미래의 삶에서 태양에너지를 어떻게 더 잘 활용할 수 있나요?

태양에너지 활용의 역사

기록에 따르면 인류는 3000년 이상 태양에너지를 활용해 왔다. 태양에너지를 에너지원과 전력원으로 활용한 역사는 300년이 조금 넘습니다. 태양에너지가 “가까운 미래에 시급히 필요한 보충에너지원”이자 “미래 에너지 구조의 기반”으로 각광받는 것은 최근의 일이다. 1970년대 이후 태양에너지 기술은 비약적으로 발전했고, 태양에너지의 활용도 급속히 변화했다. 현대 태양 에너지 활용의 역사는 1615년 프랑스 엔지니어 솔로몬 드 콕스(Solomon de Cox)가 세계 최초의 태양열 엔진을 발명한 때로 거슬러 올라갑니다. 본 발명품은 태양 에너지를 사용하여 공기를 가열하여 팽창시키고 물을 펌핑하는 작업을 수행하는 기계입니다. 1615년에서 1900년 사이에 전 세계적으로 많은 태양광 발전 장치와 기타 태양광 장치가 개발되었습니다. 이들 동력 장치는 거의 모두 태양광을 모으기 위해 집중 방식을 사용하고 있으며, 작동 유체는 주로 수증기이며 가격이 비싸고 실용 가치가 거의 없습니다. 20세기 100년 동안 태양에너지 기술의 발전사는 크게 7단계로 구분할 수 있다.

제1단계(1900~1920)

이 단계에서도 전 세계 태양에너지 연구의 초점은 여전히 ​​태양광 발전장치에 있었지만, 사용되는 빛을 집광시키는 방법은 다양해졌다 , 평판 집진기 및 저비점 작동 유체가 사용되기 시작했으며 장치가 점차 확장되어 최대 출력 전력이 73.64kW에 이르렀습니다. 실용적인 목적은 비교적 분명했지만 비용은 여전히 ​​​​높았습니다. 건설된 전형적인 장치는 다음과 같습니다: 1901년에 미국 캘리포니아에서 잘린 원추형 집중 장치를 사용하여 태양열 물 펌핑 장치가 건설되었습니다. 전력: 1902년부터 1908년까지 5세트의 이중 사이클 태양열 엔진이 미국에서 건설되었습니다. 1913년 이집트 카이로 남쪽에 5개의 포물선형 홈통 거울로 구성된 태양열 워터 펌프가 건설되었으며, 각각 길이는 62.5m, 폭은 4m이며 총 조명 면적은 ​1250m2.

제2단계(1920~1945)

이 20년 동안 태양에너지 연구는 저조했고, 연구활동과 연구사업에 참여하는 인원도 크게 늘어났다. 그 이유는 화석연료의 대규모 개발과 활용이 제2차 세계대전(1935~1945년)과 관련이 있고, 당시 에너지 수요가 절실했기 때문에 태양에너지 연구가 점차적으로 이루어지지 않았기 때문이다. 방치에 빠졌습니다. 세 번째 단계(1945~1965)

제2차 세계대전이 끝난 후 20년 동안 일부 선견지명이 있는 사람들은 석유와 천연가스 자원이 급격히 감소하고 있다는 사실을 깨닫고 이에 대한 관심을 촉구했습니다. 이를 통해 점차적으로 태양에너지 연구사업의 재개와 발전을 촉진하고, 태양에너지 학술단체를 설립하고, 학술교류 및 전시회를 개최하며, 태양에너지 연구 붐을 되살려 나가고 있습니다. 이 단계에서 태양 에너지 연구는 몇 가지 중요한 진전을 이루었으며, 가장 눈에 띄는 진전은 다음과 같습니다. 1945년 미국의 벨 연구소는 실용적인 실리콘 태양전지를 개발하여 광전지 발전의 대규모 응용을 위한 토대를 마련했습니다. 1955년 이스라엘 Tabor et al.은 제1차 태양열과학 국제회의에서 선택코팅의 기본이론을 제시하였고, 블랙니켈 등 실용적인 선택코팅이 개발되면서 고효율 집열기 개발의 여건이 조성되었다. 또한 이 단계에서 다른 중요한 성과도 있었는데, 그 중 가장 눈에 띄는 성과는 다음과 같습니다. 1952년 프랑스 국립 연구 센터는 피레네 산맥 동부에 50kW 규모의 태양열로를 건설했습니다. 1960년에 난방용 평판 수집기를 사용하는 세계 최초의 암모니아-수분 흡수 공조 시스템이 미국 플로리다에 건설되었으며 냉각 용량은 5톤입니다. 1961년에는 석영창을 갖춘 스털링 엔진이 출시되었습니다. 이 단계에서는 태양에너지 기초이론과 기초재료에 대한 연구가 강화되었고, 태양광 선택 코팅, 실리콘 태양전지 등 기술의 획기적인 발전이 이뤄졌다. 평판 수집가는 큰 발전을 이루었으며 기술적으로 점차 성숙해졌습니다. 태양열 흡수식 에어컨에 대한 연구가 진전되어 실험적인 태양광실이 많이 건설되었습니다. 보다 어려운 스털링 엔진 및 타워형 태양열 발전 기술에 대한 예비 연구가 수행되었습니다.

