가정
4인 가구 하나의 한달 전력 소모량은 400kWh(하루 13.33kWh)
태양상수 1.36kW/m^2
솔라패널의 효율 20%
일조율 50%
흐린 날(일조시간 6시간 미만)이 연속 9일까지 지속될 때가 있음
솔라패널은 정오의 태양광을 수직 경로로 받을 수 있게 설치
뭐, 대충 이런 가정으로 러프한 계산을 해 봤습니다.
솔라패널을 기준으로 할 때 시간에 따른 태양의 고도각은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.
6시 이전과 이후에는 h 0° 으로 해가 떠 있는 상태이고, 12시에는 솔라패널 기준 h=90° 이 됩니다.
h > 0° 일 때 시간에 따른 단위면적당 솔라패널에 입사되는 태양 복사 에너지 일률의 변화는 다음 그래프와 같이 나타낼 수 있습니다. 피크시의 복사 에너지의 일률은1.36kW/m^2 입니다. 연보라색으로 칠한 면적이 6시에서 18시 까지 입사된 에너지의 총량입니다.
솔라패널에 하루동안 입사되는 복사에너지의 총량은 10.38kWh/m^2가 됩니다. 그리고 효율이 20%라고 가정하면 생산되는 전력량은 2.07kWh/m^2가 됩니다.
여기서부터는 그냥 산수입니다.
한 가구가 하루동안 필요한 전력량은 13.33kWh이고, 일조율을 감안하면 26.66kWh의 전력을 생산할 능력이 있어야 합니다.
(26.66kWh)/(2.07kWh/m^2)=12.8m^2
솔라패널의 총 면적은 12.8m^2가 되어야 합니다. 작은 건 아니지만 지붕에 올릴 수 없는 정도는 아닙니다.
주거형태가 단독주택일 경우에는 솔라패널만으로도 4인 가구에게 필요한 전력량을 생산하는 것이 불가능하지는 않아 보입니다.
문제는 에너지 저장이죠.
기상청 자료에 따르면 서울 지역에서 올해 8월 13일부터 21일 까지 흐린 날(일조시간 6시간 미만)이 9일간 지속되었던 사례가 있습니다. 이런 경우에도 전력이 끊기지 않고 공급되려면 9일치 에너지를 저장할 능력이 있어야 합니다. 단순 계산으로 120kWh의 에너지를 저장할만한 ESS가 필요하다는 거죠. 아래 글에서 소개된 테슬라의 파워월 10kWh 제품이 12개가 필요하다는 계산입니다.
테슬라의 파워월의 대여비용이 연간 544만원이고, 구매비용은 776만원 이라고 합니다. 12개라면 매년 6500만원의 대여료를 지불하고 빌리거나, 9300만원의 돈을 지불하고 구매해야 합니다.
뭐, 미국이면 모르겠는데 한국의 기후 조건상으로는 이래야 하는 것 같습니다.
뭐, 대단히 러프한 계산인데다가 어딘가 틀렸을지도 모르니 참고로만 삼으세요.
러프한 계산이라고 강조 안하셔도 됩니다.
이런건
대충한 계산이라 의미가 없는게 아니니까요
이런걸 페르미 추정이라고 하는거죠.
상당히 의미가 있는 결론이죠.
한국에서 신안군정도의 도서지역 외에는 태양광발전은 경제성이 없다고 하더라고요
태양광"만"으로 그렇다는 이야기지요?
다른 전력원 예를 들면 지금 지어져 있는 원자력 발전소라던가 화력 발전을 사용을 안한다면 그렇습니다.
이 계산을 해 보고 제가 사는 집과 비교해 봤는데, 가구당 면적이 175m^2인 아파트이고, 여유공간을 고려하면 20% 고효율 태양광 패널이 7가구가 사용할 정도는 올라갑니다. 물론 15% 이하의 저효율 보급형 패널은 면적이 더 필요합니다.
문제는 ESS죠. 비교적 싸다고 평가받는 테슬라의 ESS만 해도 구매비용이 거의 1억이 됩니다.
솔라패널을 고정시켰다는 전제인거죠? 움직이게 하면 좀 오를까요?
댓글중 암이 있다.... 현기증 난다
원전이 대략 한국 전력소비량의 30퍼센트정도를 감당한다고 봤을때...
원전->태양광 발전으로 넘어간다고 계산해볼게요.
러프하게 1인당 전력소비량 9555kWh(2015년기준)의 30퍼, 2866.5 kWh...하루로 따지면 7.85 kWh
글쓴분이 계산하신걸로 대입해보면 (7.85 kWh)/)/(2.07kWh/m^2) = 3.79 m^2
한사람당 대량 2m*2m짜리 솔라패널이면 가능해보이네요. 이걸 다시 러프하게 4m^2 * 5천만 인구수를 곱하면..
