신재생에너지 3강 레포트 20191727 이승현 1. 태양광과 태양열을 구분하여 설명하시오. 태양광은 태양으로부터 발생하는 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 기술입니다. 태양광 패널은 태양광 세포라는 작은 디바이스로 구성되어 있으며, 태양광 세포는 태양으로부터 받은 에너지를 전기로 변환합니다. 이러한 전기는 배터리에 저장되거나 전력 그리드로 전송되어 사용됩니다. 반면, 태양열은 태양에서 발생하는 열을 이용하여 열 에너지를 생산하는 기술입니다. 태양열 패널은 흑연, 금속 등의 열을 잘 전도하는 물질로 만들어져 있습니다. 태양열 패널은 태양으로부터 받은 열을 수집하여 이를 유체나 가스에 전달합니다. 이러한 유체나 가스는 열교환기를 통해 열을 전달하여 전기를 생산하거나 물을 가열하여 사용됩니다. 7. 수동적 태양열 난방시스템의 3가지 형태에 대하여 간략히 기술하시오. 1. 직접획득형 : 태양열을 간섭없이 사용하며 같은 공간에서 열을 획득, 저장, 분배한다. 햇빛은 유리창을 통과하며, 통과한 열은 실내 바닥이나 내벽에 저장된다. 겨울에는 햇볕에 직접 노출되었을 때 바닥이나 내벽이 태양열을 흡수하고 찬 밤에는 바닥이나 내벽이 공간으로 열을 복사한다. 2. 간접획득형 : 태양과 난방 공간 사이에 바위나 액체를 담은 축열부를 포함한다. 태양열은 유리창을 통과한 후 획득되어 유리창과 두꺼운 벽돌 벽 사이의 좁은 공간에 위치하며, 이렇게 가열된 공기는 상승하여 벽의 상부에 위치한 통기구를 통하여 실내로 분배된다. 찬 공기는 벽의 하부에 위차한 통기구로 이동하며, 가열된 공기는 대류에 의해 실내로 순환된다. 3. 고립획득형 : 직접획득형과 간접획득형이 조합된 시스템인 고립획득형 또는 부탁온실형은 햇빛이 비치는 공간에서 다른 근접한 방으로 열이 이동되는 대류에 주로 의존한다. 8. 능동적 태양열 난방시스템의 다양한 형태들을 설명하시오. 중온 태양열 집열기 : 공간난방에 사용되며 간접 태양열 난방과 같은 방법으로 작동되지만, 넓은 집열기 면적과 대형 저장장치가 요구되며 복잡한 제어시스템이 필요하다. 태양열 공정 난방시스템 : 상업용, 산업용, 공공단체의 건물에 다량의 온수와 공가난방의 요구를 만족시키기 위하여 설계된다. 10. 태양열 집열기의 종류를 나열하시오. 1. 평판형 집열기 - 개방 유하식 집열기 - 액체식 평판형 집열기 - 공기식 집열기 - 수영장 난방시스템 2. 진공관식 집열기 3. 집중형 집열기 - 선형 집중형 집열기 - 구유형 집열기 - 혼합형 포물선 집중형 집열기 - 반구형 집중형 집열기 4. 배출 공기 집열기 14. 태양연못의 작동원리를 설명하시오. 태양연못은 물이나 공기가 가열되면 가벼워져 상승한다는 단순한 원리로 작동한다. 태양에 의해 가열된 물은 팽창되어 밀도가 낮아지므로 상승하고, 표면에 도달한 물은 대류 또는 증발을 통하여 공기로 열을 방출한다. 무거운 찬물은 따뜻한 물을 대체하기 위하여 하강하며 물을 혼합하고 열을 소산시키는 자연대류 순환을 만든다. 16. 하루에 물 500L를 10도에서 55도 까지 가열하는데 필요한 집열기의 크기를 결정하라. 집열기를 설치하려는 곳의 태양에너지 입사량은 하루에 192.259KJ/m^2이고 평판집열기의 효율은 50프로 이다. 물의 비열 용량은 4.186 J/(gC)이므로 1L의 물의 비열 용량은 4.186 J/(gC) x 1000g/L = 4186 J/(LC)입니다. Q = 500L x 4186 J / (L C) x (55C - 10C) = 104,650,000 J 다음으로, 태양에너지 입사량과 평판집열기의 효율을 이용하여 필요한 집열기의 크기를 계산할 수 있습니다. 태양에너지 입사량은 192.259KJ/m^2 이므로, 1m^2의 평판집열기가 받는 태양에너지 입사량은 192.259KJ/m^2 x 0.5 = 96.1295KJ/m^2입니다. 따라서 필요한 집열기의 크기는 다음과 같습니다. S = Q / (96.1295 KJ / m ^ 2) = 1089.8 m ^ 2 따라서, 하루에 물 500L를 10도에서 55도 까지 가열하는데 필요한 집열기의 크기는 약 1089.8 m^2입니다. 21. 태양열 집열기로부터 최대온도 100도를 획득하여 10도 환경에서 작동하는 열기관 사이클이 이 에너지를 사용한다. 최대효율은 얼마인가? 초점을 집중시키는 집중형 집열기로 이 집열기를 다시 설계하여 최대온도가 300도에 이를 때, 최대 효율은 얼마인가? 태양열 집열기로부터 최대 온도가 100도인 경우, Carnot 열기관 사이클의 최대효율을 계산할 수 있습니다. Carnot 열기관 사이클의 최대효율은 다음과 같이 계산할 수 있습니다. η_carnot = 1-(T_c / T_h) 여기서 T_c는 열기관 사이클의 최저온도이고, T_h는 최고온도입니다. T_c는 주어진 환경 온도인 10도를 이용하여 계산할 수 있습니다. 따라서, T_c = 283K T_h는 최대 온도인 100도를 켈빈온도로 변환하여 계산하면, T_h = 373K 따라서, 최대효율은 다음과 같습니다. η_carnot = 1-(T_c / T_h) = 1-(283K / 373K) ≈ 0.242 최대효율은 약 24.2% 입니다. 초점을 집중시키는 집열기로 설계하여 최대 온도를 300도까지 높일 경우, Carnot 열기관 사이클의 최대효율을 다시 계산할 수 있습니다. T_h는 최대 온도인 300도를 켈빈온도로 변환하여 계산하면, T_h = 573K 따라서, 최대효율은 다음과 같습니다. η_carnot = 1-(T_c / T_h) = 1-(283K / 573K) ≈ 0.505 최대효율은 약 50.5% 입니다. 22. 태양열 집열기의 열손실은 흡수기의 주위 사이의 온도 차이랑 연관되어 있다. 비 연손실이 3.2W/m^2K, 집열기면적 400m^2 , 흡수기 온도 423K, 주위온도가 368K 이다. 이 경우 열손실을 계산하라. 23. 22번 문제에서 흡수기에 의해 생성된 열을 계산하라. 흡수계수는 0.4 덮개의 전달계수 0.5 태양 복사강도 600W/m^2 이다. 24. 22번 23번에 관한 유효 열출력을 구하라. 22.23.24.. 못풀겠습니다..