4단계(1965~1973)

이 단계에서는 태양에너지 연구사업이 정체된 주된 이유는 태양에너지 활용기술이 아직 성장단계에 있지 않기 때문이다. 아직 성숙되어 있고, 투자 규모가 크고, 효과가 이상적이지 않으며, 기존 에너지원과 경쟁하기 어렵기 때문에 대중, 기업, 정부의 관심과 지원을 받지 못하고 있습니다.

제5단계(1973~1980)

석유가 세계 에너지 구조의 주도적 역할을 해왔기 때문에 석유는 경제에 영향을 미치고 국가의 생존을 결정하는 요소가 되었고, 발전과 쇠퇴의 핵심은 1973년 10월 중동전쟁이 발발하자 석유수출국기구가 중동인민들의 투쟁을 지지하고 수호하기 위해 석유생산을 줄이고 가격을 올리는 등의 조치를 취했다는 점이다. 자신의 이익. 그 결과, 중동에서 값싼 석유를 대량으로 수입하는 국가들은 경제적으로 큰 타격을 입었습니다. 그 결과, 서구의 일부 사람들은 세계에 "에너지 위기"가 발생했다고 외쳤습니다(어떤 사람들은 이를 "석유 위기"라고 부릅니다). 이번 '위기'는 사람들로 하여금 기존의 에너지 구조를 완전히 바꿔야 하고, 미래 에너지 구조로의 전환이 가속화되어야 한다는 것을 객관적으로 깨닫게 해주었다. 이에 따라 많은 국가들, 특히 산업이 발달한 국가에서는 태양에너지를 비롯한 신재생에너지 기술 개발에 대한 지원을 다시 강화하고 있으며, 전 세계적으로 태양에너지 개발 및 활용 붐이 다시 일어나고 있습니다.

1973년 미국은 정부 차원의 태양광 발전 계획을 수립했고, 태양에너지 연구 자금을 크게 늘렸고, 태양에너지 제품의 상용화를 촉진하기 위해 태양에너지 개발은행을 설립했다. 일본은 1974년 정부가 수립한 '선샤인 플랜(Sunshine Plan)'을 발표했는데, 그 중 태양 에너지 연구 및 개발 프로젝트에는 태양광 주택, 산업용 태양광 시스템, 태양열 발전, 태양 전지 생산 시스템, 분산형 및 대규모 태양광 발전 시스템이 포함됩니다. , 등. 이 계획을 실행하기 위해 일본 정부는 많은 인력, 물적, 재정적 자원을 투자했습니다. 1970년대 초 세계적으로 나타난 태양에너지 개발 및 활용 붐은 우리나라에도 큰 영향을 미쳤다. 일부 선견지명이 있는 과학 기술 인력은 태양 에너지 산업에 전념하여 관련 정부 부서에 적극적으로 제안하고 서적과 저널을 출판하며 태양 에너지 활용에 대한 국제 동향을 소개하고 농촌 지역의 태양열 조리기 적용을 촉진했습니다. 도시의 태양열 온수기, 우주용 태양 에너지 개발 배터리가 지상에서 사용되기 시작했습니다… 1975년에는 허난성 안양에서 '제1회 전국 태양에너지 활용 체험 교류회'가 개최되어 우리나라 태양에너지 산업의 발전을 더욱 촉진시켰다. 이번 회의 이후 태양에너지 연구 및 홍보 사업이 우리 정부의 계획에 포함되어 특별 자금과 물질적 지원을 받았습니다. 일부 대학과 과학연구소에서는 태양에너지 연구그룹과 연구실을 설립했고, 일부 곳에서는 태양에너지 연구소 설립을 준비하기 시작했다. 당시 우리나라에서도 태양에너지 개발과 활용이 급증하고 있었습니다. 이 기간 동안 태양 에너지의 개발 및 활용은 전례 없는 발전 기간에 있었으며 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.

국가는 태양 에너지 연구 계획을 강화했으며 많은 국가에서 단기 및 장기적인 햇빛 계획. 태양에너지의 개발과 활용이 정부의 과제가 되면서 지원도 대폭 강화됐다. 국제협력이 매우 활발하며, 일부 제3세계 국가들도 태양에너지 개발 및 활용에 적극적으로 참여하기 시작했습니다.

