신재생에너지발전설비(태양광) 기사 필기 공부 #3

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▶ 태양광발전 경제성 분석

▷사업비

● 발전원가 계산

● 공사원가계산서

* 공구손료 = 직접인건비(할증 전) * 3 [%] : 간접재료비에 포함

* 간접노무비 = 직접노무비 * 간접노무비율

▶ 태양광발전량 분석

▷부하설비용량

● 적정 FACTOR 적용

▷전력설비 손실

● 배전선로 손실

① 저항손(전력손실) : 배전선로의 손실 중 가장 큰 손실이다.

② 시스손 : 도전성 외장(sheath)을 갖는 케이블 시스에 와전류로 유도된 전류와 시스저항에 의한 손실

③ 유전체손 : 유전체 중의 쌍극자의 배향에 의한 흡수전류(전도전류)에 의한 것으로 교번전계에 의해 발전되는 손실

④ 배전선로 손실저감 방법 : 동일 용량의 전력을 송 배전 하는 경우 전압을 높여 전류를 낮추거나, 전선의 단면적을 키워 저항을 저감한다.

● 변압기의 손실

① 변압기 손실 = 무부하손실(철손) + 부하손실(동손)

② 무부하손실 = 단위시간당 무부하손실 [W/h] * 365 [일] * 24 [시간]

③ 부하손실 = 단위시간당 부하손실 [W/h] * 365 [일] * ∑ (부하율^2 * 가동시간)

▷태양광발전시스템 이용률 등

● 태양광발전시스템 이용률

● 부지(대지) 이용률

① 모듈의 이격거리에 대한 모듈의 길이의 비를 대지(부지)이용률이라고 한다.

② 경사각을 낮출수록 대지이용률은 증가한다.

▶ 태양광발전 구조물 설계

▷구조물 기초

● 태양광발전 어레이용 가대 및 구조물의 구성요소

① 가대 : 프레임(수평부재, 수직부재), 지지대, 기초판

② 구조물 : 프레임, 지지대, 기초판, 앵커볼트, 기초

● 가대의 구성부재 선정 시 고려사항

① 염해, 공해 등을 고려 부식(녹)이 발생하지 않을 것

② 최소 20년 이상의 내구성을 가질 것

③ 어레이의 자체하중에 풍압하중을 더한 하중에 견딜 수 있을 것

④ 어레이를 단단히 고정할 수 있도록 할 것

⑤ 절삭 등 가공이 쉽고 가벼울 것

⑥ 수급이 용이하고 경제적일 것

⑦ 불필요한 가공을 피할 수 있도록 규격화되어 있을 것

⑧ 부재의 접합은 볼트 접합, 용접 접합 및 이들과 동등 이상의 품질을 확보할 수 있는 방법을 사용한다.

● 가대의 재질

* 가대에 사용되는 재질의 종류와 특징

가대의 종류	가격	특징	장점	단점
강제 + 도장	저가	도료의 재질에 따라 내후성이 다름	경제성	5~10년 주기로 재도장
강제 + 용융아연도금	중가	철의 10배 이상의 내식성	비교적 저렴 장시간 사용	부분 녹 발생
스테인리스(SUS)	고가	니켈, 크롬 합금	경량, 내식성 우수	고가
알루미늄 합금제	중가	경량	시공성 우수	강도가 다소 약한, 부식

● 볼트, 너트의 재질

① 부식이 일어나지 않는 재질

② 빗물의 투습을 방지하기 위해 볼트캡을 씌울 것

③ 고장력 볼트, SUS 재질 등

● 어레이 가대 설계 순서

① 설치장소 결정 > ② 태양전지 모듈의 배열 결정 > ③ 지지대의 형태, 높이, 구조 결정 > ④ 상정최대하중 산출 > ⑤ 가대의 기초부 설계

● 상정하중

구 분		내 용
수직 하중	고정하중 (자중 + 적재하중)	어레이 + 프레임 + 서포트 하중
	적설하중	경사계수 및 눈의 단위 질량 고려
	활하중	건축물 및 공작물을 점유 사용함으로써 발생하는 하중
수평 하중	풍하중	어레이에 가한 풍압과 지지물에 가한 풍압의 합 풍력계수, 환경계수, 용도계수, 가스트계수 등을 고려
수평 하중	지진하중	지진층 전단력 계수 고려

* 하중의 크기 : 폭풍 시 > 적설 시 > 지진 시

● 지지대의 구분

① 고정식 : 어레이 지지형태가 가장 값싸고 안정된 구조

② 경사가변식 : 수동으로 사계절에 한 번씩 어레이의 경사각을 변화시킬 수 있는 구조

③ 추적식

ⓐ 추적 방향에 따른 분류

* 단축 추적식(single axis tracking) : 태양전지 어레이가 태양의 한 축(상 하 또는 동 서)만을 추적하는 어레이

* 양축 추적식(double axis tracking) : 태양전지판의 직달 일사량(direct radiation)이 항상 최대가 되도록 상 하, 동 서를 동시에 추적하는 어레이

ⓐ 추적 방식에 따른 분류.

* 감지식 추적법(sensor tracking) : 센서를 이용, 정확한 태양 궤도 추적이 어려움

* 프로그램 추적법(program tracking) : 프로그램에 의해 태양의 위치 추적

* 혼합식 추적법(mixed tracking) : 감지식 + 프로그램 추적법, 가장 효율이 높음

④ 발전량 생산효율 : 양방향 추적식 > 단방향 추적식 > 경사가변식 > 고정식 > BIPV

▷구조설계의 기본 방향

● 구조 설계법 적용의 원칙

① 콘크리트 구조설계 : 강도 설계

② 강구조 설계 : 허용응력 설계

③ 건축물 강구조 설계 : 하중저항계수 설계

● 구조물 설계 시 기본적인 고려사항

구 분	고 려 사 항
안정성	* 내진, 내풍 설계 및 최대 상정 하중 고려, 천재지변 대비 * 사용 중 돌발 상황, 유지보수 및 기타 발생 가능한 추가 하중 고려 * 하부의 기존 구조물의 안전성 고려
경제성	* 과다 설계 배제, 규모 및 현장 여건 고려 * 공사비의 절감이 가능한 공법 적용
시공성	* 부재의 재질, 접합 방법 등의 통일 * 규격화, 일관성 있는 시공 방법 선택
사용성 및 내구성	* 경년 변화, 지반의 상태, 환경 등을 고려한 설계

● 구조적 안정성 확보

① 구조물의 안정성 확보 조건 : 허용응력 > 하중조합

② SS 275 강재의 경우 항복강도 235[N/mm^2]

③ 태양전지모듈과 프레임의 고정부, 프레임과 지지대, 지지대와 베이스 플레이트와 기초의 연결부에 대한 구조적 안정성 확보(구조해석 프로그램, 구조계산서 확인)

④ 추적식의 경우 허가서류 제출 시 구조계산서 필수