간이 사용할 수 있는 잠재적 태양 에너지의 추정치를 발표했다.추정치에 따르면 태양 에너지는 연간 1,600 - 49,800 엑사줄(4.4x1014 - 1.4x1016 kWh)의 전지구적 잠재력이 있는 것으로 나타났다(아래 [20]표 참조).

지역별 연간 태양 에너지 잠재력(엑사줄)
지역 북미 중남미 및 카리브해 서유럽 중부 및 동유럽 구소련 중동 및 북아프리카 사하라 이남 아프리카 태평양 아시아 남아시아 중앙 계획 아시아 태평양 경제협력개발기구
최소값 181.1 112.6 25.1 4.5 199.3 412.4 371.9 41.0 38.8 115.5 72.6
최대치 7,410 3,385 914 154 8,655 11,060 9,528 994 1,339 4,135 2,263
주의:
  • 전 세계 연간 총 태양 에너지 잠재력은 1,575EJ(최소) ~ 49,837EJ(최대)에 달한다.
  • 데이터는 연간 맑은 하늘 조사 강도, 연간 평균 하늘 간격 및 가용 토지 면적의 가정을 반영한다.모든 수치는 Exajoules로 표시됩니다.

전 세계 태양 전위와 전 세계 1차 에너지 소비의 양적 관계:

  • 연간 잠재소비량과 현재소비량의 비율(402EJ): 3.9(최소) 대 124(최대)
  • 2050년까지의 예상 소비 대비 잠재 소비 비율(590–1,050 EJ): 1.5–2.7 (최소)대 47–84 (최대)
  • 2100년까지의 예상 소비량과 예상 소비량의 비율(880~1,900 EJ): 0.8~1.8(최소)~26~57(최대)

출처 : 유엔개발계획 – 세계 에너지 평가(2000년)[20]

열에너지

주요 기사:태양열 에너지

태양열 기술은 온수 난방, 공간 난방, 공간 냉각 및 프로세스 [22]발열에 사용할 수 있습니다.

조기 상용화

1878년 파리에서 열린 만국박람회에서 오귀스틴 무쇼는 태양열 증기 엔진을 시연하는 데 성공했지만 값싼 석탄과 다른 요인들 때문에 개발을 계속할 수 없었다.

1917년 슈만의 태양광 수집기 특허 도면

1897년 미국의 발명가이자 엔지니어이자 태양 에너지 선구자인 프랭크 슈만은 에테르로 채워진 네모난 상자에 태양 에너지를 반사시켜 작동하는 작은 시연용 태양광 엔진을 만들었고, 물보다 끓는점이 낮으며 내부에 검은 파이프가 장착되어 증기 엔진에 동력을 공급했다.1908년 Shuman은 더 큰 태양광 발전소를 건설할 목적으로 Sun Power Company를 설립했다.그는 그의 기술 고문 A.S.E. 애커만과 영국의 물리학자 찰스 버논 [citation needed]보이즈와 함께 거울로 태양 에너지를 집전함에 반사시키는 개선된 시스템을 개발했고, 이제 에테르 대신 물을 사용할 수 있을 정도로 가열 용량을 증가시켰다.슈만은 이후 저압수로 구동되는 본격적인 증기 엔진을 개발하여 1912년까지 태양광 엔진 시스템 전체를 특허로 취득할 수 있게 되었다.

슈만은 1912년에서 1913년 사이에 이집트 마아디에 세계 최초의 태양열 화력발전소를 건설했다.그의 공장은 포물선 수조를 사용하여 나일강에서 인접한 목화밭으로 분당 22,000리터 이상의 물을 퍼내는 45–52킬로와트(60–70hp) 엔진을 가동했습니다.제1차 세계대전의 발발과 1930년대 값싼 석유의 발견으로 태양에너지의 발전을 저해했지만 1970년대 태양열에 [23]대한 새로운 관심으로 슈만의 비전과 기본설계가 부활했다.1916년 Shuman은 다음과 같이 태양 에너지의 이용을 옹호하는 언론에 인용되었다.

우리는 열대지방에서 태양 에너지의 상업적 이익을 증명했고, 특히 석유와 석탄의 저장고가 고갈된 후 인류는 태양 광선으로부터 무한한 에너지를 받을 수 있다는 것을 증명했다.

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온수 난방

주요 기사:태양열 온수 및 태양열 콤비스템
태양광 온수기는 태양 쪽을 향하고 있어 이득이 극대화됩니다.

태양열 온수 시스템은 물을 데우기 위해 햇빛을 사용한다.중위도(북위 40도에서 남위 40도 사이)에서는 수온이 최대 60°C(140°F)인 가정용 온수 사용량의 60-70%를 태양열 난방 [25]시스템으로 공급할 수 있다.태양열 온수기의 가장 일반적인 유형은 가정용 온수에 일반적으로 사용되는 진공관 수집기(44%)와 유리 평판 수집기(34%)이며, 주로 수영장 [26]난방에 사용되는 무유리 플라스틱 수집기(21%)이다.

2015년 현재 태양광 온수 시스템의 총 설치 용량은 약 436기가와트(GW)이며th, 중국은 309기가와트th([27]GW)를 설치하여 시장 점유율 71%를 차지하는 세계 선두업체이다.이스라엘과 키프로스는 태양열 온수 시스템 사용에 있어 1인당 선두주자로 90% 이상의 가정에서 [28]온수 시스템을 사용하고 있다.미국, 캐나다 및 호주에서는 2005년 [21]현재 18GW의th 설치 용량을 가진 태양열 온수 사용이 온수 난방을 주로 사용하고 있다.

난방, 냉방 및 환기

주요 기사:태양열 난방, 열 질량, 태양열 굴뚝 및 태양열 냉방

미국에서 난방, 환기 및 공기조절(HVAC) 시스템은 상업용 건물에서 사용되는 에너지의 30%(4.65 [29][30]EJ/yr)와 주거용 건물에서 사용되는 에너지의 거의 50%(10.1 EJ/yr)를 차지합니다.태양열 난방, 냉방 및 환기 기술을 사용하여 이 에너지의 일부를 상쇄할 수 있습니다.태양열은 태양 추적이나 태양 집광학 등의 활성 소자의 사용 여부에 따라 대략 수동태양 개념과 능동태양 개념으로 나눌 수 있다.