연구 분야가 지속적으로 확장되고 연구 작업이 점점 더 심화되고 있으며 CPC, 진공 집열관, 비정질 실리콘 태양 전지, 물의 광분해 등 여러 주요 성과를 달성했습니다. 수소생산, 태양열발전 등

다양한 국가에서 수립한 태양에너지 개발 계획은 일반적으로 너무 까다롭고 성급하며, 추진 과정의 어려움을 과소평가하는 문제를 안고 있으며, 단기간에 화석에너지를 대체하고 실현하고자 한다. 태양 에너지의 대규모 활용. 예를 들어, 미국은 1985년에 소형 태양광 실증 위성 발전소를 건설하고, 1995년에는 500만kW 규모의 우주 태양광 발전소를 건설할 계획을 세웠습니다. 실제로 이 계획은 나중에 조정돼 아직까지 우주태양광발전소가 발사되지 않았다. 태양열온수기, 태양전지 등의 제품이 상용화되기 시작했고, 태양광에너지 산업이 초기 정착되었으나 규모가 작고 경제적 이익이 아직 이상적이지 않습니다.

제6단계(1980~1992)

1970년대에 나타난 태양에너지 개발 및 이용 붐은 1980년대에 들어서자마자 쇠퇴하기 시작하여 점차 쇠퇴하는 단계에 이르렀다. 구유. 세계의 많은 국가에서 태양 에너지 연구 자금을 대폭 삭감했으며, 미국이 가장 두드러졌습니다. 이러한 현상의 주요 원인은 다음과 같습니다. 세계 유가가 크게 하락한 반면, 태양 에너지 제품의 가격은 여전히 ​​높고 경쟁력이 부족합니다. 태양 에너지 기술에는 큰 진전이 없으며 효율성 향상 및 비용 절감 목표가 있습니다. 달성되지 않아 일부 사람들의 발전을 흔들었습니다. 태양 에너지 활용에 대한 신뢰가 급속히 발전하고 있으며 이는 태양 에너지 발전에 일정한 억제 효과를 가지고 있습니다. 1980년대 세계 태양에너지 쇠퇴의 영향으로 우리나라의 태양에너지 연구사업도 어느 정도 약화됐다. 태양에너지 활용에는 막대한 투자가 필요하고, 효과가 좋지 않으며, 에너지 저장이 어렵고, 에너지 저장이 어렵다는 지적도 나왔다. 그들은 태양 에너지가 미래의 에너지라고 믿고 해외 연구를 옹호합니다. 성공 후 우리나라는 이 기술을 도입했습니다. 이러한 견해를 갖고 있는 사람은 소수에 불과하지만 이는 매우 해롭고 우리나라 태양에너지 산업 발전에 부정적인 영향을 미칩니다. 현 단계에서는 태양에너지 개발을 위한 연구 자금이 크게 줄어들었음에도 불구하고 연구 작업은 중단되지 않았으며 일부 프로젝트는 큰 진전을 이루었습니다. 이는 또한 사람들이 과거 계획과 목표를 진지하게 검토하고 초점을 조정하도록 유도했습니다. 적은 투자로 더 큰 결과를 얻을 수 있습니다.

7단계(1992~현재)

화석에너지의 대규모 연소로 인해 지구 환경오염과 생태계 파괴가 발생하여 인류의 생존과 생존에 위협이 되고 있다. 개발. 이러한 배경에서 유엔은 1992년 브라질에서 환경과 개발에 관한 세계회의를 개최하여 환경과 개발에 관한 리우선언, 의제 21, 유엔기후변화협약 등 일련의 중요한 문서를 채택했습니다. 개발이 통일된 프레임워크로 통합되고 지속 가능한 개발 모델이 구축됩니다. 이번 회의 이후 세계 각국은 청정에너지 기술 개발을 강화하고 태양에너지 이용과 환경보호를 결합해 태양에너지 이용률을 최저점에서 벗어나 점차 강화했다. 세계환경개발회의 이후 중국 정부는 환경과 발전을 중시하고 10가지 대책과 방안을 제시하면서 “태양에너지, 풍력에너지, 지열에너지 등 청정에너지를 개발하고 촉진하겠다”고 분명히 밝혔습니다. 조력 에너지, 지역 여건에 따른 바이오매스 에너지." "중국의 의제 21"은 핵심 태양 에너지 개발 프로젝트를 더욱 명확히 합니다. 1995년에 국가계획위원회, 국가과학기술위원회, 국가경제무역위원회는 《신재생에너지 발전강령》(1996-2010)을 제정하여 우리나라의 신재생에너지 발전목표를 명확하게 제시하였다. 1996년부터 2010년까지 신재생에너지 발전과제와 그에 따른 대책 및 대책. 이러한 문서의 작성 및 구현은 우리나라의 태양 에너지 산업을 더욱 발전시키는 데 중요한 역할을 했습니다.

