1. 에너지 저장에 대한 기대 태양광 발전 시스템은 1992 년에 상용 전원에 직접 연결하여 전력을 공급하는 계통 연계 시스템을 시작하고 태양 전지에서 발전한 직류 전력을 교류로 변환 시설에 전력을 공급하며, 그 잉여 전력을 전력 회사에 매전하는 것으로 추진해왔다. 일본에서는 전력 안정 공급 능력이 매우 높고, 정전 걱정은 전무였다 것이 큰 요인이다. 그러나 2011 년 발생한 동일본 대지진으로 대규모 정전이나 전력 공급 부족에 대응하기 위한 대응 수단으로 에너지 저장의 요구가 높아지고 있다. 현재 우리의 에너지 저장 대응 기술로 비용 대응력이 뛰어난 납축전지와 소형 경량화를 도모할 리튬 이온 이차 전지가 있다.
2. 계통 연계 형 비상 전원 시스템
2.1 비상 전원 시스템 개인 주택에 대표되는 것과 같이, 태양광 발전 시스템의 대부분은 발전 전력을 상용측 전기와 동일한 상태로 계통 연계 (전력 회사 및 전력 판매 수 있는 연결)하는 것이 일반적이다, 비상 전원 시스템은 정전 등의 부하 정지에 대응하여 특정 부하에 전력을 공급하는 시스템이다. 현재의 계통 연계 가이드라인은 정전 시에 태양 전지에 의해 발전한 전력을 계통 측에 흘리는 것을 금지하고 있다 (단독 운전 금지). 따라서 전환 회로를 이용하여 제한된 비상 부하에 전력을 공급하는 것이 보통이다. 한편, 공공 산업 부분의 계통 연계 시스템은 3 상 3 선과 연계하는 유형이 대부분이지만, 비상 부하의 대부분은 조명 무선 TV 등 단상 부하이기 때문에 트랜스 등이 필요하다. 이 중 중요한 점은 부하의 검색이다. 당연한 것이지만 백업해야 할 부하가 크다는 것은, 축전지 설비가 커지고 초기 비용 및 갱신시의 비용에 큰 영향을 주게 된다.
2.2 축전지 선택의 주의점 비상 전원 시스템은 재해에 매우 효과적인 반면, 재해 등이 없는 경우는 활용되지 않는 시스템이다. 즉, 축전지는 일반적으로 충전 그냥 대기하고 있는 상태이므로 대기 축전지를 사용하는 경우가 일반적이다.
2.3 설계 방법과 주의점 〔1〕 부하 (소비 전력)의 확정 조명, TV 등 정보 수집 장치, 행정, 방재, 무선, 의료용 냉장고 등 설치 장소의 시설 목적에 따라 최소한의 부하 용량을 확정하는 것이 중요하다.
〔2〕 부하 소비 시간 확정 재해에 장시간 에너지 확보는 물론 중요하지만 모든 에너지를 축전지에 부담시키는 것은 큰 비용 상승 요인이 된다. 일반적으로 축전지가 충당 시간은 1 ~ 3 일 이내 생각 케이스가 많지만, 어디까지나 설치자의 판단에 맡길 수 있다. 특히 적용 부하의 중요도 및 비상용 발전기의 유무 등 검증을 충분히 하고 부하 소비 시간을 결정하는 것이 중요하다.
[3] 축전지 용량 결정 축전지 용량은 〔1〕 × 〔2〕의 1.45 배 정도를 기준으로, 다음은 직교 변환을 파워 컨디셔너의 최적 입력 전압 범위에 맞게 조정한다. 예를 들어, 대형 파워 컨디셔너와 연동한 축전지 시스템은 일반적으로 축전지 전압을 DC 288 V로 설정하는 경우가 많다. 이것은 파워 컨디셔너에 태양 전지 측의 출력 전압이 300 V ~ 350 V 전후이기 때문에 정전 때는 태양 전지에서 충전도 고려한 것이다.
3. 계통 연계 형 피크 컷 시스템 3.1 피크 컷 시스템 2011 년 발생한 동일본 대지진의 영향에 의한 원자력 발전소의 정지에 따라 요즘은 특히 평일 13 시부터 16시 시간대의 전력 절감을 목적으로 피크 컷 형태의 태양광 발전 시스템이 주목 되고 있다. 이 시스템은 평상시에는 정상적인 계통 연계를 하고 피크 시간대는 특정 부하에 대해 일정 시간 방전 축전지에서 조달한다.
3.2 축전지의 선택과 주의점 피크 컷 시스템의 축전지는 매일 충방전을 반복하여 비교적 방전 심도가 깊은 시스템에서도 어느 정도의 주기를 확보할 수 있고 저렴한 것이 중요하다. 예를 들어, EV (Electric Vehicle) 용 납축전지는 비교적 저렴하고 방전 심도가 60 %도 4 년 이상의 수명을 기대할 수 태양광 발전 시스템의 무결성을 취하기 쉬운 시스템이다. 문제는 큰 전력을 충당하기 위해서는 축전지 용량을 늘리는 병렬 연결을 한다는 것이다. 이것은 각각의 병렬 회로에 온도 센서와 차단기로 구성하는 안전 회로의 설치를 확실하게 실행하여 대응할 수 있다.
4. 동향과 향후 전망 2012 년 시행된 재생 에너지법으로 인해 태양광 발전 설비는 향후 일본 국내에서 설치에 박차를 가할 것으로 보인다. 향후 스마트 그리드를 비롯한 총 에너지와 에너지 저장이 융합된 건물 혼자가 아닌 지역 단위의 최적 에너지 시스템이 증가할 것으로 보인다. 그 일익을 담당 축전지는 향후 Li - ion 전지의 활용이 확산 것은 확실하지만 비용이 뛰어난 납축전지와 함께 당분간 계속될 것이라고 전망된다.
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