[신재생에너지발전설비기사(태양광) 실기 계산 03] 태양전지, 인버터, 남중고도, 단위변환 계산문제

 

신재생에너지발전설비기사(태양광) 실기에서 출제되는 계산 문제 중 태양전기, 인버터, 남중고도, 단위변환 등 관련된 문제를 정리해보려고 합니다.

 

문제는 2013~2022년의 10개년 문제이며, 출제된 횟수를 특수문자 ★ 로 표현하되, 최대 3번까지 적용합니다.

 

 

목차

 

기본수식

AM(Air Mass)

 

남중고도

동지 시 남중고도 : 90˚ - Φ – 23.5˚

하지 시 남중고도 : 90˚ - Φ + 23.5˚

춘•추분 남중고도 : 90˚ - Φ – 23.5˚

 

단위변환

 

지진응답계수

 

 

충진율(FF : Fill Factor)

 

 

변환효율

 

 

 

 

계산문제

★☆☆

태양이 대지와 수직으로 있을 때의  AM(Air Mass)의 값은?

 

참고

AM0 : 대기권 밖
AM1 : 태양빛이 수직으로 비추는 상태
AM1.5 : 일반적으로 지구상에 비추는 스펙트럼

 

 

★☆☆

위도가 36.5°이다. 이 경우 하지 시 태양의 남중고도(각)를 구하시오.

참고

남중고도
동지 시 남중고도 : 90˚ - Φ – 23.5˚
하지 시 남중고도 : 90˚ - Φ + 23.5˚
춘•추분 남중고도 : 90˚ - Φ – 23.5˚

 

 

★★☆

위도가 36.5°일 때 태양의 계절별 남중 고도각을 각각 계산하시오.

(1)     춘분, 추분 시 남중 고도 각은?

 

(2)     하지 시 남중 고도 각은?

 

(3)     동지 시 남중 고도 각은?

 

 

★☆☆

면적이 400[cm2]이고 변환효율이 15[%]인 태양전지에 AM(대기질량) 1.5의 빛을 입사시킬 경우에 생산되는 전력은 몇 [W]인지 구하시오. (단, AM이 1.5일 때 단위면적에 입사되는 빛의 시간당 에너지는 1000[W/m2]이다.)

 

참고

 

 

★☆☆

연간 일사량이 4834200[MJ]일 경우 이를 [kWh/m2/day]로 변환하면 얼마인가?

 

참고

 

 

★★☆

일사량이 12[MH/m2]인 경우 이를 [kWh/m2]로 환산하시오.

 

 

★☆☆

태양광 발전모듈에서 반응수정 계수는 1.0, 중요도 계수는 1.4이다. 가속도 계수가 0.2인 경우 지진 응답계수를 구하시오.

 

참고

 

 

★★☆

태양전지의 전압 전류 특성은 다음 그림과 같다. 이 태양전지의 충진율(Fill Factor)은 얼마인가?

 

 

참고

충진율(FF : Fill Factor)
    -   태양전지 모듈의 품질을 나타냄
    -   결정질 태양전지의 경우 약 0.75 ~ 0.85
        비정질 태양전지의 경우 약 0.5 ~ 0.7

 

 

★☆☆

다음 태양전지모듈의 곡선인자(충진율, Fill Factor)을 구하시오.

참고

 

 

★☆☆

다음과 같은 특성을 가지는 태양전지 모듈의 기온이 40[℃]일 때 개방전압 를 구하시오.

참고

 

 

★★★

주변온도 35[℃]에서 다음 태양전지모듈 특성에 대한 Voc, Vmpp를 각각 구하시오.

(단, 표준일사강도는 1000[W/m2]이다.

       NOTC를 적용한다.

       소수점 두 번째 자리까지 계산한다.)

 

 

★★☆

태양광발전 모듈의 광 변환효율 공식을 쓰고 설명 하시오.

설명 : 태양전지의 광 변환효율은 태양전지에 입사되는 태양에너지를 전기에너지로 변화되는 효율을 나타낸다.

 

 

★☆☆

태양전지 모듈 최대출력이 250[W], 모듈치수가 1[m] x 1.7[m]일 때 STC 조건에서 이 모듈의 변환 효율은 몇 [%]인가?

 

 

★☆☆

다음 조건의 태양광발전 모듈의 변환효율(%)을 구하시오.

[조건]

참고

 

 

★★★

다음 모듈에 대한 태양전지모듈 변환효율을 구하시오.

 

★★☆

다음과 같은 조건에 만족하는 태양전지의 출력[W]을 구하시오.

-       모듈 면적 : 400[cm2]

-       변환효율 : 15[%]

-       측정 일사량 : 1000[W/m2]

 

 

★★★

최대전력점(Maximum Power Point)에서의 전압이 0.5[V], 전류가 3[A]인 태양전지 24개를 병렬로 연결하여 태양광모듈을 제작하였다. MPP(최대전력점)에서 이 모듈의 전압과 전류[A]을 구하시오.

전압 : 0.5[V]

전류 : 24[EA] x 3[A] = 72[A]

 

참고
태양전지 하나의 전압은 0.5[V]이고 병렬로 연결할 경우 양극의 전압은 0.5[V]이다.

 

 

★★★

다음은 인버터 출력전력별 효율 측정값이다. 이를 이용하여 출력전력별 Euro효율을 구하여 총 Euro 효율을 구하시오.

 

(1)     출력전력별 Euro 효율 n[%]

츨력전력 (%)	효율 측정값	출력 전력별 Euro 효율
5	98.25	98.25 x 0.03 = 2.95
10	98.68	98.68 x 0.06 = 5.92
20	98.51	98.51 x 0.13 = 12.81
30	98.33	98.33 x 0.10 = 9.83
50	97.63	97.63 x 0.48 = 46.86
100	95.82	95.82 x 0.20 = 19.16

 

 

(2)   총 Euro 효율

2.95 + 5.92 + 12.81 + 9.83 + 46.86 + 19.16 = 97.53[%]