1996년 유엔은 짐바브웨에서 '세계 태양에너지 정상회담'을 개최한 후 '하라레 태양에너지와 지속가능한 발전 선언'을 발표했다. ~ 2005), "국제 태양에너지 협약", "세계 태양에너지 전략 계획" 및 기타 중요 문서. 이번 회의에서는 태양 에너지 개발에 대한 UN과 세계 각국의 확고한 의지를 더욱 보여줬으며, 태양 에너지를 널리 활용하기 위해 세계 정부가 함께 행동해야 한다고 요구했습니다. 1992년 이후 세계 태양 에너지 이용은 또 다른 발전 단계에 접어들었습니다. 특징은 다음과 같습니다. 태양 에너지 이용은 세계의 지속 가능한 발전 및 환경 보호와 밀접하게 통합되어 있으며 세계 정부는 함께 행동하여 세계 태양 에너지 개발 전략을 달성합니다. 목표는 명확하고 집중적이며 효과적인 조치를 통해 과거의 더위와 추위, 과열 및 과열의 단점을 극복하고 태양 에너지 연구 및 개발의 강도를 높이는 동시에 태양 에너지 산업의 장기적인 발전을 보장하는 데 도움이 될 것입니다. 과학기술 성과를 생산성으로 전환하고 태양에너지 산업을 발전시키는 데 주력해야 하며, 태양에너지 활용 분야와 규모를 확대하고, 국제 태양광 분야에서의 경제적 협력이 전례 없이 활발하게 이루어지고 있습니다. 규모가 크고 분명한 결과를 얻습니다. 이상의 검토를 통해 금세기 100년 동안 태양에너지의 발전 경로가 순조롭지 않았음을 알 수 있다. 일반적으로 매 만조 시기 이후에 간조 시기가 있으며, 썰물 시기는 100년 동안 지속된다. 약 45년. 태양에너지 활용의 발전 과정은 석탄, 석유, 원자력 에너지와는 전혀 다르며, 이에 대한 사람들의 인식도 매우 다르고, 반복이 많이 이루어지며, 발전하는 데 오랜 시간이 걸립니다. 이는 한편으로는 태양에너지 개발이 어렵고 단기간에 대규모 활용이 어렵다는 점을 보여주며, 다른 한편으로는 태양에너지 이용에도 영향을 미친다는 점을 보여준다. 광물 에너지 공급, 정치, 전쟁 등의 요인으로 인해 개발 경로가 상대적으로 험난합니다. 그럼에도 불구하고, 전반적으로 20세기의 태양광 기술 발전은 이전 어느 세기보다 컸습니다.

장점과 단점

장점:?

(1) 보편적: 태양은 지리적 제약 없이 땅이나 바다에 상관없이 지구에 빛난다. 산이든 섬이든 어디서나 발견할 수 있으며, 채굴이나 운송 없이 직접 개발하여 활용할 수 있습니다. ?

(2) 무해함: 태양 에너지의 개발 및 활용은 환경을 오염시키지 않습니다. 이는 환경 오염이 점점 더 심각해지는 오늘날 매우 가치 있는 에너지원 중 하나입니다. ?

(3) 거대함 : 매년 지구 표면에 도달하는 태양 복사 에너지는 대략 130조 톤의 표준 석탄에 해당하며, 그 총량은 세계에서 개발할 수 있는 에너지 중 최대 규모입니다. 오늘. ?

(4) 장기적: 현재 태양이 생산하는 원자력 에너지의 비율로 볼 때, 수소 저장량은 수백억 년 동안 지속될 만큼 충분하며, 지구의 생명도 약 수십억 년이라는 의미에서 태양의 에너지는 무궁무진하다고 할 수 있습니다. ?

단점: ?

(1) 분산: 지구 표면에 도달하는 태양 복사의 총량은 크지만 에너지 흐름 밀도는 매우 낮습니다. 평균적으로 북회귀선 부근에서는 여름에 날씨가 상대적으로 맑을 때 정오에 일사량 조사량이 최대가 되는데, 태양광 방향에 수직인 1제곱미터 면적에서 받는 평균 태양에너지는 약 1000W; 일년 내내 평균 낮과 밤의 합계는 약 200W에 불과합니다. 겨울에는 대략 절반에 불과하고 흐린 날에는 일반적으로 1/5 정도에 불과합니다. 이 에너지 흐름 밀도는 매우 낮습니다. 따라서 태양 에너지를 사용할 때 특정 변환 전력을 얻으려면 상당한 면적을 가진 수집 및 변환 장비 세트가 필요한 경우가 많으며 이는 비용이 많이 듭니다. ?

