태양 광 발전 (PVS)의 전기는 전 세계에서 가장 빠르게 성장하는 새로운 전력 공급원입니다. 성장은 지난 몇 년 동안 PV의 극적인 비용 감소와 깨끗하고 재생 가능한 에너지에 대한 급격한 수요로 인한 것입니다.
그러나 화석 연료에서 완전히 깨끗하고 재생 가능한 에너지 경제로의 전환은 현재까지 설치된 것 이상의 PV 및 기타 재생 가능 에너지 원을 막대한 확장해야합니다. 이러한 확장의 이점은 화석 연료 및 바이오 연료 대기 오염으로 인한 전 세계적으로 4-7 백만의 사망을 제거하고, 치명적인 지구 온난화를 피하고, 화석 연료의 점진적인 고갈로 인해 발생하는 사회적, 정치적 불안정을 피하기 위해.
많은 직사광선에 노출되는 열대 및 아열대 국가에서 태양 광 PV의 확장은 대부분의 사람들에게 의미가 있습니다. 그러나 캐나다, 북유럽, 그린란드, 아이슬란드, 북부 러시아 및 알래스카와 같은 높은 위도의 확장은 더 회의론을 충족시켰다. 그 이유는 위도가 높을수록 위도가 낮은 위도보다 직접 오버 헤드 햇빛이 적습니다. 그러나 PV 패널을 기울이거나 시간이 지남에 따라 태양을 추적하도록 설계함으로써 태양 광 패널은 지상에 평평하게 누워있는 것보다 훨씬 더 많은 햇빛을받을 수 있습니다.
올해 초 저널 인 Solar Energy 에 발표 된이 연구의 주요 목적 , 전 세계적으로 수평 패널에 비해 기울고 추적 된 패널로 태양 PV 출력의 향상을 정량화했습니다. 옥상에 설치된 거의 모든 태양 광 PV 패널은 고정 틸트 각도를 갖기 위해 미래에 계속 될 것이므로 회전하지 않습니다. 대형 태양 PV 발전소의 패널에는 고정 틸트 각도가 있거나 회전합니다. 이 연구의 또 다른 목적은 세계 각국의 고정식 기울기 패널의 이상적이거나 최적의 틸트 각도를 계산하는 것이 었습니다.
최적의 기울기 각도는 각 국가의 National Renewable Energy Laboratory의 PVWATTS 태양 추적 프로그램에서 파생되었습니다. 대국의 경우, 국가의 다른 지역의 최적 기울기 각도가 계산되었습니다.
그런 다음 최적의 기울기 각도는 글로벌 3 차원 기후 컴퓨터 모델, 게이터 GCMOM (가스, 에어로졸, 운송, 방사선, 일반 정통, 메조 스케일 및 해양 모델)에 입력하여 최적으로 기울어 진 패널을 치는 사고 햇빛을 추정하기 위해 (1- 픽시스 수직 방향으로 고정 된), 1-1-10의 축소에 고정되어 있습니다. 수평으로 추적 된 패널 (최적의 기울기 각도에서 남쪽 방향으로 고정되었지만 수직 축 주위에서 동쪽에서 서쪽으로 회전하는) 및 2 축 추적 패널 (태양을 모든 방향으로 정확하게 추적).
그런 다음 각 경우의 입사 방사선을 지구 표면의 평평한 수평 패널과 비교했습니다. 전 세계적으로 및 연간 2050 년에 비율은 각각 ~ 1.19, ~ 1.22, ~ 1.35 및 ~ 1.39입니다. 다시 말해, 예를 들어, 최적으로 기울어 진 패널은 수평 패널보다 평균 19% 더 많은 햇빛을 받았습니다. 태양을 완벽하게 추적 한 패널 (2 축)은 수평 패널보다 39% 더 많은 햇빛을 받았습니다. 그러나 높은 위도에서는 비율이 훨씬 높았습니다. 예를 들어, 북쪽 50 ° (브뤼셀, 프라하, 키예프 및 위니펙 근처)에서는 모두 1.3-1.5 범위에있었습니다. 북쪽 60 ° (헬싱키, 오슬로 및 앵커리지 근처)는 1.4-1.6이었습니다. 북쪽 70 ° (Nuorgam, Alta 및 Hammerfest 근처)는 1.5-1.8이었습니다. 북쪽 80 ° (Eureka and Nord 근처)에서 2.1-2.4였습니다.
이 연구는 또한 1 축 수평 추적 패널이 2 축 추적 패널보다 햇빛이 1-3% 줄어든 것으로 나타났습니다. 따라서, 대부분의 장소에서는 더 복잡한 2 축 추적을 사용하는 것이 필요하지 않습니다.
또한, 1 축 수평 추적은 65 N 및 S 미만의 1 축 수직 추적보다 훨씬 더 큰 출력을 제공하는 반면, 출력은 다른 곳에서 유사했습니다. 모든 종류의 추적은 75 N 및 60 S 이상의 최적 틸팅에 비해 거의 이점을 제공하지 않았으며, 남쪽 국경은 세계에서 가장 북쪽으로 남쪽의 북쪽에있는 65 N의 중심입니다.
.기울기 및 추적의 이점은 일반적으로 위도가 증가함에 따라 증가합니다. 사실, 놀랍게도, 매년 평균적으로 더 많은 햇빛이 다른 위도보다 80-90 초 (남극)에서 기울어 지거나 추적 된 패널에 도달합니다.
또 다른 발견은 기울기 및 추적이 그 위도에서 에어로졸과 구름 덮개가 더 많은 도시보다 에어로졸과 구름 덮개가 적은 위도에서 도시에 더 많은 혜택을주는 것입니다.
.요약하면, 최적의 유틸리티 PV 출력을 위해 최적의 틸팅이 충분한 가장 높은 위도를 제외하고 1 축 수평 추적이 권장됩니다. 그러나 패널 구성에 대한 결정은 또한이 연구에서 평가되지 않은 추적 장비 및 토지 비용을 알고 있어야합니다. 설치자는 또한 위치에 대한 최적의 틸트 각도를보다 정확하게 계산해야합니다. 옥상 PV 및 유틸리티 PV 추적에 대한 최적의 틸팅을 무시하는 모델은 국가 또는 세계 PV 잠재력을 상당히 과소 평가할 수 있습니다.
이 연구의 주요 결과는 대부분의 사람들이 태양이 거의 빛나지 않는다고 생각하는 높은 위도에서도 태양 PV 출력에 대한 막대한 잠재력이 있다는 것입니다. 태양이 낮을 때 직접 햇빛을 캡처하면 수평선에 가깝게 햇빛을 캡처함으로써 실질적으로 태양 광 PV 출력을 향상시켜 PV를 세계 어디에서나 생존 할 수 있습니다. 이것은 지구상의 미래의 삶에 좋은 소식입니다.
이러한 결과는 최근 PV 최적의 틸트 각도의 세계 추정치 및 최근 태양 에너지 저널에 발표 된 수평 패널에 비해 기울어지고 추적 된 PV 패널에 대한 햇빛의 비율이라는 제목의 기사에 설명되어 있습니다. 이 작품은 Stanford University의 Mark Z. Jacobson과 Vijaysinh Jadhav에 의해 수행되었습니다.
