김덕성
(Solar Energy R&D Department, Green Energy Institute)
,
김창헌
(Solar Energy R&D Department, Green Energy Institute)
,
박종성
(Solar Energy R&D Department, Green Energy Institute)
,
김창한
(Solar-Farm Corporation)
,
남재우
(Solar-Farm Corporation)
,
조재영
(Institute Technology, Won-kwang Electric Power Corporation)
,
임철현
(Solar Energy R&D Department, Green Energy Institute)
The share of agrophotovoltaics in the "renewable energy 3020", which is the Korean government policy for revitalizing new and renewable energy, is increasing gradually. In this study, the distribution of solar radiation received by crops growing on virtual farmland under a range of conditions, such ...
The share of agrophotovoltaics in the "renewable energy 3020", which is the Korean government policy for revitalizing new and renewable energy, is increasing gradually. In this study, the distribution of solar radiation received by crops growing on virtual farmland under a range of conditions, such as module height, module angle, shading ratio, and module type, was quantified and analyzed using an Ecotect program, which allows insolation analysis during the period from spring to fall. As the module angle increases, transmissive modules increase the amount of solar radiation delivered to the lower farmland. In addition, the difference between 3x12 Cell Type and 4x9 Cells Type, which are types of photovoltaic modules used in practice, was found to be small. The analysis results can be used as a design standard for the future establishment of agrophotovoltaic systems.
The share of agrophotovoltaics in the "renewable energy 3020", which is the Korean government policy for revitalizing new and renewable energy, is increasing gradually. In this study, the distribution of solar radiation received by crops growing on virtual farmland under a range of conditions, such as module height, module angle, shading ratio, and module type, was quantified and analyzed using an Ecotect program, which allows insolation analysis during the period from spring to fall. As the module angle increases, transmissive modules increase the amount of solar radiation delivered to the lower farmland. In addition, the difference between 3x12 Cell Type and 4x9 Cells Type, which are types of photovoltaic modules used in practice, was found to be small. The analysis results can be used as a design standard for the future establishment of agrophotovoltaic systems.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구에서는 영농형 태양광 발전 시스템이 구축된 청주(오창) 지역을 대상으로 모듈 설치각도 및 높이, 모듈 타입별, 모듈 형태별 조건에서의 일사량 분석을 통해 농지에 자라는 농작물이 받는 일사량 분포를 수치적으로 해석한 논문이다. 분석 결과 모듈 각도가 올라갈수록, 투과형 모듈일수록 하부 농지에 전달되는 일사량이 많아지며, 실제 사 용되는 영농형 태양광 모듈 타입인 3 × 12 Type과 4 × 9 Type 간 일사량 차이는 근소한 것으로 나타났다.
본 연구에서는 시범 실증단지 위치인 청주(오창)지역을 대상으로 농업이 본격적으로 진행되는 봄철부터 가을철(3월~11월)까지의 기간 동안 전산모사가 가능한 프로그램을 사용하였다. 이를 통해 영농형 태양광 모듈 높이, 모듈 각 도, 차광율, 모듈 타입별 등 다양한 조건에서의 가상 농지에 자라는 농작물이 받는 일사량 분포를 수치적으로 해석하여 향후 영농형 태양광 발전 시스템 구축 시 참고할 수 있는 자료로 활용하고자 한다.
제안 방법
이를 기반으로 ①모듈의 설치각도(30°, 90°) 및 높이 (2~5 m), ②모듈 타입별(3 × 12 Type, 4 × 9 Type, ③모 듈 형태별(일반형과 투과형) 세 가지 조건에 따른 영농형 태양광 발전 시스템 하부 농지 일사량 분석을 진행하였다. 분석되는 일사량의 단위는 kWh/m2 이며, 시뮬레이션 프로그램 기상데이터는 영농형 태양광 발전 시스템 시범실증단지가 위치한 청주(오창) 기상데이터를 사용하였다.