(2) 불안정성: 낮과 밤, 계절, 지리적 위도 및 고도 등 자연 조건의 한계와 맑음, 흐림, 구름, 비 등 무작위 요인의 영향으로 인해 , 등이 특정 수준에 도달하면 지상의 태양 복사 조도는 간헐적이고 극도로 불안정하여 태양 에너지의 대규모 적용을 더욱 어렵게 만듭니다. 태양에너지를 지속적이고 안정적인 에너지원으로 만들고, 궁극적으로 기존 에너지원과 경쟁할 수 있는 대체 에너지원이 되기 위해서는 에너지 저장 문제를 잘 해결해야 한다. 밤이나 비가 올 때 사용하기 위해 최대한 많이 저장해 두었습니다. 일상적인 용도로 사용되지만 현재 에너지 저장 장치도 태양 에너지 활용에 있어서 약한 고리 중 하나입니다. ?

(3) 낮은 효율성과 높은 비용: 현재 태양 에너지 활용의 개발 수준에서 일부 측면은 이론적으로 실현 가능하고 기술적으로 성숙합니다. 그러나 일부 태양 에너지 활용 장치는 효율성이 낮고 비용이 높습니다. 일반적으로 경제는 기존 에너지원과 경쟁할 수 없습니다. 앞으로 상당 기간 동안 태양 에너지 활용의 추가 개발은 주로 경제성으로 인해 제한될 것입니다. ?

태양 에너지 활용의 경제적 문제: ?

첫째, 지속 가능한 발전이 가능한 사회는 사회적 요구를 충족시킬 수 있는 사회가 되어야 한다는 점을 점점 더 많은 국가들이 인식하고 있습니다. , 그러나 미래 세대의 미래를 위험에 빠뜨리지도 않습니다. 따라서 고탄소 화석에너지를 최대한 청정에너지로 대체하는 것은 에너지 건설에 있어서 반드시 지켜야 할 원칙이다. 에너지 형태가 변화함에 따라 기존 에너지 보유량은 날로 감소하고 있으며, 환경 오염 방지를 위한 투자도 증가할 수밖에 없습니다.

둘째, 우리나라는 세계 최대의 석탄 생산국이자 소비국이며, 석탄은 상품 에너지 소비 구조의 약 76%를 차지하며 우리나라 대기 오염의 주요 원인이 되었습니다. 신에너지 및 재생에너지 활용 기술의 활발한 개발은 환경오염을 줄이기 위한 중요한 방안이 될 것입니다. 에너지 문제는 전 세계적인 문제이며, 조만간 새로운 에너지원으로의 전환기가 도래할 것입니다. 장기적으로 태양에너지 활용 기술과 장치의 대규모 적용은 화석에너지 가격 상승을 필연적으로 제한할 것이다.

태양열 이용

현재 태양열 수집, 태양열 온수 시스템, 태양열 온실, 태양열 발전 등을 포함하여 인간이 태양 에너지를 직접 사용하는 것은 아직 초기 단계입니다. 생성 및 기타 방법.

태양열 집열기

태양열 온수기 장치에는 일반적으로 태양열 집열기, 물 저장 탱크, 파이프, 물 펌프 및 기타 구성 요소가 포함됩니다. 또한 겨울철 발전소의 고장에 대비해 열교환기, 팽창탱크, 발전장치 등이 필요해 전력을 공급할 수 없다. 태양열 집열기는 태양 복사를 받아 열 전달 매체로 열을 전달하는 태양열 시스템의 장치입니다. 열전달 작동 매체에 따라 액체 수집기와 공기 수집기로 나눌 수 있습니다. 조명 방식에 따라 집중식 집열기와 흡열식 집열기의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 진공 집열기도 있습니다. 좋은 태양열 집열기는 20~30년 동안 지속되어야 합니다. 1980년경부터 제작된 수집가는 유지 관리가 거의 필요하지 않으며 40~50년 동안 지속됩니다.

태양열 온수 시스템

태양 에너지의 가장 널리 사용된 초기 응용 분야는 물을 가열하는 것이었고 현재 전 세계적으로 수백만 개의 태양열 온수 장치가 설치되어 있습니다. 태양열 온수 시스템의 주요 구성 요소는 수집기, 저장 장치 및 순환 파이프라인의 세 부분으로 구성됩니다. 또한, 햇빛이 없을 때 사용하기 위한 보조 에너지 장치(전기히터 등)가 있을 수 있으며, 수위를 조절하거나 전기 부품이나 온도 장치를 제어하기 위해 강제로 물을 순환시키는 경우도 있습니다. 뿐만 아니라 부하에 연결된 파이프도 있습니다. 태양열 온수 시스템은 순환 방식에 따라 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

1. 자연 순환 유형:

이 유형의 저장 탱크는 수집기 위에 배치됩니다. 집열기 속의 물은 태양 복사에 의해 가열되어 온도가 상승하여 집열기 안의 물과 저수조의 물 사이의 밀도 차이가 발생하여 부력이 발생합니다. 이러한 열 사이펀 현상은 물 속의 물의 자연적인 흐름을 촉진합니다. 제거 탱크 및 수집기. 밀도 차이와의 관계로 인해 물의 유속은 집열기의 태양 에너지 흡수에 정비례합니다. 이 방식은 물을 순환시킬 필요가 없고 유지 관리가 매우 간단하여 널리 사용되고 있습니다.

