그린캠퍼스 조성을 위한 부경대학교 옥상 태양광 발전 시스템의 잠재성 평가
Assessment of Rooftop Photovoltaic Potential in the Pukyong National University for Establishing a Green Campus
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초록
본 논문은 부경대학교를 대상으로 그린캠퍼스 조성을 위해 옥상 태양광 발전 시스템을 도입할 경우 기대할 수 있는 잠재적 가능성에 대해 분석한 사례연구 결과를 제시한다. 태양의 위치에 따른 건물 간의 그림자 영향을 분석하기 위하여 캠퍼스의 3차원 건물 모델을 제작하였다. 3차원 모델을 이용한 그림자 영향 분석 결과에 따라 태양전지 어레이를 설치할 수 있는 11개 건물의 옥상 면적을 정량적으로 평가하였다. 연중 오전 9시부터오후 4시까지 그림자의 영향을 받지 않고 전력을 최대한 생산할 수 있도록 태양전지 어레이의 크기와 배치를 결정하였으며, 기존 전력망과 연계될 수 있는 계통연계형 태양광 발전 시스템을 설계하였다. 기상청의 태양 일사량 관측 자료와 미국 신재생에너지연구소에서 개발한 SAM 프로그램을 활용하여 에너지 시뮬레이션을 수행한 결과, 캠퍼스에 설치될 옥상 태양광 발전 시스템으로부터 연간 652,708 kWh의 전력이 생산될 수 있는 것으로 분석되었다. 옥상 태양광 시스템을 17년간 운영하는 것을 가정하고 시스템 도입을 위한 초기 비용, 유지보수 비용, 연간 전력생산에 따른 수익(전기요금 절약효과)을 고려하여 순 현재가치를 계산한 결과, 향후 전기요금이 222 원/kW 이상 수준으로 인상될 경우 경제적 이익을 기대할 수 있는 것으로 평가되었다.
Abstract
This paper presents a case study to assess the potential of rooftop photovoltaic(PV) systems for establishing a green campus in the Pukyong National University. 3D building models were created to analyze the effect of cast shadows among buildings. Base on the shadow analysis, non-shaded rooftop areas on 11 buildings for installing the PV arrays were quantitatively evaluated. Grid-connected PV systems were designed that can maximize the electric power production between 9 AM and 4 PM throughout the year. Energy simulations using weather data and the NREL’s SAM program were performed to calculate the electric power productions from rooftop PV systems on the 11 buildings. As a result, annual solar power production was estimated as 652,708 kWh. Economic analysis showed that the PV systems can provide economic benefits when the electricity price increases up to 222 KRW/kW.
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