제안업무단지에 태양광 발전 셀을 활용한 LED 조명 시스템 설계

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 13289(2022) 이 기사 인용

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이 논문에서는 새로 제안된 사업 단지의 에너지 수요를 공급하기 위해 곧 출시될 독립형 태양광 발전 시스템의 개념과 설계를 간략하게 설명합니다. 본 연구의 목적은 태양에너지의 상업적 활용에 대한 예측방법을 개발하는 것이다. 먼저, 업무단지 내 조명 및 유틸리티에 대한 연간 에너지 수요를 계산한다. 에너지 비용을 최소화하기 위해 단지 내 조명에는 LED 조명을 고려했습니다. 부하 추정을 바탕으로 제안된 지역에 전력을 생산하기 위해 태양광 패널의 수는 6097개로 예측됩니다. 둘째, 태양광 발전 패널의 최적 경사각과 일사량 추정에 있어서 설계의 중요한 부분은 최대 에너지 수확량을 계산하였다. 이 경우 최적의 기울기 각도는 49.34°입니다. 최적의 실행 가능한 운영을 위한 PV 패널 설치도 예측됩니다. 계산된 매개변수는 소프트웨어를 이용한 시뮬레이션에 사용되어 업무 단지에서의 실용성을 테스트합니다. 이 기술은 생산되는 에너지의 양과 시스템의 성능 비율을 결정하는 데 사용됩니다. 태양광 PV 시스템에 대한 비용 견적도 제공됩니다. 마지막에는 이러한 시뮬레이션과 추정에 대한 분석이 제시됩니다.

태양광 발전소는 PV 또는 태양전지1라고도 알려진 광전지를 사용하여 햇빛을 전기로 변환합니다. 실리콘 합금은 이러한 셀을 만드는 데 사용됩니다2. 태양 에너지는 광전지에 의해 직접 전기로 변환됩니다. 그들은 광전지3의 원리에 따라 작동합니다. 광자는 빛에 노출되면 특정 원소에 흡수되어 자유 전자를 방출합니다. 광전 효과는 이 현상을 설명하는 데 사용되는 용어입니다4. 광기전 효과는 광전 효과의 원리를 이용하여 직류 전기를 생산하는 과정입니다5.

광기전 효과의 원리를 바탕으로 태양 전지 또는 광기전 전지가 만들어집니다6. 햇빛은 이를 통해 직류(DC) 전기7로 변환됩니다. 그러나 하나의 태양전지가 생산하는 전기량은 충분하지 않습니다8. 따라서 태양광 모듈 또는 태양광 패널은 지지 프레임에 장착되고 서로 전기적으로 연결된 여러 개의 태양전지로 구성됩니다7.

일반적으로 태양광 패널은 수백 와트에서 최대 수 킬로와트에 이르는 다양한 크기와 전력 출력으로 제공됩니다9. 패널이나 모듈은 특정 전압에서 전력을 공급하지만 생성되는 전류는 입사광의 강도에 따라 결정됩니다10. 그러나 대부분의 경우 태양광 발전 시스템에는 AC 전력을 제공하는 인버터도 장착되어 있습니다11.

인도는 전 세계 에너지의 약 6%를 소비합니다12. 인도의 발전 용량은 365GW이며, 그 중 55.8%는 석탄, 13.7%는 수력, 10.1%는 풍력, 8.8%는 태양광 발전, 6.8%는 천연 가스, 바이오 에너지, 폐기물은 2.7%입니다. , 2%는 원자력을 사용하고, 0.1%는 석유를 사용합니다13.

태양 에너지는 생성된 전기의 약 8.8%를 차지합니다14. 이는 태양광 발전소가 햇빛이 일관되지 않은 지역에 배치될 수 없거나 태양 에너지를 포착하는 데 필요한 표면적이 크기 때문입니다15. 그러나 태양열이 풍부한 국가와 지역에서는 태양광 패널에서 생산된 전기가 상업적으로 생산된 전기보다 저렴합니다16. 최근 몇 년간 인도에서는 태양 에너지 사용이 기하급수적으로 증가했습니다17. 태양광 패널 효율의 향상으로 태양 에너지를 가정 및 사무실 건물에서 보다 쉽게 ​​사용할 수 있게 될 것으로 예상됩니다18.

본 프로젝트는 LED 램프를 활용한 업무단지의 에너지 효율적인 조명 및 유틸리티 시스템에 대한 연구에 중점을 두고 있습니다. 기존 램프 대신 발광 다이오드(LED)와 같은 시스템을 활용하면 전력 소비를 줄일 수 있습니다19. 작업 범위는 기존 에너지 공급을 소비하지 않고 제안된 사업 단지의 전체 에너지 수요를 충족할 수 있는 효과적인 태양광 발전 시스템을 설계하는 것입니다.