1939년 미국에서 지어진 MIT의 솔라 하우스 #1은 연중 난방을 위해 계절별 열 에너지 저장소를 사용했습니다.

열질량은 열을 저장하는 데 사용할 수 있는 모든 물질입니다. 태양 에너지의 경우 태양에서 나오는 열입니다.일반적인 열질량 재료는 돌, 시멘트, 물을 포함한다.역사적으로 그것들은 건조한 기후나 따뜻한 온대 지역에서 낮에는 태양 에너지를 흡수하고 밤에는 저장된 열을 차가운 대기로 방출함으로써 건물을 시원하게 유지하기 위해 사용되어 왔다.하지만, 그것들은 또한 보온성을 유지하기 위해 추운 온대 지역에서도 사용될 수 있습니다.열질량의 크기와 배치는 기후, 채광 및 음영 조건과 같은 여러 요소에 따라 달라집니다.적절히 통합될 경우, 열 질량은 공간 온도를 편안한 범위로 유지하고 보조 난방 [31]및 냉방 장비의 필요성을 줄입니다.

태양열 굴뚝(또는 이 맥락에서 열 굴뚝)은 건물 내부와 외부를 연결하는 수직 축으로 구성된 수동형 태양열 환기 시스템입니다.굴뚝이 따뜻해지면서 내부의 공기가 가열되면서 상승기류를 일으켜 건물을 통해 공기를 끌어당긴다.온실을 모방한 글레이징과 열질량[32] 재료를 사용하면 성능을 향상시킬 수 있습니다.

낙엽성 나무와 식물은 태양열 난방과 냉방을 제어하는 수단으로 촉진되어 왔다.북반구에 있는 건물의 남쪽이나 남반구에 있는 북쪽의 건물에 심을 때, 그들의 잎은 여름에 그늘을 제공하지만,[33] 반면 맨 팔다리는 겨울에 빛을 통과시킨다.잎이 없는 벌거벗은 나무는 입사 일사량의 1/3에서 1/2를 가리기 때문에 여름 음영 효과와 겨울 [34]난방 손실 사이에 균형이 있다.난방 부하가 큰 기후에서 낙엽수는 겨울 태양 이용에 방해가 되기 때문에 건물의 적도에 면한 쪽에 심으면 안 된다.그러나, 그것들은 겨울 태양 이득에 [35]현저하게 영향을 미치지 않고 어느 정도의 여름 그늘을 제공하기 위해 동쪽과 서쪽에서 사용될 수 있다.

요리.

주요 기사:태양열 조리기
인도 오로빌에서 포물선 접시는 요리를 위한 증기를 생산합니다.

태양열 조리기는 요리, 건조, 저온 살균을 위해 햇빛을 사용한다.그것들은 크게 박스 조리기, 패널 조리기,[36] 리플렉터 조리기의 세 가지 범주로 분류될 수 있다.가장 간단한 태양열 조리기는 1767년 [37]호레이스 드 소쇠르에 의해 처음 만들어진 상자 조리기입니다.기본 박스 쿠커는 투명한 뚜껑이 달린 단열 용기입니다.부분적으로 흐린 하늘에서도 효과적으로 사용할 수 있으며 일반적으로 90–150°C(194–302°F)[38]의 온도에 도달합니다.패널 조리기는 반사 패널을 사용하여 햇빛을 절연 용기 위로 보내고 상자 조리기와 동등한 온도에 도달합니다.반사식 조리기는 다양한 집광 기하학(접시, 수조, 프레넬 거울)을 사용하여 조리 용기에 빛을 집중시킵니다.이러한 조리기는 315°C(599°F) 이상의 온도에 도달하지만, 제대로 작동하려면 직접 빛이 필요하며 [39]태양을 추적할 수 있도록 위치를 조정해야 합니다.

프로세스 열

주요 기사:태양연못, 염증발지 및 태양로

파라볼라 접시, 트로프 및 쉐플러 반사체와 같은 태양광 집약 기술은 상업 및 산업 애플리케이션에 프로세스 열을 제공할 수 있습니다.최초의 상용 시스템은 미국 조지아주 셰난도아에 있는 Solar Total Energy Project(STEP)였습니다.이 프로젝트에서는 114개의 포물선 접시가 의류 공장의 난방, 에어컨 및 전기 요구사항의 50%를 제공했습니다.이 그리드 연결 열병합발전 시스템은 401kW 증기 및 468kW 냉각수의 형태로 400kW의 전기와 열에너지를 제공했으며, 1시간의 피크 부하 [40]열저장소가 있었다.증발지는 증발을 통해 용해된 고형물을 농축하는 얕은 웅덩이이다.바닷물에서 소금을 얻기 위해 증발 연못을 사용하는 것은 태양 에너지의 가장 오래된 응용 분야 중 하나이다.현대의 용도에는 침출수 채굴에 사용되는 염수 용액을 농축하고 폐기물 [41]흐름에서 용해된 고형물을 제거하는 것이 포함됩니다.

빨랫줄, 말, 옷걸이는 전기나 가스를 소비하지 않고 바람과 햇빛에 의해 증발하여 옷을 말린다.미국의 일부 주에서는 "건조권"[42]이 보호되고 있습니다.유리를 입히지 않은 트랜스파이어드 컬렉터(UTC)는 환기 공기를 예열하는 데 사용되는 다공성 햇빛을 바라보는 벽입니다.UTC는 유입 공기 온도를 최대 22°C(40°F)까지 높이고 배출구 온도를 45~60°C(113~140°F)[43]로 제공할 수 있습니다.발생된 수집기의 투자 회수 기간(3~12년)이 짧기 때문에 유리 수집 [43]시스템보다 비용 효율적인 대안이 됩니다.2003년 현재 코스타리카의 860m2(9,300평방피트) [44][needs update]수집기와 인도의 코임바토레(Coimbatore)의 12,300m(14,000평방피트) 수집기를 포함하여 총 수집기 면적이 35,000평방미터(380,000평방피트)인 80개 이상의 시스템이 전 세계에 설치되어 있습니다.