1은 에코텍 프로그램으로 분석 가능한 사항을 나타낸 것이며, 이 프로그램은 사용자 인터페이스(user interface), 모델링(modelling), 분석그리드(analysis grid) 및 이를 이용해 분석가능한 건축환경 요소들, 외부 프로그램으로부터 건물의 기하학적 정보를 분석하여, 초기설계 단계에서 효과적인 의사결정을 내릴 수 있도록 설계자들에게 피드백이 가능하다. 프로그램의 주요 분석 프로세스는 일조, 일사, 채광, 열분석 등 이며, 본 연구에서는 영농형 태양광 발전 시스템 하부의 농지가 받는 일사량 분석을 위해 프로그램의 일사량 분석 기능을 활용하였다.
대상 데이터
국내 영농형 태양광 발전 시스템에 관한 연구학술 및 설계 자료는 연구 자체가 초기단계이므로 아직 매우 한정적이다. 본 연구에서는 시범 실증단지 위치인 청주(오창)지역을 대상으로 농업이 본격적으로 진행되는 봄철부터 가을철(3월~11월)까지의 기간 동안 전산모사가 가능한 프로그램을 사용하였다. 이를 통해 영농형 태양광 모듈 높이, 모듈 각 도, 차광율, 모듈 타입별 등 다양한 조건에서의 가상 농지에 자라는 농작물이 받는 일사량 분포를 수치적으로 해석하여 향후 영농형 태양광 발전 시스템 구축 시 참고할 수 있는 자료로 활용하고자 한다.
이를 기반으로 ①모듈의 설치각도(30°, 90°) 및 높이 (2~5 m), ②모듈 타입별(3 × 12 Type, 4 × 9 Type, ③모 듈 형태별(일반형과 투과형) 세 가지 조건에 따른 영농형 태양광 발전 시스템 하부 농지 일사량 분석을 진행하였다. 분석되는 일사량의 단위는 kWh/m2 이며, 시뮬레이션 프로그램 기상데이터는 영농형 태양광 발전 시스템 시범실증단지가 위치한 청주(오창) 기상데이터를 사용하였다.
영농형 태양광 발전 시스템 하부 농지 일사량 분석을 위한 에코텍 프로그램 시뮬레이션에 사용한 청주(오창) 기상 데이터는 전 세계 8,300 곳의 기상관측소(Meteorological station)에서 일사량, 온도, 습도 등 8가지 기후자료 30년 치를 기반으로 만들어진 ‘Meteonorm’데이터를 활용하여 만들었다. 이 데이터는 1985년부터 스위스 Meteotest사에서 개발한 글로벌 기후 데이터베이스이다[6].
성능/효과
본 연구에서는 영농형 태양광 발전 시스템이 구축된 청주(오창) 지역을 대상으로 모듈 설치각도 및 높이, 모듈 타입별, 모듈 형태별 조건에서의 일사량 분석을 통해 농지에 자라는 농작물이 받는 일사량 분포를 수치적으로 해석한 논문이다. 분석 결과 모듈 각도가 올라갈수록, 투과형 모듈일수록 하부 농지에 전달되는 일사량이 많아지며, 실제 사 용되는 영농형 태양광 모듈 타입인 3 × 12 Type과 4 × 9 Type 간 일사량 차이는 근소한 것으로 나타났다.
분석결과 계절별 일사량 최소 10.8%, 최대 15.4%까지 투과형 모듈이 일반형 모듈보다 하부 농지에 전달하는 일사량이 높은 것으로 분석되었다. 따라서 광포화점이 높은 작물이 재배되는 농지에서는 투과형 모듈로 영농형 태양광 발전 시스템을 구성하는 것이 유리하다.
분석결과 모듈 설치각도 30° 보다는 90°로 설치되는 것이 하부 농지에 일사량을 더 많이 주는 것으로 분석되었으며, 30°와 90° 모두 설치 높이가 높아질수록, 차광율이 낮 을수록 대체적으로 하부 농지에 전달하는 일사량이 높은 것으로 나타났다. 이는 태양의 고도에 따른 일사량의 차이 때문으로 고찰된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
영농형 태양광 발전시스템이란?
