신재생에너지 종류 및 장·단점

정의와 핵심

신재생에너지는 화석연료 대체와 온실가스 감축의 핵심 수단이다.

한 줄로 정의하면 재생 가능한 에너지를 변환해 쓰는 재생에너지와 화석연료를 새 방식으로 바꾸는 신에너지를 합한 개념이다.

신에너지와 재생에너지를 섞어 쓰면 감점되므로 구분 기준부터 밝힌다.

신에너지와 재생에너지 구분

신에너지와 재생에너지는 분류 기준이 다르다.

신에너지는 기존 화석연료를 새 방식으로 변환하고, 재생에너지는 자연에서 재생되는 에너지를 변환한다.

재생에너지는 출력 특성에 따라 변동성, 기저형, 연료형 전원으로 나뉜다.

태양광 발전 구성과 흐름

태양광 발전은 전력이 흐르는 순서대로 구성된다.

모듈이 빛을 받아 직류를 만들고, 접속함이 여러 스트링을 모아 보호한다.

PCS는 MPPT로 최대출력점을 추종하며 직류를 교류로 바꾼다.

계통연계 보호장치는 정전 때 발전을 멈춰 작업자를 보호한다.

출력과 효율 계산

풍력 발전의 출력은 공기 밀도, 회전면적, 풍속, 출력계수의 곱으로 정해진다.

특히 출력은 풍속의 세제곱에 비례하므로 풍속 변화가 출력에 크게 반영된다.

출력계수 C_p는 베츠 한계 이하이며, 이론 최댓값은 16/27, 약 0.593이다.

태양광 모듈 효율은 최대출력을 일사강도와 면적의 곱으로 나눈 값이다.

연료전지 효율 계산

연료전지 총효율을 계산해 본다.

발전 효율 50%에 배출열 회수 효율 30%를 더하면 총효율은 80%다.

전기 출력 1,000kW 설비라면 연료 투입 열량은 2,000kW다.

배출열 회수량은 600kW다.

장단점과 개선 방향

재생에너지의 장점과 단점은 시험에서 짝으로 나온다.

공통 장점은 자원이 고갈되지 않고 운전 중 온실가스 배출이 적은 점이다.

개선 방향은 ESS를 연계하고 여러 재생에너지원을 조합하는 것이다.

공통 단점은 출력 변동성, 초기 투자비, 입지 제약이며 답안에 빠뜨리지 않는다.

정리와 직접 풀기

핵심을 정리한다. 신에너지와 재생에너지는 구분해서 쓴다.

채점에서는 출력 변동성, 계통 연계, 초기 투자비를 함께 쓰는지 본다.

정답은 인버터(PCS)다. 직류를 교류로 바꾸는 장치다.