수처리

주요 기사:태양광 스틸, 태양광 물 소독, 태양광 담수화 및 태양광 동력 담수화 장치
인도네시아의 태양열 물 소독

태양 증류는 식염수나 기수를 마실 수 있게 만드는데 사용될 수 있다.이것의 첫 번째 기록된 사례는 16세기 아랍의 [45]연금술사들에 의한 것이다.대규모 태양 증류 프로젝트는 1872년 칠레의 광산 마을 라스 [46]살리나스에서 처음 건설되었습니다.태양광 채집 면적이 4700m2(51,000평방피트)에 달했던 이 발전소는 하루 최대 22,700L(5,000imp gal; 미국 6,000gal)의 전력을 생산하고 40년간 [46]가동할 수 있었다.개별 스틸 설계에는 단일 경사, 이중 경사(또는 온실 유형), 수직, 원뿔, 역흡수기, 멀티윅 및 다중 효과가 포함됩니다.이러한 스틸은 패시브, 액티브 또는 하이브리드모드로 동작할 수 있습니다.이중 슬로프 스틸은 분산형 국내 용도로 가장 경제적이며, 능동형 다중 효과 장치는 대규모 애플리케이션에 [45]더 적합합니다.

태양열 물 소독(SODIS)은 물이 가득 찬 플라스틱 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 병을 [47]몇 시간 동안 햇빛에 노출시키는 것을 포함합니다.노출 시간은 완전히 흐린 상태에서는 날씨와 기후에 [48]따라 최소 6시간에서 최대 이틀까지 다양합니다.WHO는 가정용 물 처리와 안전한 [49]보관을 위한 실행 가능한 방법으로 이 방법을 추천한다.개발도상국에서는 2백만 명 이상의 사람들이 매일 물을 [48]마시기 위해 이 방법을 사용합니다.

태양광은 물 안정화 연못에서 화학약품이나 전기 없이 폐수를 처리하기 위해 사용될 수 있다.또 다른 환경적 이점은 [50][51]조류가 물을 사용할 수 없게 만드는 독성 화학물질을 만들 수 있지만, 조류가 이러한 연못에서 자라고 광합성을 통해 이산화탄소를 소비한다는 것이다.

용융염 기술

용융염은 태양광 발전소의 태양광 타워나 태양광 트로프가 모은 열에너지를 보관하는 열에너지 저장방법으로 악천후나 야간발전에 사용할 수 있다.그것은 1995년부터 1999년까지 솔라 2호 프로젝트에서 시연되었다.이 시스템의 연간 효율은 99%로 예측되며, 이는 열을 [52][53][54]전기로 직접 변환하기 전에 열을 저장함으로써 유지되는 에너지를 말합니다.녹은 소금 혼합물은 다양하다.가장 확장된 혼합물에는 질산나트륨, 질산칼륨 및 질산칼슘이 포함되어 있습니다.불연성 및 무독성이며, 이미 화학 및 금속 산업에서 열수송 유체로 사용되고 있습니다.따라서 이러한 시스템에 대한 경험은 비솔라 애플리케이션에 존재합니다.

소금은 131°C(268°F)에서 녹습니다.단열된 "냉" 저장 탱크에 액체를 288°C(550°F)로 보관합니다.액체 소금은 집중 조사 강도가 566°C(1,051°F)로 가열되는 태양열 집열기의 패널을 통해 펌프된다.그런 다음 뜨거운 저장 탱크로 보내집니다.이것은 단열이 잘 되어 있기 때문에 열 에너지를 최대 [55]일주일 동안 유용하게 저장할 수 있습니다.

전기가 필요할 때, 뜨거운 소금은 전통적인 석탄, 석유 또는 원자력 발전소에서 사용되는 터빈/발전기용 과열 증기를 생산하기 위해 전통적인 증기 발전기에 펌핑됩니다.100메가와트 터빈은 이 설계로 4시간 동안 주행하려면 약 9.1m(30ft) 높이와 24m(79ft) 직경이 필요합니다.

스페인의 여러[56] 포물선형 트로프 발전소와 태양광 발전 타워 개발업체 SolarReserve는 이 열 에너지 저장 개념을 사용합니다.미국의 Solana Generating Station은 녹은 소금으로 6시간 동안 저장된다.마리아 엘레나[57] 공장은 칠레 북부 안토파가스타 지역에 있는 400 MW 서모솔라 복합체이며 용해된 소금 기술을 사용합니다.

전력 생산

이 단락들은 태양열 발전에서 발췌한 것이다.[편집]

태양광 발전은 태양광 발전(PV)을 직접 사용하거나, 집중 태양 에너지를 간접적으로 사용하거나, 또는 조합하여 태양광에서 전기로 재생 에너지를 변환하는 것이다.광전지는 광전 [58]효과를 이용하여 빛을 전류로 변환한다.집속형 태양광 발전 시스템은 렌즈나 거울과 태양 추적 시스템을 사용하여 넓은 면적의 햇빛을 뜨거운 곳에 집중시키고, 종종 증기 터빈을 운전합니다.

태양광 발전은 처음에는 단일 태양 전지로 구동되는 계산기에서부터 오프 그리드 옥상 PV 시스템으로 구동되는 원격 가정에 이르기까지 중소형 애플리케이션의 전기로만 사용되었다.상업용 집광 태양광 발전소는 1980년대에 처음 개발되었다.그 후, 태양광의 가격이 하락함에 따라, 그리드 접속형 태양광 발전 시스템은 다소 기하급수적으로 성장하였다.수백만 개의 설비와 기가와트 규모의 태양광 발전소가 건설되었고 건설되고 있다.태양광 발전은 빠르게 실현 가능한 저탄소 기술이 되었고 2020년 현재 역사상 가장 저렴한 [59]전기원을 제공하고 있다.

