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Apr 06, 2024

눈을 내리고 전력을 공급하다: 연구원들은 눈이 내리는 기후에서 태양 에너지를 강화하는 방법을 추적합니다.

Keweenaw 반도에서의 생활은 여름 활동을 위한 짧은 날씨 창을 제공하지만 태양 에너지에 대한 연중 옵션을 제공한다고 기계 공학 조교수인 Ana Dyreson 연구원은 썼습니다.

Keweenaw 반도에서의 생활은 여름 활동을 위한 짧은 날씨 창을 제공하지만 태양 에너지에 대한 연중 옵션을 제공한다고 기계 공학 조교수인 Ana Dyreson 연구원은 썼습니다. 이 게스트 블로그에서 그녀는 추운 기후에서 태양광 성능을 개선하기 위해 미국 최북단 지역 테스트 센터에서 진행되고 있는 노력을 강조합니다.

Michigan Tech에서 겨울을 보낸 사람이라면 누구나 Isaacs 박사의 관찰에 공감할 것입니다. 10월부터 5월까지 계속되는 눈 시즌을 헤쳐 나갈 수 있는 사람들만이 스키, 스노슈즈, 스노모빌 또는 자신의 용맹스러운 운전 기술을 이용해 이곳에서 성공할 수 있습니다. 모든 도전에 대한 해결책은 도전할 만큼 강인하고 진취적인 사람들에 의해 발견될 수 있습니다.

추운 기후에서 탄력적이고 적응력이 뛰어난 전력 시스템을 만드는 경우에도 마찬가지입니다. 햇볕이 잘 드는 기후에서 처음으로 확산된 태양광 발전 패널과 같은 기술은 눈이 내리는 기후에서 점점 더 보편화되고 있습니다. 엔지니어가 시스템 설계를 조정할 수 있다면 태양광은 기후에 최적화될 수 있습니다. 폭설이 내리는 상황에서 우리가 여기서 배우는 교훈은 눈이 자주 내리는 다른 지역에도 도움이 됩니다.

일부 사람들은 태양 에너지를 가정이나 개인용으로 더 작은 규모로 생각하는 경향이 있지만 미국 태양광 발전 용량의 약 65%는 유틸리티 규모입니다. 태양광 발전(PV)은 미국의 새로운 유틸리티 규모 설치에서 가장 큰 기술 범주를 구성하며 이 부문의 성장은 향후 수십 년 동안 가속화될 것으로 예상됩니다.

대규모 PV 설치와 탈탄소화, 전기화 등 기타 거시적 추세는 세계적인 추세입니다. 그러나 나는 그들의 성공이 디자이너들이 지역적 기후와 공동체 규모의 사회적 장벽의 구체적인 특성을 고려하는지 여부에 달려 있다고 믿습니다.

특히 PV 시스템이 눈으로 덮이는 시간을 줄이기 위해 춥고 고위도 및 눈이 많이 내리는 기후에 맞게 PV 시스템을 설계하는 것은 중요한 지역적 과제입니다. 저의 연구는 겨울철 성능을 향상시키는 방법과 태양광 PV의 높은 보급률이 전력 시스템에 미치는 영향을 이해하는 방법에 중점을 두고 있습니다.

저는 Michigan Tech의 기계 공학 조교수로서 Great Lakes Energy Group을 이끌고 있습니다. 그룹 멤버인 Ayush Chutani 박사의 작품입니다. 학생은 우리의 사명을 보여줍니다. Chutani의 연구는 눈 음영 처리에 중점을 두고 있습니다. 이는 패널에 쌓인 눈이 태양광 발전이 전기를 생산하지 못하게 할 만큼 깊어질 때 발생하는 조건을 설명합니다. 그는 눈 음영을 최소화하고 겨울 동안 PV 시스템이 생산할 수 있는 에너지 양을 늘리기 위해 단일 축 추적 태양광 PV 시스템의 설계를 최적화하려고 합니다.

대규모 태양광 시설에서 태양광 어레이는 고정 기울기(전혀 움직이지 않음을 의미), 단일 축 추적 또는 이중 축 추적 중 하나입니다. 현재 새로운 시설에 가장 일반적인 옵션인 단일축 추적 시스템은 태양을 따라 동쪽에서 서쪽으로 하루 종일 자동으로 회전합니다. 이중 축 추적 시스템은 남북 축뿐만 아니라 동서 방향으로도 이동할 수 있어 더 많은 비용으로 더 높은 에너지 출력을 제공합니다.

추적 유형에 관계없이 눈이 대규모 태양광 발전소를 덮으면 소규모 주거용 시스템만큼 실용적이거나 제거하기가 쉽지 않습니다. 우리 연구 그룹은 패널의 위치를 ​​변경하고 눈이 쌓이는 것을 방지하기 위해 추적을 최적화하여 단일 축 추적 시스템에서 눈 음영을 줄일 수 있는 기회를 확인했습니다. 우리는 패널이 추적되는 동안 적설량과 주변 조건을 실시간으로 관찰하고 있습니다. 포지셔닝은 녹는 눈이 패널에서 떨어지는 것을 어떻게 촉진합니까? 풍속, 복사조도, 온도를 고려하여 눈이 쌓이는 위치를 어떻게 최적화할 수 있습니까?