5 GW이다[1]. 이러한 상황에서 기존 일반 태양광 발전시스템과 다르게 태양광 발전 시스템 하부의 경작지에서 작물 재배가 병행 가능한 영농형 태양광 발전시스템이 연구되고 있다. 영농형 태양광 발전 시스템이 국내에 도입되고, 시범적으로 실증 구축이 이루어진 부분은 5년이 채 안되지만 영농형 태양광 발전 시스템과 상생 위한 농작물 테스트 및 농사 기법 개발, 설치 구조물 개발이 진행되고 있다[2].
영농형 태양광 발전 시스템과 상생을 위한 방법은 무엇이 있는가?
이러한 상황에서 기존 일반 태양광 발전시스템과 다르게 태양광 발전 시스템 하부의 경작지에서 작물 재배가 병행 가능한 영농형 태양광 발전시스템이 연구되고 있다. 영농형 태양광 발전 시스템이 국내에 도입되고, 시범적으로 실증 구축이 이루어진 부분은 5년이 채 안되지만 영농형 태양광 발전 시스템과 상생 위한 농작물 테스트 및 농사 기법 개발, 설치 구조물 개발이 진행되고 있다[2].
영농형 태양광 발전 시스템이 구축된 지역을 대상으로 모듈 설치각도 및 높이, 모듈 타입별, 모듈 형태별 조건이 일사량 분포에 미치는 영향은?
본 연구에서는 영농형 태양광 발전 시스템이 구축된 청주(오창) 지역을 대상으로 모듈 설치각도 및 높이, 모듈 타입별, 모듈 형태별 조건에서의 일사량 분석을 통해 농지에 자라는 농작물이 받는 일사량 분포를 수치적으로 해석한 논문이다. 분석 결과 모듈 각도가 올라갈수록, 투과형 모듈일수록 하부 농지에 전달되는 일사량이 많아지며, 실제 사 용되는 영농형 태양광 모듈 타입인 3 × 12 Type과 4 × 9 Type 간 일사량 차이는 근소한 것으로 나타났다.
참고문헌 (8)
Lee, J.S., 2019, "Barriers to renewable energy promotion in Korea: based on the Perceptions of institutions, interests, ideas", The Journal of Korean Policy Studies, 19(2), 67-87.
Yoon, J.H., 2018, "Various Forms and Applications of Photovoltaic Generation", Journal of Electrical World, 2018.02(494), 21-28.
Lim, C.H., Gim, G.H., Lee, S.H., Nam, J.W., Jang, Y.S., and Lee, S.R., 2018, "Analysis of global and domestic agro-photovoltaic system propulsion trend and value chain", The Magazine of Korean Solar Energy Society, 16(2), 31-38.
Son, J.K., Song, K.O., Jeon, H.I., Cho, S.Y., Yeo, J.S., Lee, D.K., Kim, C.G., and Park, S.H., 2017, "Simulation and analysis of solar radiation by module arrangement type for fanning solar generation system", The Korean Society of Mechanical Engineers, Proceedings of the KSME 2017 Annual Meeting, 1492-1496.
Hong, S.K., and Choi, A.S., 2010, "A study on the analysis of solar radiation on the building facade", Proceedings of the KIIEE Autumn Annual Conference 2010, 105-108.
Kim, B.J., Park, J,W., Yoon, J.H., and Shin, W.C., 2015, "The development of performance evaluation program of building integrated photovoltaic system", J. Korea Inst. Ecol. Archit. And Environ, 15(4), 85-90.
Poup, J., 2005, "How to create Meteonorm weather files for energyplus.", The Building Energy Simulation User News, 26(1).
Passive House Institute Korea., 2016, "Configure data within the epw file", http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_tablez4_02&wr_id2139
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.