2021년 현재 태양광은 세계 전력의 4%를 생산하고 있으며, 2015년 기후변화 제한 파리협정이 [60]체결된 이후 1%를 생산하고 있다.육지풍과 함께 가장 저렴하게 균등화된 전기 비용은 유틸리티 규모의 [61]태양열이다.2021년 국제에너지기구(IEA)는 "2050년까지 순 제로" 시나리오에서 태양광은 전 세계 에너지 소비의 약 20%를 차지할 것이며, 태양광은 세계 최대의 [62]전력원이 될 것이라고 밝혔다.

태양광 발전

이 섹션은 태양광 발전에서 발췌한 것이다.[편집]
독일 프라이부르크에 있는 지속 가능한 주택 공동체 프로젝트인 솔라 세틀먼트.
태양광 발전 SUDI 셰이드는 태양광 에너지를 사용하여 전기차에 에너지를 공급하는 프랑스의 자율적이고 이동식 스테이션이다.
국제 우주 정거장의 태양 전지판

광전학(PV)은 물리, 광화학, 전기화학 등에서 연구된 현상인 광전 효과를 나타내는 반도체 물질을 이용해 빛을 전기로 변환하는 것이다.광전효과는 상업적으로 발전 및 광센서로 이용된다.전원 시스템은 전원 전자 장치를 사용하여 제어됩니다.

태양광발전시스템은 각각 다수의 태양전지로 구성된 태양모듈을 사용하여 전력을 생산한다.PV 설치는 지상 설치, 옥상 설치, 벽 설치 또는 플로팅이 가능합니다.이 마운트는 고정되어 있거나 태양 추적기를 사용하여 하늘을 가로질러 태양을 따라갈 수 있습니다.

어떤 사람들은 태양광 발전 기술이 CO에 의해2 야기된 지구 온난화를 완화하는 데 도움을 줄 수 있을 만큼 저렴한 지속 가능한 에너지를 생산할 수 있기를 희망하고 있다.태양광 발전에는 에너지원으로서 특별한 장점이 있습니다.설치를 하면 오염이나 온실가스 배출이 발생하지 않고 전력 수요와 관련하여 단순한 확장성을 보이며, 실리콘은 지구의 지각에서 가용성이 높지만, 결국 은과 같은 다른 물질들은 변화할 것입니다.n 테크놀로지의 추가 성장.확인된 다른 주요 제약사항은 토지 이용 경쟁과 자금 지원 [63]신청에 대한 노동력 부족이다.PV를 주 전원으로 사용하려면 에너지 저장 시스템 또는 고전압 직류 전력선에 의한 글로벌 배전이 필요하며, 이로 인해 추가적인 비용이 발생하며, 불안정한 발전 등 균형을 유지해야 하는 기타 여러 특정 단점도 있습니다.생산과 설치는 화석 연료로 인한 배출의 극히 일부에 불과하지만 오염과 온실 가스 배출을 야기한다.

1990년대 [64]이후 독립형 설비 및 그리드 연결 PV 시스템이 사용됨에 따라 태양광 발전 시스템은 특수 애플리케이션에 오랫동안 사용되어 왔다.태양광 발전 모듈은 2000년에 처음으로 양산되었는데, 당시 독일의 환경 운동가들과 유로솔라 기구가 10만 지붕 프로그램에 [65]대한 정부 자금을 지원받았다.

비용 절감으로 인해 PV는 에너지원으로 성장할 수 있었습니다.이는 2000년 이후 태양광 생산 능력 개발과 규모의 경제 달성에 대한 중국 정부의 대규모 투자에 의해 부분적으로 추진되었다.생산가격의 대부분은 주요 부품인 폴리실리콘에서 생산되며, 세계 공급의 대부분은 중국, 특히 신장에서 생산된다.제조기술과 효율의 향상은 보조금 외에도 [66][67]비용 절감으로 이어졌다.기술의 진보와 제조 규모의 증가는 또한 태양광 발전 [64][68]설비의 효율성을 증가시켰다.태양광 발전 전기에 대한 우대 공급 관세와 같은 순 계량 및 재정적 인센티브는 많은 [69]국가에서 태양광 발전 설비를 지원해왔다.패널 가격은 2004년과 2011년 사이에 4배 하락했다.모듈 가격은 2010년대에 비해 90% 하락했습니다.

2019년에 전 세계에 설치된 PV 용량은 전 세계 전력 [70]수요의 약 2%를 커버하는 635기가와트(GW) 이상으로 증가했다.수력 및 풍력에 이어 PV는 전지구 용량 측면에서 세 번째 재생 에너지원이다.국제에너지기구는 2019년부터 [71]2024년까지 700-880GW의 성장을 예상했다.일부 사례에서 PV는 2020년 [72]카타르에서 0.01567 US$/kWh의 낮은 가격을 제시하면서 태양 잠재력이 높은 지역에서 가장 저렴한 전력원을 제공했다.2020년에 국제 에너지 기구는 세계 에너지 전망에서 '또는 고품질 자원을 이용하는 저비용 자금조달 프로젝트, 즉 태양광 발전(Solar PV)은 현재

역사상 [73]가장 저렴한 전기 공급원.

집광 태양 에너지

주요 기사:집광 태양 에너지

집광 솔라 파워(CSP) 시스템은 렌즈 또는 거울과 추적 시스템을 사용하여 넓은 면적의 햇빛을 작은 빔으로 집중시킵니다.그런 다음 이 집중된 열은 기존 발전소의 열원으로 사용됩니다.다양한 집중 기술이 존재합니다. 가장 발달된 것은 포물선 트로프, 태양광 타워 수집기, 집중 선형 프레넬 반사기, 스털링 접시입니다.태양을 추적하고 빛을 집중시키기 위해 다양한 기술이 사용됩니다.이 모든 시스템에서 작동 유체는 집중된 햇빛에 의해 가열되며 발전 또는 에너지 [74]저장에 사용됩니다.설계에서는 먼지 폭풍, 우박 또는 태양광 발전소의 미세한 유리 표면을 손상시킬 수 있는 또 다른 극단적인 날씨 사건의 위험을 고려해야 한다.금속 그릴은 대부분의 손상을 막으면서도 거울과 태양 전지판에 햇빛이 많이 들어오도록 할 것이다.

