내가 젊었을 때 나는 과학만이 모든 기술적 도전을 해결할 수 있고 기술적으로 가장 좋은 해결책이 승리할 것이라고 믿었습니다. 경제, 시장의 힘, 경쟁이 똑같이 중요한(때로는 더 큰) 역할을 한다는 것을 깨닫게 된 것은 업계에서 몇 년을 보낸 후에야였습니다. 서류상으로는 훌륭해 보일 수 있는 기술 솔루션도 실제적인 어려움과 시기상조로 인해 질질 끌릴 수 있다는 것을 알게 되었습니다.

따라서 신기술을 개발하는 모든 사람에게는 프로젝트에 대한 검토 지점을 설정하고, 시장과 경쟁을 지속적으로 평가하고, 냉정하고 균형 잡힌 방식으로 기술 준비 상태를 정기적으로 살펴보는 것이 중요합니다. 의도한 대로 진행되지 않은 수십 가지 기술을 생각할 수 있습니다. 그러나 여기서는 렌즈나 곡면 거울을 사용하여 전기를 생성하여 작은 태양 전지에 햇빛을 집중.

하면서 이 주제가 생각났다. 세계에서 가장 효율적인 태양 전지에 대한 글2019년 미국 국립재생에너지연구소에서 개발한 CPV 장치이며 47.1개의 태양을 비출 때 143%의 기록적인 효율을 가집니다. 표면적으로는 오늘날의 실리콘 태양광(PV) 평면 패널의 효율이 22%에 불과하다는 점을 감안하면 이 장치는 놀랍게 들립니다.

한때 차세대 유망주로 꼽혔던 집광형 태양광 발전이 왜 외면받았을까?

물론 대부분의 CPV 설치는 인상적이고 미래지향적으로 보이지만 평면 패널 실리콘 PV는 가격이 너무 낮아서 CPV를 배치하려는 시도는 2017년 이후 거의 중단되었습니다(연구가 계속되더라도). 한때 차기 대작으로 선전됐던 CPV가 외면당한 이유가 이 때문일까.

시장의 힘

CPV에 대한 연구는 중동 석유 금수 조치의 충격 이후 1970년대 중반에 시작되었습니다. (음식물. 광전지. 해상도 적용 8 93). 대부분의 작업은 뉴멕시코의 Sandia National Laboratories에서 이루어졌으며 첫 번째 시스템은 태양광을 실리콘 PV 셀에 집중시키는 아크릴 프레넬 렌즈로 구성되었습니다. 셀은 워밍업 및 효율성 손실을 막기 위해 물로 냉각되었습니다. 그들은 또한 추적 시스템을 사용하여 항상 태양을 향했습니다.

다른 회사들은 Motorola와 Boeing에서 GE와 RCA에 이르기까지 모두가 개발한 CPV 시스템을 사용하여 빠르게 손을 뻗었습니다. 이 초기 작업에서 여러 성공적인 대규모 실증 프로젝트, 특히 사우디아라비아의 350kW Soleras 프로젝트와 텍사스 오스틴의 300kW Entech 시스템이 나타났습니다. 전자는 1981년부터 15년 이상 지속적으로 실행되었으며 CPV의 실용성과 운영 비용에 대한 귀중한 통찰력을 제공했습니다.

그러나 1980년대 초반에 에너지 위기의 긴박함이 지나가면서 작업이 중단되었습니다. 석유와 천연 가스가 예상보다 훨씬 풍부한 것으로 판명되면서 이러한 연료의 가격이 급락했습니다. 따라서 CPV에 대한 미국 연방 기금이 부족해지면 대부분의 참가자가 탈락했습니다. 헌신적 인 소수가 꿈을 계속 추구했지만 연구는 축소되었습니다.