200 km^2이 나오는군요.
이정도 면적이면 전주시만한 지역에 솔라패널을 깔아야할텐데..
https://www.google.co.kr/maps/place/%EC%A0%84%EB%9D%BC%EB%B6%81%EB%8F%84+%EC%A0%84%EC%A3%BC%EC%8B%9C/@35.8033692,127.0655203,12z/data=!4m5!3m4!1s0x357023430316d863:0xc7bc17e091c3429a!8m2!3d35.8242238!4d127.1479532
에너지 저장문제를 제외하더라도 어마어마한 면적을 필요로하네요
뭐 뉴스 원 기사 신뢰도가 얼마나 되는 지는 모르지만 이런 기사도 있네요.
http://m.news1.kr/articles/?2748739&13
게임이나 태양광이나 s에이브이e가 관건이군요
1. 신재생 선두국가인 독일도 작년 발전량보면
태양6.9%(37.5TWh)로 생각보다 많진 않습니다.
주요 신재생E 공급원은 풍력이고 14.4%입니다.
반면 우리나라는 풍력자원이 독일에 비해 매우 빈약하고, 풍력을 하려면 남해안에 하거나 해상풍력을 해야 합니다. 아니면 태양광 몰빵하든가요. 근데 해상풍력 프로젝트 예전에 하다가 실패했던 걸로 기억합니다.
2. 탈원전으로 간다면, 2029년이면 원전 24개 중에 12개가 닫아야 하고, 이를 신재생으로 대체하면 20퍼 정도를 신재생으로 발전해야 합니다.
(파리협약에 제출한 내용에 따르면 탄소배출 37퍼를 감축한다고 했으니, 석탄 일부를 lng로 대체하기만 해도 빠듯함)
거의 매년 원전 1기인 1GW를 대체해야 하고, 태양광이나 풍력이나 이용률을 보면 20퍼가 안 되죠.(18-19퍼 수준) 결국 태양광이든 풍력이든 매년 5GW이상의 설비를 설치하고 총60GW를 설치해야 합니다.
3. 시중에 판매중인 3kw패널 면적이 20m^2입니다.
본문에는 평방미터당 2kwh라고 결과가 나왔는데,
이용률 20퍼 주고 계산해도 실제발전량은 3*24*0.2/20=0.72kwh/d 정도 되네요.
4. 사라질 원전 12GW를 대체하기 위해 태양광 몰빵 한다면, 60GW의 태양광설비가 필요하고 패널 면적만으로 420km^2의 면적이 필요합니다.
우리나라 평지를 30퍼 정도로 잡으면, 평지면적의 1.4%가 필요하겠네요.
실제 설치된 태양광유틸리티를 보면 1.5~2배의 면적이 더 필요하긴 합니다.
미국 시골가면 가면 여름에도 긴팔입는게 나아요
안입으면 태양에 살타요. 게다가 건조해서 땀도 금방 증발해 차라리 긴팔입는게 덜더움..
그만큼 건조하고 태양광도 쌥니다.
제가 알기로 발전된 전기를 콘센트에 흘려보내면 되는걸로 압니다 그럼 발전한게 되서 전기를 저장 안 해도 발전량으로 기록되어 그 만큼 싸지게 될겁니다 결국 저장 신경 안쓰고 발전 시켜도 된다 이말이죠 발전 시킨건 전력망으로 흘려보내고 실제 전기는 전력회사꺼 쓰는 구조라 빛이 없어도 전기 못 흘 걱정 없고 발전량 기록되서 요금 차감 되니 별 문제 없을듯
우리나라는 조력 발전같은거 좋지 않나요? 입지가 최적인뎅.
양수 발전을 역으로 해서 낮에 물 끌어올리고 밤에 발전하는 식으로 한다던가 하면 얼마나 도움이 될까요.
ess 중에 전기 분해로 수소 만들어 저장하고 연료전지로
발전하는 것도 있었는데 이것도 가성비가 똥망인지 요즘에는 얘기가 쑥 들어갔네요
요즘 지열발전은 말도 안꺼내던데....걔는 우찌됐나요 국내최초 어쩌고 했는데
dssc 로 건물 외벽에다가 도배를 해놓으면 원전대체 가능할지도?