건축과 도시계획

주요 기사 : 수동형 태양열 건물 설계와 도시열섬
독일 다름슈타트 공과대학은 습하고 더운 아열대 [75]기후를 위해 설계된 이 패시브 하우스로 워싱턴 DC에서 열린 2007 솔라 10종 경기에서 우승했다.

태양빛은 건축 [76]역사의 시작부터 건물 설계에 영향을 미쳤다.선진 태양 건축과 도시 계획 방법은 그리스와 중국인들이 처음 사용했는데, 그들은 빛과 보온을 [77]제공하기 위해 건물을 남쪽으로 향하게 했다.

수동형 태양 구조의 공통적인 특징은 태양에 대한 방향, 콤팩트한 비율(표면적 대 체적비), 선택적 음영(오버행) [76]및 열질량이다.이러한 기능을 지역 기후와 환경에 맞게 조정하면 쾌적한 온도 범위 내에서 빛이 잘 들어오는 공간을 만들 수 있습니다.소크라테스의 메가론 하우스는 수동태양광 [76]디자인의 전형적인 예이다.태양광 설계에 대한 가장 최근의 접근법은 통합 태양광 설계 [78]패키지로 태양광 조명, 난방 및 환기 시스템을 연결하는 컴퓨터 모델링을 사용합니다.펌프, 팬 및 전환 가능한 창과 같은 능동형 태양광 장비는 수동적 설계를 보완하고 시스템 성능을 개선할 수 있습니다.

도시열섬(UHI)은 주변 환경보다 온도가 높은 대도시 지역이다.고온은 자연환경에 비해 알베도가 낮고 열용량이 높은 아스팔트, 콘크리트 등 도시물질에 의한 태양에너지 흡수가 증가했기 때문이다.UHI 효과를 상쇄하는 간단한 방법은 건물과 도로를 하얗게 칠하고 그 지역에 나무를 심는 것입니다.이러한 방법을 사용하여 로스앤젤레스의 가상 "냉방 커뮤니티" 프로그램은 도시 온도를 약 3°C까지 낮출 수 있으며, 10억 달러의 추정 비용으로 연간 총 5억 3천만 달러의 총 [79]편익을 제공할 수 있을 것으로 예측했다.

농업 및 원예

네덜란드의 웨스트랜드 자치구에 있는 이와 같은 온실들은 야채, 과일, 꽃을 재배한다.

농업과 원예는 식물의 생산성을 최적화하기 위해 태양 에너지의 수집을 최적화하려고 합니다.시기적절한 식재 주기, 맞춤식 열 방향, 열 사이의 엇갈린 높이, 식물 품종 혼합과 같은 기술은 농작물 [80][81]수확량을 향상시킬 수 있습니다.햇빛은 일반적으로 풍부한 자원으로 여겨지지만, 예외는 농업에 있어서 태양 에너지의 중요성을 강조한다.리틀 빙하기의 짧은 성장기 동안, 프랑스와 영국의 농부들은 태양 에너지의 수집을 극대화하기 위해 과일 벽을 사용했습니다.이 벽들은 열 덩어리로 작용하고 식물을 따뜻하게 함으로써 숙성을 가속화했다.초기의 과일 벽은 땅과 수직으로 남쪽을 향해 세워졌지만, 시간이 지나면서 햇빛을 더 잘 이용하기 위해 경사진 벽이 개발되었다.1699년, 니콜라스 파티오 드 뒤리에는 심지어 [82]태양을 따라 회전할 수 있는 추적 메커니즘을 사용할 것을 제안했다.농작물 재배 외에 농업에서의 태양 에너지의 응용에는 물 퍼내기, 작물 건조, 병아리 부화, 닭 거름 [44][83]건조 등이 포함된다.최근에는 양조업자들이 이 기술을 채택하고 있는데, 양조업자들은 태양 전지판에서 발생하는 에너지를 포도 [84]압착기에 사용합니다.

온실은 태양빛을 열로 변환하여 연중 생산과 지역 기후에 자연적으로 적합하지 않은 특수 작물 및 기타 식물의 생육을 가능하게 한다.원시적인 온실은 로마 시대에 로마 황제 티베리우스를 위해 [85]1년 내내 오이를 생산하기 위해 처음 사용되었습니다.최초의 현대식 온실은 16세기 유럽에서 해외 [86]탐험에서 가져온 외래 식물을 유지하기 위해 지어졌다.온실은 오늘날 원예의 중요한 부분으로 남아있다.플라스틱 투명 재료도 폴리 터널 및 열 커버에 유사한 효과를 발휘하도록 사용되었습니다.

운송

주요 기사:태양광 자동차, 태양광 충전 차량, 전기 보트 및 태양광 풍선
2013년 호주 세계태양광 챌린지 우승자
2015년 세계일주 태양전기항공기

태양광 자동차의 개발은 1980년대부터 엔지니어링의 목표였다.World Solar Challenge는 대학과 기업 팀이 다윈에서 애들레이드까지 호주 중부를 가로질러 3,021km(1,877마일) 이상에 걸쳐 경쟁하는 격년제 자동차 경주입니다.1987년 창간 당시 우승자의 평균 속도는 시속 67km였고 2007년 우승자의 평균 [87]속도는 시속 90.87km로 향상됐다.북미 솔라 챌린지와 계획된 남아프리카 솔라 챌린지는 태양열 [88][89]자동차의 엔지니어링과 개발에 대한 국제적인 관심을 반영하는 비교 가능한 대회이다.

일부 차량은 실내를 시원하게 유지하기 위해 에어컨과 같은 보조 전원으로 태양 전지판을 사용하여 연료 [90][91]소비를 줄입니다.