2. 강제 순환 방식:

온수 시스템은 물을 사용하여 집수기와 저수조 사이를 순환합니다. 수집기 상단의 수온이 저수조 하단의 수온보다 몇도 높을 경우 제어 장치에 의해 물이 흐르기 시작합니다. 물 입구에 체크 밸브를 설치하여 밤에 물이 수집기를 통해 역류하여 열 손실을 방지합니다. 이런 종류의 온수 시스템은 유량을 알 수 있고(물에서 나오는 유량을 알 수 있기 때문에) 성능을 쉽게 예측할 수 있으며, 일정 시간 동안 가열된 물의 양도 추정할 수 있습니다. 예를 들어 동일한 설계 조건에서는 자연 순환 방식보다 높은 수온을 얻을 수 있다는 장점이 있지만 물을 사용해야 하기 때문에 물과 전기, 유지 관리(누수 등) 및 제어 장치가 필요하다. 움직이고 멈춰서 물이 쉽게 손상될 수 있는 등의 문제가 있습니다. 따라서 대규모 온수 시스템이나 더 높은 수온이 필요한 상황을 제외하고는 일반적으로 자연 순환 온수기가 선택됩니다.

온실

겨울철 방을 따뜻하게 하기 위해 태양 에너지를 사용하는 것은 수년 동안 많은 추운 지역에서 사용되어 왔습니다. 겨울철에는 추운 지역의 온도가 매우 낮기 때문에 실내 난방 장치를 설치해야 합니다. 화석 에너지 소비를 많이 절약하려면 태양 복사열을 활용하십시오. 대부분의 태양열 온실은 온수 시스템을 사용하고 일부는 온풍 시스템도 사용합니다. 태양열 난방 시스템은 태양열 집열기, 축열 장치, 보조 에너지 시스템, 실내 난방 팬 시스템으로 구성됩니다. 이 프로세스는 태양 복사열 전도를 기반으로 하며 집열기의 작동 유체는 열 에너지를 저장합니다. 방에 열을 공급합니다. 보조 열원은 축열 장치에 설치하거나, ​​실내에 직접 설치하거나, ​​저장 장치와 실내 사이에 다양한 디자인으로 설치할 수 있습니다. 물론, 이중 열저장 없이 온실에 직접 열에너지를 사용하는 직접온실 설계도 가능하고, 태양에너지를 직접 이용하여 열전이나 광전을 통해 전기를 생산한 후 실내를 난방하거나 난방용으로 사용하는 것도 가능하다. 냉난방실의 가열장치를 통한 가열장치. 가장 일반적으로 사용되는 난방 시스템은 태양열 온수기로서 온수를 축열 장치(고체, 액체 또는 상변화 축열 시스템)에 통과시킨 후 팬을 사용하여 실내 또는 실외 공기를 축열 장치로 유입시키는 방식입니다. 열을 가한 다음 뜨거운 공기를 방으로 옮기거나 다른 액체를 사용하여 열을 흡수합니다. 뜨거운 유체가 방으로 흐르면 팬을 사용하여 가열된 공기를 방으로 불어 넣습니다. 온실 효과를 달성합니다.

태양광 발전

즉, 태양 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하고, 그 전기 에너지를 축전기에 저장하여 필요할 때 사용하는 것입니다.

태양광 오프그리드 발전 시스템

태양광 오프그리드 발전 시스템은 1. 발전된 에너지를 조절하고 제어하는 ​​태양광 컨트롤러(태양광 컨트롤러 및 풍력-태양 하이브리드 컨트롤러)를 포함합니다. 한편으로는 조정된 에너지가 DC 부하 또는 AC 부하로 전송되고, 다른 한편으로는 생성된 전력이 부하 요구를 충족할 수 없을 때 배터리 뱅크로 전송됩니다. 컨트롤러는 배터리 전원을 부하에 보냅니다. 배터리가 완전히 충전된 후 컨트롤러는 배터리가 과충전되지 않도록 제어해야 합니다. 배터리에 저장된 전기에너지가 방전되면 태양광 컨트롤러는 배터리의 과방전을 제어하고 배터리를 보호해야 합니다. 컨트롤러의 성능이 좋지 않으면 배터리의 수명에 큰 영향을 미치고 궁극적으로 시스템의 신뢰성에 영향을 미치게 됩니다. 2. 태양전지 팩의 역할은 에너지를 저장하여 야간이나 비오는 날 부하전력을 확보하는 것입니다. 3. 태양광 인버터는 AC 부하에서 사용할 수 있도록 DC 전력을 AC 전력으로 변환하는 역할을 합니다. 태양광 인버터는 태양광 풍력 발전 시스템의 핵심 부품입니다.

