태양광(PV, Photovoltaic)과 태양열(Solar thermal) 에너지는 지속 가능한 태양에서 얻을 수 있는 에너지입니다. 다만, 에너지 변환 방법에 따라 빛을 이용하는 방법과 열을 이용하는 방법으로 나눌 수 있습니다.
태양광 특징
태양열 특징
태양광 vs 태양열 차이 비교
태양광 vs 태양열 어떤것이 좋나요?
태양광 특징
태양광 발전은 영어로 Photovoltaic(PV)으로, 실리콘으로 만들어진 광전지(PV)를 이용하여 태양 빛이 실리콘 결정과 반응하여 전기를 직접 생산합니다.
태양광 패널 전기 생성 원리
즉, 태양광 패널에 햇빛이 들어오면 광전자를 통해 에너지를 흡수합니다. 이때 원자가 결합하는 과정에서 전자를 방출하는데 그 과정에서 전자의 흐름이 생기면서 DC전류를 발생시킵니다. 이후 인버터를 사용하여 AC(교류)로 만들어 가전제품 등에 사용할 수 있습니다.
태양광 시스템 구성품
일반적으로 가정에서 전기를 생산하고 사용하기 위해서는 필요한 구성품들이 있습니다.
- 태양광 패널 : 햇빛을 전기로 변환시켜 주는 패널입니다.
- 인버터 : 태양광 패널에서는 DC(직류) 전기를 생산하기 때문에 AC(교류)로 변환시켜 주는 인버터 장치가 필요합니다.
- 컨트롤러 : 태양광 패널에서 나오는 전기를 제어하는 장치로, 충전 상태를 제어합니다.
- 충전 배터리 : 사용하지 않는 전기를 저장하는 장치로 비 오는 날, 겨울철에 효율적으로 사용할 수 있습니다.
- 전력망 : 전력을 사고팔 때 필요한 전력망을 구축합니다.
태양열 특징
태양열 발전은 영어로 Solar thermal로, 태양열을 흡수하여 열 집열판을 통해 온수를 직접 생산하거나 난방 시스템을 위한 열에너지를 생산합니다.
태양열 집열판 원리
태양열 집열판에 의한 온수 시스템은 동파이프를 집열판에 붙이고 열 흡수 코팅제 및 강화 유리로 덮으면 태양열 집열판이 만들어지는데, 집열판에 의해 가열된 온수는 온수탱크에 저장되고 차가운 물은 펌프에 의해 집열판으로 흘러들어 데워지는 사이클을 가지고 있습니다.
이러한 사이클로 난방을 하거나 직접 온수로 사용되는 특징을 가지고 있습니다.
태양열 시스템 구성품
- 태양열 집열판(평판, 진공관) : 태양 에너지를 열로 변환해 주는 패널입니다.
- 온수 탱크 : 가정에서 사용하는 온수를 저장하는 탱크
- 열전달 유체 : 난방 시스템의 경우 파이프를 통해 작동 유체가 건물 전체로 흐릅니다.
- 펌프 시스템 : 난방 시스템의 열 전달 유체를 효율적으로 전달합니다.
- 컨트롤러 : 안정적인 운영을 위해 난방 시스템을 제어하는 장치입니다.
태양광 vs 태양열 차이점
태양광은 광전지를 이용하여 전기를 직접 생산하지만 태양열은 가정에서 사용할 수 있는 온수를 생산하는 방식이기 때문에 발전 방식에 차이가 있습니다.
1. 날씨가 흐린 날 기준으로 보면 에너지 효율은 태양광이 높습니다. 태양광은 모든 빛에 반응하기 때문에 구름이 많은 날씨에서 전력을 생산하지만 태양열은 직접 가열을 해야 하기 때문에 에너지 효율 측면에서 떨어집니다.
2. 초기비용은 태양광이 비쌉니다. 다만, 전기를 직접 생산하고 전력망을 통해 판매까지 할 수 있기 때문에 장기적으로 봤을 때는 초기 비용을 상쇄시킬 수 있습니다.
3. 시스템의 복잡성은 태양열이 좀 더 복잡합니다. 직접적인 건물 난방 시스템을 타깃으로 하기 때문에 태양열 난방에 맞는 시스템을 제어할 수 있는 인프라를 구축해야 하기 때문에 유지보수 측면에서는 태양열이 좀 더 복잡합니다.
4. 시스템 수명은 태양광이 훨씬 깁니다. 제품에 따라서 최대 수명은 30~50년으로 알려져 있습니다.
5. 시스템 호환성 측면에서는 태양광이 비싸지만 훨씬 유리합니다. 태양열은 난방에 국한되어 있지만 태양광은 전기를 직접 생산하기 때문에 모든 가전제품에 적용할 수 있습니다.
6. 설치 공간은 태양광이 훨씬 많이 필요합니다.
7. 효율은 제품마다 다르지만 일반적으로 태양광 패널은 흡수된 햇빛의 댝 20~30% 정도만 전기로 변환되지만 태양열은 흡수된 햇빛의 약 70~80%의 효율을 가지고 있기 때문에 효율만 따져보면 태양열 집열판 효율이 좋습니다.
8. 수명에 미치는 영향은 여러가지가 있습니다. 구성품들의 품질, 적절한 유지관리, 설치 환경 조건, 시스템 설계 특징 및 적절한 시공 여부 등이 있습니다. 다만 태양열이 상대적으로 유지보수 항목이 많기 때문에 수명이 태양광보다 짧다는 점이 중론입니다.
태양광 vs 태양열 작동되는 원리
| 태양광 | 태양열 |
| 태양광 패널에 햇빛이 흡수됩니다. | 태양열 집열판에 의해 물이 가열됩니다. |
| 패널에서 DC(직류)전기를 발생시킵니다. | 가열된 물은 온수 탱크에 저장됩니다. |
| 인버터를 이용하여 AC(교류)로 바꿔줍니다. | 차가운 물은 펌프에 의해 집열판에서 데워집니다. |
| 남는 전기는 전력망으로 보냅니다. | |
| 필요한 전기는 전력망으로부터 끌어옵니다. |
태양광 vs 태양열의 차이점
| 태양광 | 태양열 | |
| 비용 | 높음 | 낮음 |
| 설치 면적 | 큼 | 작음 |
| 에너지 시스템 효율 | 낮음(20~30%) | 높음(70~80%) |
| 날씨 효율(겨울철) | 높음(모든 빛에 반응) | 낮음(물을 직접 가열) |
| 유지보수 | 적음(전기발전 시스템) | 많음(건물 난방 시스템) |
| 수명(일반적) | 높음(25~30년) | 낮음(20~30년) |
| 시스템 유연성 | 높음(직접 전기 생산) | 낮음(온수, 난방) |
| 검토사항 | 수익 필요한 경우 | 난방비를 줄이는 경우 |
| 투자 회수 기간 | 약 7~10년 | 약 5~10년 |
태양광과 태양열 중에 어떤 시스템이 좋은지에 대한 여부는 사용 목적에 따라 달라질 수 있기 때문에 선택은 어려운 문제입니다.
결론적으로, 난방비를 줄이려고 할 때는 태양열이 유리할 것이며, 전기를 직접 생산해서 사용하고 남는 전기를 판매하는 목적이 있는 경우는 태양광이 좀 더 유리한 선택이 될 것으로 보입니다.