1975년,[92] 최초의 실용적인 태양열 보트가 영국에서 만들어졌다.1995년에는 PV 패널을 탑재한 여객선이 등장하기 시작해 [93]현재는 광범위하게 사용되고 있다.1996년 호리에 겐이치(ie江ichi一)가 처음으로 태평양을 횡단했고, 2006~[94]2007년 겨울에 Sun21 쌍동선이 처음으로 대서양을 횡단했다.2010년에 [95]지구를 일주할 계획이 있었다.

1974년, 무인 AstroFlight Sunrise 비행기가 최초의 태양 비행을 했다.1979년 4월 29일, 솔라 라이저는 40피트(12m)의 고도에 도달한 태양 에너지로 완전히 제어되고 사람을 실어 나르는 비행 기계로 첫 비행을 했다.1980년, 고사머 펭귄은 태양광 발전만으로 움직이는 최초의 파일럿 비행을 했다.1981년 7월 솔라 챌린저호가 영국 해협을 건넜다.1990년에 에릭 스콧 레이먼드는 21홉의 속도로 캘리포니아에서 노스캐롤라이나로 태양광을 [96]이용해 날아갔다.그 후 개발은 패스파인더(1997년)와 그 이후의 설계로 무인항공기(UAV)로 돌아갔고,[97] 2001년 비로켓 추진 항공기의 고도 기록을 세운 헬리오스로 정점을 찍었다.BAE Systems가 개발한 Zephyr은 2007년에 54시간 비행한 최신형 태양광 항공기이며 [98]2010년까지 한 달간의 비행이 계획되었다.2016년 현재, 전기 항공기인 솔라 임펄스는 현재 세계 일주를 하고 있다.그것은 태양 전지로 구동되고 자체 동력으로 이륙할 수 있는 1인승 비행기이다.그 디자인은 항공기가 며칠 [99]동안 공중에 떠 있을 수 있게 해준다.

태양풍선은 평범한 공기로 채워진 검은 풍선이다.햇빛이 풍선을 비추면 내부의 공기가 가열되고 팽창하면서 인공적으로 가열된 열기구와 같이 상승 부력을 일으킨다.일부 태양풍선은 사람이 비행하기에 충분히 크지만 표면적 대 페이로드 무게 비율이 상대적으로 [100]높기 때문에 일반적으로 장난감 시장으로 사용이 제한된다.

연료 생산

집광 태양 전지판이 힘을 얻고 있다.태평양 북서부 국립 연구소(PNNL)는 천연가스 발전소의 연료 사용량을 최대 20%까지 [needs update]줄일 수 있는 새로운 집중형 태양광 발전 시스템을 시험할 예정이다.
주요 기사:태양화학, 태양연료 및 인공광합성

태양 화학 과정은 화학 반응을 일으키기 위해 태양 에너지를 사용한다.이러한 과정들은 화석 연료원에서 나오는 에너지를 상쇄하고 또한 태양 에너지를 저장 가능하고 운반 가능한 연료로 바꿀 수 있다.태양에 의한 화학반응은 열화학적 또는 광화학적으로 [101]나눌 수 있다.인공 광합성에 [102]의해 다양한 연료가 생산될 수 있다.이산화탄소 감소로부터 탄소 기반 연료(메탄올 등)를 만드는 것과 관련된 다전자 촉매 화학은 도전적이다. 실현 가능한 대안은 양성자에서 수소를 생산하는 것이다. 그러나 물을 전자원으로 사용하는 것은 두 물 분자의 분자에 대한 다전자 산화를 숙달해야 한다.일부는 [103]2050년까지 해안 대도시 지역에서 작동하는 태양 연료 발전소를 예상한다. 즉, 인접한 연료전지 발전소를 통해 수소를 공급하고 순수 부산물이 도시 수도 [104]시스템으로 직접 들어가는 것이다.

수소 생산 기술은 1970년대 이후 태양 화학 연구의 중요한 영역이 되어 왔다.광전지 또는 광화학 전지에 의해 구동되는 전기분해 외에도, 몇 가지 열화학적 과정도 연구되어 왔다.그러한 경로 중 하나는 고온(2,300–2,600°C 또는 4,200–4,700°F)[105]에서 물을 산소와 수소로 분할하기 위해 농축기를 사용한다.또 다른 접근방식은 태양열 집광기의 열을 이용하여 천연가스의 증기 개량을 추진함으로써 기존의 개질 [106]방법보다 전체적인 수소 수율을 증가시킨다.반응물의 분해와 재생으로 특징지어지는 열화학적 순환은 수소 생산을 위한 또 다른 방법을 제시합니다.Weizmann Institute of Science에서 개발 중인 Solzinc 공정은 1MW의 태양로를 사용하여 1,200°C(2,200°F) 이상의 온도에서 산화아연(ZnO)을 분해합니다.이 초기 반응은 순수한 아연을 생성하며, 아연은 물과 반응하여 [107]수소를 생성할 수 있습니다.

에너지 저장 방법

주요 기사:에너지 저장소, 계절별 열 에너지 저장소, 상변화 재료, 그리드 에너지 저장소 및 Vehicle-to-Grid
열에너지 스토리지.안다솔 CSP 공장은 태양 에너지를 저장하기 위해 녹은 소금 탱크를 사용합니다.

열 질량 시스템은 매일 또는 계절 간 지속 기간 동안 국내에서 유용한 온도의 열 형태로 태양 에너지를 저장할 수 있습니다.축열 시스템은 일반적으로 물, 흙, 돌과 같이 비열 용량이 높은 쉽게 구할 수 있는 재료를 사용합니다.적절하게 설계된 시스템은 피크 수요를 낮추고 사용 시간을 오프 피크 시간으로 전환하며 전반적인 난방 [108][109]및 냉방 요구사항을 줄일 수 있습니다.