이건 계산식의 문제가 아니라 ESS 개념 이해에 대힌 문제
ESS의 1차 목적은 주파수 조정이고, 2차 목표는 피크 경감임
UPS의 축전지처럼 정전(블랙아웃) 상황에서 오로지 ESS에 저장된 전력만으로 버티라는 게 아님
이 논리의 전제 조건은 태양광 발전 시설을 한 가정은 한전으로부터 전기 공급을 받지 않고 오로지 자체적으로 생산한 전기만을 사용한다는 것인데
가정용 태양광 발전 장치를 설계할 때 그렇게 설계하지도 않고 전국에 수만~수십만 태양광 발전 장치를 시설한 가구 중에 한전으로 전기 공급받는 것을 차단한 가구도 없음
이미 전국의 태양광 발전을 시설한 수십만 가구는 태양광으로 발전한 전력을 한전에 팔고 있다는 게현실임
ESS가 필요한 이유는 태양광 발전과 같은 신재생 에너지 발전은 출력이 일정치 않기 때문에 주파수가 흔들림
그래서 출력이 떨어질 때 ESS에 저장된 전기를 방전시켜 출력주파수를 맞추는 것임
전기품질에서 가장 중요한 것은 주파수임
우리나라는 60Hz로 맞춰서 사용하고 실제 필드에서 0.1%이내의 오차로 주파수를 관리함
흔히들 블랙아웃이 발전량보다 사용량이 많으면 오는 거라고 생각하지만 실제로는 사용량이 발전량에 근접할 때 발생함
그 이유는 사용량이 발전량에 근접하면 주파수가 흔들리기 때문임
일본이 동부와 서부의 전력망을 연결할 수 없는 이유가 양쪽에서 사용하는 전력주파수가 다르기 때문
태양광 발전 시설을 갖춘 가구는 향후 MG에 편입시키는 게 목표이기도 함
또 피크 경감의 의미도 있음
우리나라처럼 에너지 고립섬의 형태의 국가는 총발전량이 피크 사용량보다 커야 함
무슨 뜻이냐면 1년 평균 사용량이 80인데 1년 중 단 하루만 100을 사용한다면 그 나라의 총발전량은 115의 여유를 가져야 함
그런데 전국의 ESS가 10의 발전량과 같은 효과를 낸다면 그 나라는 총 105 정도의 발전소만 있으면 됨
즉 10 용량의 발전소를 폐쇄할 수 있음
개인적 측면에서보면 8의 전력을 사용할 때 누진제 적용을 안 받다가 9의 사용량부터 누진제 적용을 받은다면
1의 용량의 ESS를 시설할 때 평상시처럼 9의 용량을 사용해도 한전으로부터 8을 공급받고 ESS에 저장된 1의 전력을 사용하면 되기 때문에 누진제 적용을 피할 수 있음
현재 필드에서는 이미 태양광 발전 장치를 시설하고 남는 전기를 한전에 되파는 가구가 수만~수십만이라는 게 현실임
그런데 이 글은 실제로 필요하지도 않는 자기 가구의 전체 사용량만큼의 용량의 ESS를 시설해야 한다는 잘못된 전제를 기본으로 하고 있음
수학이나 공학에서 전제 조건이 잘못되었다면 계산식이 아무리 훌륭해도 결과가 틀렸다는게 상식임
가정용 대양광 지원사업을 모르시는군요....
가정용 태양광의 전력발생은 한전 소유입니다......즉 차단 못합니다
지원금 받고 태양광패널 설치하기 때문에 남는 전기는 한전 선로로 다른곳에 쓰여집니다
그리고 님의 다른나라에서 화력늘리면 우리가 감축해도 소요없다는 논리면
우리가 탈원전해도 중국에서 많이 건설하니 소요없다는것과 같구요.....
그리고 우리나라 같이 국토면적 좁고 외부전력이 없는곳은 신재생 비율 높일때 축전기술이 필수적입니다......
피크 감소목적으로 신재생 사용한다면 그 비율이 30%까지 올라가야 한다는게 말이 되나요??
그리고 피크치로 올라갈때 신재생 에너지로 전력 생산이 불가능한 상황이 올수도 있는데 그러면 어쩌나요??
지금 이문제는 신재생 에너지의 문제가 아니라
신재생 에너지의 백업 발전으로 화석이나 원자력이냐 이게 핵심입니다.......
그런데 탈원전 측은 화석연료 백업 사용은 언급 안하고 신재생으로 원자력 커버 할수있다고 우기고 있죠.......
무슨 목적이 있는건지 사실을 왜 말하지 않는건지 이해 할수가 없습니다..
100개의 발전소가 필요하다면 신재생 에너지로 30개를 충당한다고 가정하면
화석연료 발전소가 70개만 있으면 되나요?? 아닌죠 100개 넘게 있어야 되죠 ..신재생에너지가 0일때도 화석은 100개 넘개 있어야 하죠..
신재생 에너지 비율이 얼마던지 상관없이 화석이나 원자력으로 100% 커버 가능한 설비용량이 있어야 합니다......
그게 탈원전의 핵심 문제입니다 .......
그 누구도 이야기 하지 않습니다
전력생산원으로 태양에너지를 이용하는 방법 중에, 본문에서 제시된 태양'광' 말고도 따로 '태양열' 방식이 있는 것으로 압니다.
