태양 에너지 시스템 | 태양 에너지의 역사

태양 에너지 시스템

태양 에너지는 지구의 기후와 날씨를 조절하고 생명을 유지하는 태양에서 나오는 빛과 방사열입니다. 이는 재생 가능한 에너지원으로서 매초 약 6억 5천만 톤의 수소가 헬륨으로 전환되는 핵융합 과정에서 발생합니다. 이 과정은 많은 열과 전자기 복사를 생성하며, 생성된 열은 태양 내부에 남아 핵융합 반응을 유지하는데 도움이 됩니다. 또한 가시광선, 적외선, 자외선 등 전자기 복사는 모든 방향으로 우주로 방출됩니다. 태양 에너지는 사실상 핵 에너지입니다. 모든 별들처럼 태양은 주로 수소와 헬륨으로 구성된 큰 가스 구체입니다. 태양 내부에서는 매초 약 7 × 1011 kg의 수소가 헬륨으로 융합되고 있습니다.

중심부에서 발생한 열은 먼저 분산되고, 그 다음 태양 표면으로 전달되어 5800 K의 온도를 유지합니다. 스테판-볼츠만 법칙에 따르면, 태양이 방출하는 총 에너지, 즉 우리가 지구에서 받는 태양 에너지의 양은 이 표면 온도에 크게 의존합니다. 오늘날 태양 에너지 시스템은 전기 생산이나 물 가열, 요리 등 가정용 용도에서 중요한 역할을 합니다. 우리는 대부분의 전기가 석탄을 사용하는 열발전소에서 생산되는 것을 알고 있습니다 (인도의 경우 전체 발전량의 65%가 열발전소에서 생산됨). 그러나 열발전소에서 사용되는 연료인 석탄은 한정되어 있으며, 미래에 전기를 생산하기 위해 사용할 수 없을 가능성이 있습니다. 이것이 태양 에너지 시스템이 중요하게 여겨지는 이유입니다.

태양 에너지 시스템은 오염 없는 에너지원이며 항상 이용 가능합니다. 태양은 태양계의 중심에 위치하여 매우 거대하고 상대적으로 일정한 속도로 전자기 복사를 방출하는 유일한 태양 에너지 원천입니다 (재생 에너지 또는 비전통적인 에너지라고도 함). 태양은 엄청난 양의 에너지를 가지고 있지만, 여러 이유로 인해 지구에서는 모든 에너지를 활용하지 못합니다. 예를 들어-

• 지구는 극축을 중심으로 회전합니다.

• 지구의 대기적 이유.

• 지구는 태양에서 멀어집니다.

그러나 이러한 장애물에도 불구하고 태양 에너지는 지구에 도달하여 충분히 전기를 생산하거나 생성할 수 있는 양을 제공합니다. 이를 고려하여 우리는 열발전소, 가스 발전소 등의 사용을 줄이고, 석탄, 석유 등 비재생 에너지원을 미래를 위해 보존할 필요가 있습니다. 최근 몇 년 동안 태양 에너지 시스템은 전기를 생산하는 주요 에너지원으로 부상했으며, 거의 모든 국가가 최대한 태양 에너지를 활용하여 전기를 생산하고 있습니다. 이는 매우 저렴한 방법입니다. 태양 에너지 시스템의 주요 장점 중 하나는 태양빛이 어디에서나 무료로 존재한다는 것입니다. 전기를 생산하거나 태양 에너지를 다른 형태의 에너지로 변환하려면 초기에 태양 패널에 많은 비용을 투자해야 하지만, 설치 후 40~50년 동안 어떠한 유지보수도 필요하지 않다는 것이 주요 장점입니다.

태양 에너지 역사

첫 번째 태양 수집기는 1767년 스위스 과학자 호라스-베네딕트 드 소저(Horace-Benedict de Saussure)가 만들었습니다. 그는 세 겹의 유리를 사용하여 단열된 상자를 만들었고, 이 상자는 열 에너지를 흡수했습니다. 이후 소저의 상자는 첫 번째 태양 오븐으로 널리 알려졌으며, 230도 화씨의 온도를 달성했습니다. 1839년에는 프랑스 과학자 에드먼드 베크렐(Edmond Becquerel)이 광전효과를 발견하면서 태양 에너지 발전의 중요한 진전이 이루어졌습니다. 그는 전해질에 두 개의 전극을 배치하고 이를 빛에 노출시켜 전기 출력을 크게 증가시켰습니다. 이후 여러 과학자들이 시간이 지남에 따라 다양한 실험을 수행하여 태양 에너지 시스템을 개선하여 더 많은 전기를 생산할 수 있도록 하였습니다. 그러나 오늘날에도 과학자들은 지구에서 이용 가능한 태양 에너지를 최대한 활용하는 방법에 대해 연구하고 있습니다.

1873년 윌러비 스미스(Willoughby Smith)는 셀레늄이라는 물질의 광전도성을 발견했습니다. 1887년에는 하인리히 헤르츠(Heinrich Hertz)가 자외선이 두 전극 사이에 스파크를 발생시키는 능력을 발견했습니다. 1891년에는 첫 번째 태양 가열기가 만들어졌고, 1893년에는 첫 번째 태양 전지가 소개되었습니다. 1908년 윌리엄 J. 베일리(William J. Baileys)는 구리 코일과 상자를 사용하여 구리 수집기를 설계했습니다. 1958년에는 태양 에너지가 우주에서 사용되었습니다. 1970년대에는 엑슨 코퍼레이션(Exxon Corporation)이 제조 비용이 저렴한 효율적인 태양 전지를 설계하였습니다. 태양 전지의 저비용 제조 공정은 태양 에너지 역사에서 주요 이정표가 되었습니다. 1977년 미국 정부는 태양 에너지 연구소(Solar Energy Research Institute)를 설립하여 태양 에너지의 사용을 촉진했습니다. 1981년 폴 맥레디(Paul Macready)는 첫 번째 태양 전력 항공기를 제작했습니다. 1982년에는 호주에서 첫 번째 태양 전력 자동차가 개발되었습니다. 1999년에는 20킬로와트 이상을 생산하는 가장 큰 발전소가 건설되었습니다.

1999년에는 광전변환 효율이 36%인 가장 효율적인 태양 전지가 개발되었습니다. 오늘날 우리는 인도의 구자라트 태양 공원(Gujarat Solar Park)과 중국의 골무드 태양 공원(Golmud Solar Park)에서 각각 605 메가와트와 200 메가와트의 전기를 생산하고 있습니다.

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