파라핀 왁스와 글라우버 소금과 같은 상변화 물질도 또 다른 축열 매체입니다.이러한 재료는 저렴하고 쉽게 구할 수 있으며 가정에서 유용한 온도(약 64°C 또는 147°F)를 제공할 수 있습니다."[110]도버 하우스"는 1948년 글라우버의 소금 난방 시스템을 처음으로 사용했다.태양 에너지는 또한 녹은 소금을 사용하여 고온에서 저장될 수 있다.소금은 저비용이고 비열용량이 높으며 기존 전력 시스템과 호환되는 온도에서 열을 전달할 수 있기 때문에 효과적인 저장 매체입니다.Solar Two 프로젝트는 이 에너지 저장 방법을 사용하여 약 99%[111]의 연간 저장 효율로 68m† 저장 탱크에 1.44 테라줄(400,000kWh)을 저장할 수 있었습니다.

오프 그리드 PV 시스템은 전통적으로 여분의 전기를 저장하기 위해 충전식 배터리를 사용해 왔습니다.그리드 연결 시스템을 사용하면 과잉 전력을 전송 그리드로 보내는 한편, 표준 그리드 전기를 사용하여 부족분을 해결할 수 있습니다.망 측정 프로그램은 가정용 시스템이 배전망에 공급하는 모든 전력에 대한 공로를 인정합니다.이것은 가정에서 소비하는 것보다 더 많은 전기를 생산할 때마다 미터기를 '롤백'함으로써 처리된다.순수 전력 사용량이 0 미만일 경우 전력회사는 다음 달에 [112]킬로와트시 신용을 넘깁니다.다른 접근방식으로는 소비전력 대 생산전력 측정을 위해 2m를 사용하는 방법이 있다.이는 두 번째 미터 설치 비용이 증가했기 때문에 덜 일반적입니다.대부분의 표준 미터기는 양방향으로 정확하게 측정하기 때문에 두 번째 미터가 필요하지 않습니다.

양수식 수력전기는 낮은 고도에서 높은 고도로 에너지를 이용할 수 있을 때 양수된 물의 형태로 에너지를 저장한다.이 에너지는 수요가 많을 때 [113]펌프가 수력 발전기가 되어 물을 방출함으로써 회수됩니다.

개발, 도입 및 경제

멕시코시티 몬테레이 공과대학과 고등교육대학에서 지속가능개발 워크숍 참가자들이 캠퍼스 내 건물 꼭대기에 있는 태양광 패널을 점검하고 있다.
상세 정보:에너지 그리드에 대한 태양광 발전 배치
다음 항목도 참조하십시오.소스별 전력 비용 및 국가별 재생 에너지 비용
와트당 태양광 발전 모듈 비용 개발


산업혁명을 수반하는 석탄 사용의 급증으로부터, 에너지 소비는 목재나 바이오매스에서 화석 연료로 착실하게 이행하고 있다.1860년대에 시작된 태양 기술의 초기 발전은 석탄이 곧 부족해질 것이라는 예상에 의해 추진되었다.하지만, 석탄과 [114]석유의 가용성, 경제성, 그리고 효용의 증가에 직면하여 20세기 초에 태양 기술의 발전은 정체되었다.

1973년 석유 금수 조치와 1979년 에너지 위기는 전 세계의 에너지 정책을 재편성하게 했다.그것은 태양 [115][116]기술 개발에 새로운 관심을 가져왔다.미국의 연방 태양광 이용 프로그램, 일본의 선샤인 프로그램 등의 인센티브 프로그램에 중점을 둔 전개 전략.그 외, 미국(SERI, 현재의 NREL), 일본(NEDO), 독일(Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE)[117]에 연구 시설을 설립하는 등의 대처가 있었다.

상업용 태양열 온수기는 1890년대에 [118]미국에서 등장하기 시작했다.이러한 시스템은 1920년대까지 사용이 증가했지만 점차 저렴하고 신뢰성 높은 [119]난방 연료로 대체되었다.태양광 발전처럼 태양광 온수 난방도 1970년대 석유 파동으로 다시 주목받았지만 1980년대 들어 석유 가격 하락으로 관심이 줄었다.태양열 온수 부문의 발전은 1990년대 내내 꾸준히 진행되어 1999년 [120]이후 연평균 20%의 성장률을 보이고 있다.일반적으로 과소평가되기는 하지만,[120] 태양열 온수 난방과 냉방은 2007년 기준으로 154 GW의 추정 용량을 가진 가장 널리 보급된 태양열 기술이다.

국제 에너지 기구는 태양 에너지가 현재 세계가 직면하고 있는 [1]가장 시급한 문제들을 해결하는 데 상당한 기여를 할 수 있다고 말했습니다.

저렴하고, 무진장하며, 깨끗한 태양 에너지 기술의 개발은 장기적으로 엄청난 이익을 가져올 것이다.그것은 토종적이고, 고갈되지 않고, 대부분 수입에 의존하지 않는 자원에 의존함으로써 국가의 에너지 안보를 높이고, 지속 가능성을 높이고, 오염을 줄이고, 기후 변화를 완화하기 위한 비용을 낮추며, 화석 연료 가격을 다른 방법보다 낮게 유지할 것이다.이러한 이점은 글로벌합니다.따라서 조기 배치에 대한 인센티브의 추가 비용은 학습 투자로 간주되어야 하며, 현명하게 사용해야 하며 [1]널리 공유되어야 한다.

2011년 국제 에너지 기구의 보고서는 정치인들이 기후 변화를 제한하고 재생 에너지로 전환한다면 태양광 발전, 태양열 온수, 집중 태양 에너지와 같은 태양 에너지 기술이 2060년까지 세계 에너지의 3분의 1을 제공할 수 있다는 것을 발견했다.태양으로부터의 에너지는 에너지 효율의 향상과 함께 세계 경제의 탈탄소에 중요한 역할을 할 수 있고 온실 가스 배출자들에게 비용을 부과할 수 있다."태양광의 강점은 소규모에서 대규모까지 응용 프로그램의 엄청난 다양성과 유연성입니다."[121]

석유와 석탄의 저장고가 고갈된 후 인류는 태양 광선의 무한한 에너지를 받을 수 있다는 것을 증명했다.

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2021년 Lazard는 보조를 받지 않는 신규 건설의 수평화된 비용 규모를 MWh당 37달러 미만으로 추산했으며 기존 석탄 화력 발전량은 [3][4]그 이상이라고 추정했다.2021년 보고서는 또한 새로운 태양열은 새로운 가스 화력보다 저렴하지만 일반적으로 존재하는 가스 [4]발전량은 아니라고 말했다.