태양광과 별도의 개념인지, 별도 개념이라면 효율은 얼마나 차이가 있는지 궁금합니다.
또한, 태양에너지의 손실을 조금이라도 더 덜기 위해서는 지상의 태양전지를 극한으로 개량하는 것 외에는 또 어떤 방법이 강구될 수 있는지요?
http://news.khan.co.kr/kh_news/khan_art_view.html?artid=201710132040015&code=990304
지상, 수상, 해상태양광에 대해 교수 인터뷰를 바탕으로 작성된 기사 첨부합니다. 해당기사 내용 중 미 에너지부(DOE)는 태양광 발전단가($/W)가 2010년 4.1에서 2015년 1.8, 2020년 1.1로 떨어져 석탄, 원자력, 천연가스보다 낮아질 것으로 본다. 이러한 내용이 있는데요, 2020년만 돼도 태양광 발전단가가 원전보다 저렴해진다고 예상하네요.
아 안녕하세요. 지나가던 자취러입니다..
마저 지나갈게요...
한국어인데 번역이 필요해보이..지만 뭔가 진지한 이야기인가 같긴하네여ㅠㅋㅋㅋ
현재 기준으론 경제성이 떨어지는데.. 50년 뒤에도 저 태양광 패널 가격이 지금과 같을까요? 현 가격의 1/10 아래로 떨어진다에 제 겨드랑이털 세가닥을 걸겠습니다. 설비는 시간이 지날수록 효율은 좋아지고 가격은 떨어질수밖에 없죠. 장기적으로 봤을때 한국에서 태양광 발전의 현실적인 문제는 경제성 보단 공간이 더 큰거같네요.
그리고 대규모 태양광시설을 구축할때도 그 규모에 따라 비용이 천차만별인데 개개인이 저러한 발전시설을 만든다는 가정자체가 틀렸다는 윗분 말씀에 공감합니다. 전제가 틀렸으니 DOE같은 곳에서 예상한 발전단가와 글쓴분의 태양광을 가정에 구축하는데 필요한 단가가 크게 차이나는 것이겠죠
뭔말인지 모르겠지만, 작년에 1200만원정도 주고 6킬로와트 태양광시설했습니다. 기존에 30-100만원정도 전기요금이 나왔는데, 올해 2-3만원정도 요금이 나오네요.,
1200만원 은행에 넣어두고 이자 얼마되지도 않는데,
그냥 전기요금 선납했다생각하고 쓰고있습니다.
여담으로 태양광패널은 근원적으로 반도체입니다. 예 화공약품 무진장 쓰고 근로자들 암걸리는 그런 반도체 라인입니다.
여름에 뜨거워지면 효율 떨어져 물뿌리고 식혀줘야하고, 겨울에 추워지면 효율 바닥을치고, 한 10년 사용하면 발전량이 2/3 정도에서 최대 반토막까지 나는 그런 물건입니다.
발전 패널뿐 아니라, 그 전기를 축전할 필수장비인 충전지도 겨울에 효율 바닥칩니다.
신재생 에너지용 대규모 충전시설에선 꿈도 못꾸는(대개 납 축전지...) 엄청 고가의 고효율 배터리인 전기차 배터리도, 영하의 기온에서 연비가 3/4~2/3 정도까지 떨어지는 마당이라...
그리고 여담2로 태양광도 전기차도 "정부 보조금이라는 이름의 세금 지원"이 없으면 다 나가리입니다.
흔히 언론이나 홍보자료에서 가격대비 성능 효율 얘기할때 가격은 언제나 정부보조금을 받는걸 전제로 합니다.
미쿸도 대통령이 직접 미래의 핵심 가치라며 수천억의 정부지원을 했지만 태양광 업체들 싹 다 망하고 중국등에 인수당했고...
정작 중국도 전동 오토바이등 전기차나 그 비슷한것이 매우 활성화되었지만 정부 보조금에 의한것이며,
1~2년후인가? 여튼 몇년내에 정부보조금 정책 기한 만료되면 역시 싹 망할 우려가 있다는 이야기가 벌써 나오죠...
이글이 별 설득력을 못얻는게...어짜피 지금의 신재생을 하던 뭘하던 당장 돌아가고 있는 원전 못끄는것이고
추후에 추가될 전력분과 노후로인한 폐기될 원전분을 신재생으로 견디면 될일이죠...게다가 전력효율 높이고 가격조정등으로
소비량을 줄여나가는것도 마찬가지구요.. 원전 폐기 한방에 다 해야 되고 화력까지 싹다 신재생으로
바꾸는건 애초에 불가능하고 탈원전 주의자들 또한 그게 가능하다고 생각치 않습니다.