사용 영역이 상대적으로 뒤떨어지고, 멀리 떨어져 있고, 유지 관리가 어렵기 때문에 태양광 풍력 발전 시스템의 전체 성능을 향상하고 발전소의 장기적으로 안정적인 운영을 보장하기 위해서는 신뢰성에 대한 높은 요구 사항이 적용됩니다. 인버터의. 또한, 신에너지 발전 비용이 높기 때문에 태양광 인버터의 효율적인 운영도 매우 중요합니다.

태양광 오프그리드 발전 시스템의 주요 제품 카테고리는 A. 태양광 모듈 B. 풍력 터빈 C. 컨트롤러 D. 배터리 팩 E. 인버터 F. 풍력/태양광 발전 제어 및 인버터 통합 전원입니다. 공급.

태양광 연계 발전 시스템

신재생 에너지 그리드 연계 발전 시스템은 배터리 저장 장치 없이 태양광 어레이, 풍력 터빈, 연료전지에서 생산된 재생 에너지를 이용하는 시스템입니다. 그리드 인버터는 그리드의 발전 시스템에 직접 피드백됩니다.

전기에너지가 그리드에 직접 입력되기 때문에 배터리를 구성할 필요가 없으며, 배터리 에너지 저장 및 방출 과정이 없어 재생에너지로 생산된 전력을 최대한 활용할 수 있어 전력 소모를 줄일 수 있다. 에너지 손실 및 시스템 비용. 계통연계형 발전시스템은 상용전력과 신재생에너지를 병행하여 국부 교류부하의 전원으로 사용할 수 있어 전체 시스템의 부하 부족률을 줄일 수 있다. 동시에 재생에너지 계통연계 시스템은 공공전력망에서 피크저감 역할을 할 수 있다. 계통연계형 발전시스템은 태양광, 풍력발전의 발전방향으로 21세기 가장 매력적인 에너지 활용기술을 대표합니다.

태양광 연계 발전 시스템의 주요 제품 카테고리는 A, 태양광 그리드 연계형 인버터 B, 소형 풍력 터빈 그리드 연계형 인버터 C, 대형 풍력 터빈 컨버터(양중 컨버터, 전전력) 변환기 흐름 장치).

× 태양광 가로등

태양광 가로등은 태양광 에너지를 에너지로 사용하는 가로등의 일종으로, 전원의 영향을 받지 않으므로 파낼 필요가 없다. 기존의 전력을 소모하지 않고, 햇빛만 있으면 현장에 설치할 수 있어 친환경적이라는 점에서 널리 주목받고 있다. 환경을 오염시킵니다. 태양광 가로등은 도시 공원, 도로, 잔디밭을 밝히는 데 사용할 수 있으며, 인구 밀도가 낮고 교통이 불편한 지역, 경제가 낙후된 지역, 기존 연료가 부족하고 기존 에너지를 사용하여 전기를 생산하기 어려운 지역에서도 사용할 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위한 풍부한 태양광 자원.

태양 에너지 활용의 최근 발전

현재 국제 사회는 결정질 실리콘 및 박막 태양 전지 개발에서 유기 분자 배터리, 생체 분자 스크리닝 및 심지어 합성 생물학과 광합성 생명공학도 바이오에너지를 위한 태양광 기술의 새로운 분야입니다.

최근 상하이시 과학기술위원회로부터 화둥사범대학 연구진이 나노물질을 사용해 실험실에서 엽록체를 '재창조'하고 극히 저렴한 비용으로 태양광 발전을 달성했다는 사실이 밝혀졌다.

엽록체는 식물이 광합성을 하는 곳으로, 태양의 빛에너지를 화학에너지로 효과적으로 변환할 수 있다. 연구팀은 이번에 식물 외부의 엽록체를 '복사'한 것이 아니라, 엽록체와 유사한 구조를 가진 새로운 유형의 전지(염료감응형 태양전지)를 개발해 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하려고 시도했다. 상하이 나노특별기금의 지원과 3년 이상의 실험과 탐구 끝에 이 생체공학 태양전지의 광전 변환 효율은 10%를 넘어 세계 최고 수준인 11%에 근접했다.

화동사범대학과 교육부의 나노광전자 집적 및 첨단 장비 공학 연구 센터 소장인 프로젝트 리더 Sun Zhuo는 새로운 태양전지인 절연의 '샌드위치' 구조를 시연했습니다. 나노 층으로 샌드위치된 유리, 수십 미크론 두께의 복합 필름에 광전 변환의 신비가 숨겨져 있습니다. 나노 "샌드위치"의 "레시피"는 매우 독특합니다. 염료는 "빛 포수" 역할을 하고 나노 이산화티타늄은 "광전 변환기" 역할을 합니다. 염료가 최대한 많은 햇빛을 '먹게' 하기 위해 연구진은 나노형광물질로 만든 일종의 양자점인 '소스'도 교묘하게 뿌려서 서로 다른 파장의 햇빛을 '포획'할 수 있게 됐다. 맨손의 식욕. "레시피"가 지속적으로 개선되는 한 나노 "샌드위치"의 광전 변환 효율은 계속해서 향상될 수 있습니다.