새로운 테크놀로지

실험용 태양광 발전

주요 기사:태양광 »신흥기술

집중 태양광 발전(CPV) 시스템은 발전 목적으로 태양광 발전 표면에 집중된 햇빛을 사용합니다.열전, 즉 "열전" 장치는 이종 물질 간의 온도 차이를 전류로 변환합니다.

플로팅 솔라 어레이

주요 기사:플로팅 솔라

플로팅 솔라 어레이는 음용수 저장소, 채석장 호수, 관개 수로 또는 교정 및 미행 연못의 표면에 떠 있는 PV 시스템이다.이러한 시스템은 프랑스, 인도, 일본, 한국, 영국,[122][123][124][125][126] 싱가포르 및 미국에 소수 존재한다.이 시스템은 육상 태양광 발전보다 장점이 있는 것으로 알려져 있다.토지의 비용은 더 비싸고, 레크리에이션에 사용되지 않는 수역 위에 지어진 구조물에 대한 규칙과 규제는 더 적다.대부분의 육상 태양광 발전소와 달리 플로팅 어레이는 공공의 시야에서 가려지기 때문에 눈에 띄지 않을 수 있다.물이 패널을 냉각시키기 때문에 육지의 PV 패널보다 높은 효율을 달성합니다.패널에는 녹이나 [127]부식을 방지하기 위한 특수 코팅이 되어 있습니다.2008년 5월 캘리포니아 오크빌의 파니엔트 와이너리는 총용량 477kW의 994개의 태양광 발전 모듈을 130개의 폰톤에 설치하고 와이너리의 관개 [128]연못에 띄워 세계 최초의 플로트 발전 시스템을 개척했다.유틸리티 규모의 부유식 PV 팜이 건설되기 시작하고 있습니다.교세라는 지바현[129] 야마쿠라댐 위의 저수지에 5만장의 태양 [130][131]전지판을 사용하여 세계 최대의 13.4MW 규모의 농장을 개발한다.바닷물에 강한 부유식 양식장도 [132]건설되고 있다.지금까지 발표된 플로트 발전 프로젝트 중 가장 큰 것은 브라질 [133]아마존 지역에 있는 350MW 발전소이다.

페로브스카이트 태양전지

이 섹션은 페로브스카이트 태양전지에서 발췌한 것이다.[편집]

페로브스카이트 태양전지(PSC)는 광수집 [134][135]활성층으로서 페로브스카이트 구조화합물, 가장 일반적으로 하이브리드 유기-무기납 또는 할로겐화 주석계 물질을 포함하는 태양전지이다.할로겐화메틸암모늄 납, 할로겐화세슘과 같은 페로브스카이트 재료는 생산 비용이 저렴하고 제조가 간단하다.

이러한 재료를 사용하는 실험실 규모 장치의 태양전지 효율은 단일 접합 [137][138]아키텍처에서는 2009년[136] 3.8%에서 2021년 25.7%로, 실리콘 기반 탠덤 셀에서는 29.8%[137][139]로 증가하여 단일 접합 실리콘 태양전지에서 달성한 최대 효율성을 초과했다.따라서 페로브스카이트 태양 전지는 2016년 [134]현재 가장 빠르게 발전한 태양 기술이다.페로브스카이트 태양전지는 더 높은 효율과 매우 낮은 생산비용을 달성할 수 있는 잠재력으로 상업적으로 매력적으로 변했다.핵심 문제와 연구 주제에는 장단기 [140]안정성이 포함됩니다.

태양열 보조 히트 펌프

주요 기사:태양열 보조 히트 펌프

히트 펌프는 열원에서 "히트 싱크"라고 불리는 목적지로 열에너지를 공급하는 장치입니다.히트펌프는 차가운 공간에서 열을 흡수해 따뜻한 곳으로 방출함으로써 자연 열 흐름의 방향과 반대 방향으로 열에너지를 이동시키도록 설계됐다.태양열 보조 열 펌프는 열 펌프와 열 태양 전지판을 단일 통합 시스템에 통합하는 것을 나타냅니다.일반적으로 이 두 가지 기술은 [141]온수를 생산하기 위해 개별적으로(또는 병렬로 배치하는 것 만) 사용됩니다.이 시스템에서는 태양열 패널이 저온 열원의 기능을 수행하며, 생성된 열은 히트 펌프의 증발기에 [142]공급되는 데 사용됩니다.이 시스템의 목표는 높은 COP를 얻은 후 보다 효율적이고 저렴한 방법으로 에너지를 생산하는 것입니다.

열 펌프와 함께 모든 유형의 태양열 패널(시트 및 튜브, 롤 본드, 히트 파이프, 열판) 또는 하이브리드(모노/다결정, 박막)를 사용할 수 있습니다.하이브리드 패널은 히트 펌프의 전기 수요 중 일부를 커버할 수 있고 전력 소비와 결과적으로 시스템의 가변 비용을 절감하기 때문에 선호됩니다.

태양광 항공기

2016년, 솔라 임펄스 2는 세계 일주 항해를 완료한 최초의 태양열 항공기였다.
다음 항목도 참조하십시오.솔라 임펄스

전기 항공기는 연료 전지, 태양 전지, 초경량 콘덴서, 전력 공급 [143]또는 배터리에서 나오는 전기를 가진 내연기관이 아닌 전기 모터로 작동하는 항공기이다.

현재, 비록 많은 소형 무인 항공기가 배터리로 작동하지만, 나는 유인 전기 항공기는 대부분 실험용이다.전기로 움직이는 모형 항공기는 1970년대부터 비행되어 왔으며 1957년에 [144][145]한 건의 보고가 있었다.최초의 전기 동력 비행은 [146]1973년에 만들어졌다.2015년과 2016년 사이에, 유인 태양광 비행기인 솔라 임펄스 2호가 [147]지구 일주 항해를 완료했다.

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