낮은 천연 가스 가격이나 정치적 의지의 부족으로 CPV에 대한 관심 상실을 비난하기 쉽습니다. 하지만 가장 큰 문제는 CPV 시스템이 잘 팔리지 않는다는 것이었습니다. 대조적으로 일반 평면 실리콘 태양광 PV 패널은 내비게이션에서 통신에 이르기까지 수백 가지 응용 분야를 가지고 있습니다. 매우 안정적이고 움직이는 부품이 없으며 유지 관리가 거의 필요하지 않습니다.

태양광 PV는 개발도상국 사람들에게 특히 유용합니다. 개발도상국 사람들은 현재 조명, 냉장 및 양수에 태양광을 사용하고 있습니다. 특히 다른 전력원을 사용할 수 없는 외딴 지역에서 유용합니다. 간단히 말해서, 이러한 응용 프로그램 중 어느 것도 CPV에 특히 적합하지 않으며 100kW보다 큰 설치에만 비용 효율적이었습니다.

새로운 새벽?

CPV 시장은 2000년대 초반 실리콘과 갈륨 비소와 같은 III-V 반도체를 결합한 고효율 "탠덤" 다중 접합 CPV 개발 이후 개선되었습니다. 실제로 이러한 장치를 사용하여 2010년부터 전 세계적으로 다양한 메가와트 규모의 CPV 프로젝트가 시운전되었습니다. 현대 상업 시스템의 효율성은 최대 42%이며 국제에너지기구(International Energy Agency)는 이것이 50년대 중반까지 2020%까지 증가할 수 있다고 생각합니다.

그러나 이러한 우수한 CPV조차도 완벽하지 않으며 활성 추적 시스템이 필요하므로 항상 태양을 향하고 특수 냉각이 필요합니다. 추가 효율성을 위해 많은 복잡성이 추가되었습니다. 게다가 스펙트럼이 스펙트럼적으로 "조정된" 셀과 일치하지 않기 때문에 흐리거나 오염된 조건에서는 셀이 잘 작동하지 않습니다. 흐린 날은 햇빛이 충분히 집중되지 않기 때문에 또 다른 문제입니다.

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다중 접합 PV 시스템의 이러한 제한 사항은 전력 출력을 줄이고 더 높은 자본 비용과 유지 관리 비용으로 인해 경제성에 영향을 미칩니다. 82년에서 2010년 사이에 가격이 2019% 하락한 태양광 PV 패널에서 어떻게 개선할 수 있는지 보기가 어렵습니다. 국제 신 재생 에너지기구 (IEA).

평판 태양광 PV의 비용 하락은 대부분 규모의 경제에 의해 주도되었지만 중국 정부도 역할을 했습니다. 태양광 발전 산업에 막대한 보조금을 지급함으로써 일부는 주장했다 중국은 미국과 유럽에서 태양광 패널을 만들고 배송하는 데 드는 비용보다 적은 비용으로 판매할 수 있었습니다. "덤핑"으로 알려진 이 관행은 경쟁사를 몰아내고 중국 공급업체가 시장을 장악할 수 있도록 했습니다.

경제가 이제 평면 패널 태양광 PV를 매우 강력하게 선호함에 따라 CPV 산업에 대한 단기 전망은 희미해졌습니다. Suncore, Soitec, Amonix 및 SolFocus를 포함하여 가장 큰 CPV 제조 시설 중 일부는 운영을 중단했습니다. 평판형 태양광 PV는 효율이 낮음에도 불구하고 단순한 경제성으로 인해 승리했습니다.

그러나 모든 것이 손실되지는 않습니다. 아마도 태양열 집광기 기술의 두 번째 황금기는 태양이 빛나지 않을 때 저장된 열을 전기로 변환하여 액체를 데우기 위해 집중된 에너지를 사용하는 카드에 있습니다. 다음 달에 논의할 수 있는 매우 흥미로운 가능성입니다.

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• 출처: https://physicsworld.com/a/its-all-about-the-money-why-seemingly-great-technological-solutions-can-sometimes-fail/