3세대 태양전지인 염료감응전지의 가장 큰 매력은 저렴한 원재료와 간단한 제조공정에 있다. 염료감응전지의 가격은 실리콘 패널 가격의 1/10에 불과한 것으로 추산된다. 동시에 조명 조건에 대한 요구 사항이 높지 않으며 햇빛이 부족한 실내에서도 광전 변환율이 크게 영향을 받지 않습니다. 게다가 흥미로운 용도도 많습니다. 예를 들어, 유리 "부목"을 플라스틱으로 대체하면 구부러지고 유연한 배터리를 만들 수 있으며, 이를 디스플레이로 사용하면 전기를 생산하는 동시에 빛을 방출하여 에너지 자급자족을 달성할 수 있습니다.

태양에너지는 깨끗하고 지속 가능하게 생산되는 에너지입니다. 태양광 기술의 발전은 발전 과정에서 화석 연료의 사용을 줄여 대기 오염과 지구 온난화 문제를 줄일 수 있습니다.

우리나라 태양에너지 활용산업 현황

중국은 태양에너지 자원이 풍부하고 태양에너지 활용 전망이 넓다. 현재 우리나라의 태양에너지 산업은 규모면에서 세계 1위를 차지하고 있으며, 세계에서 태양열온수기의 생산량과 사용량이 가장 많은 나라이자 중요한 태양광전지 생산국이다. 우리나라에는 태양광 발전 시스템과 태양열 온수 시스템이라는 비교적 성숙한 태양광 제품이 두 가지 있습니다.

우리나라 태양에너지 활용 산업 전망

중국의 '재생에너지법'의 공포 및 시행은 태양에너지 활용 산업 발전을 위한 정책적 보장을 제공했습니다. 교토 의정서, 환경 보호 정책 도입과 국제적 노력은 태양 에너지 활용 산업에 기회를 가져왔고, 서부 지역의 발전은 태양 에너지 활용 산업에 거대한 국내 시장을 제공했으며 원유 가격 상승과 조정을 가져왔습니다. 중국의 에너지 전략으로 인해 정부는 재생에너지 개발에 대한 투자를 늘리게 되었고, 이는 모두 중국의 태양에너지 활용 산업 발전에 큰 기회를 가져왔습니다.

이용방법

태양에너지의 기본적인 활용방법은 다음과 같은 4가지로 구분할 수 있다.

(1) 광열 활용

기본적으로 태양복사 에너지를 수집하고 물질과의 상호작용을 통해 열에너지로 변환하여 활용하는 것입니다. [3] 현재 가장 일반적으로 사용되는 태양에너지 수집 장치로는 평판형 집열기, 진공관 집열기, 집속형 집열기가 있다. 일반적으로 태양광열 이용은 달성할 수 있는 온도와 용도에 따라 저온이용(<200℃), 중온이용(200~800℃), 고온이용(>800℃)으로 구분됩니다. 현재 저온 활용에는 주로 태양열 온수기, 태양열 건조기, 태양열 증류기, 태양열 방, 태양열 온실, 태양열 에어컨 및 냉동 시스템 등이 포함되며 중온 활용에는 주로 태양열 조리기, 태양열 발전 집중 장치가 포함됩니다. 등이 있으며, 고온이용에는 주로 고온태양열로 등이 포함됩니다.

(2) 태양광 발전

향후 태양에너지를 대규모로 활용해 전력을 생산하게 될 것이다. 태양으로부터 전기를 생산하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 현재 사용되고 있는 종류는 크게 다음의 2가지가 있습니다.

①광열-전기 변환. 즉, 태양복사에 의해 발생된 열에너지를 이용하여 전기를 생산하는 것이다. 일반적으로 태양열 집열기는 흡수된 열에너지를 작동유체인 증기로 변환하고, 증기는 터빈을 구동하여 발전기를 구동하여 전기를 생산하는 데 사용됩니다. 전자의 과정이 광열 변환이고, 후자의 과정이 열-전기 변환이다.

②빛을 전기로 변환. 기본 원리는 광전지 효과를 사용하여 태양 복사 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는 것입니다. 기본 장치는 태양 전지입니다.

(3) 광화학 활용

일사에너지를 이용해 직접 물을 분해해 수소를 생산하는 광화학 전환 방식이다.

(4) 광생물학적 활용

식물의 광합성을 통해 태양에너지를 바이오매스로 전환하는 과정. 현재는 주로 빠르게 자라는 식물(장작 숲 등), 기름 작물, 거대 해초 등이 있습니다.