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그림은 태양광발전설비와 태양전지판의 크기를 나타낸 것이다. 햇빛이 지표… | [신재생에너지발전설비기사 필기] 13년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[신재생에너지발전설비기사 필기] 13년 1회차
그림은 태양광발전설비와 태양전지판의 크기를 나타낸 것이다. 햇빛이 지표면에 수직으로 입사할 때 1m2의 지표면에서 단위 시간당 받는 빛에너지가 1000 W이고 태양전지의 변환효율이 15% 일 때, 이 태양광발전 시설이 2시간동안 생산하는 전력량은 몇 Wh인가? (단, 햇빛은 2시간 내내 동일하게 지면에 수직으로 입사하며, 태양전지 표면에서 빛의 반사는 일어나지 않는다.)
문제 이미지
1
3000
2
1500√3
3
1000√3
4
1500
해설

햇빛이 지표면에 수직으로 들어오므로 실제로 빛을 받는 넓이는 태양전지판의 수평 투영 면적이며, 그 결과 2시간 생산 전력량은 1500√3 Wh가 된다.

그림의 태양전지판은 가로 5 m × 세로 2 m로 면적이 10 m2이고, 지면과 30° 기울어져 있다. 수직 입사광이 실제로 통과하는 단면은
A=5×2×cos⁡30∘=10×32=53 m2A = 5 \times 2 \times \cos 30^\circ = 10 \times \dfrac{\sqrt{3}}{2} = 5\sqrt{3}\,\mathrm{m^2}

여기에 일사강도 1000 W/m2와 변환효율 15 %를 적용하면 발전 출력은
P=53×1000×0.15=7503 WP = 5\sqrt{3}\times 1000 \times 0.15 = 750\sqrt{3}\,\mathrm{W}
2시간 동안이므로
W=7503×2=15003 WhW = 750\sqrt{3}\times 2 = 1500\sqrt{3}\,\mathrm{Wh}

3000 Wh는 경사를 무시하고 10 m2 전부가 수직으로 빛을 받는다고 본 값(10×1000×0.15×210\times1000\times0.15\times2)이고, 1500 Wh는 거기서 2시간을 곱하지 않은 값이다. 1000√3 Wh는 코사인 보정 계수를 잘못 잡았을 때 나오는 값이다.

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