신재생에너지의 원리4. 태양광 에너지의 경제성 분석해보기 (1kW의 전력을 만들기 위한 비용)

SKA'       들어가며

 저번 포스팅에는 태양광 발전시스템의 원리와 종류에 대해서 알아보았습니다.  이번에는 태양광 발전으로 만들어내는 에너지가 얼마만큼의 경제성을 갖는지 대강의 전기요금으로 환산해보겠습니다.

 (업체마다 차이점이 있고 부정적 인식이 생길까 우려되어 시스템 손실, 운전 손실, 계절별 태양광 에너지의 차이 및 기타 부정적인 요소는 고려하지 않고 이상적인 상황에서 실험된 데이터를 토대로 계산합니다. 참고에만 이용해 주세요. 본 포스팅의 사용으로 인한 일체의 책임은 Ska에게 없음을 밝힙니다.)

본 포스팅은 시리즈물로 다음과 같은 순서로 발행할 계획입니다.

1. 신재생에너지 - 태양열 에너지의 사용 원리(급탕,난방)

2. 신재생에너지 - 태양열 에너지가 갖는 경제성 분석 해보기

3. 신재생에너지 - 태양광 에너지의 사용 원리(발전)

4. 신재생에너지 - 태양광 에너지가 갖는 경제성 분석 해보기

5. 신재생에너지 - 지열 에너지의 사용 원리

6. 신재생에너지 - 풍력 에너지의 사용 원리

7. 신재생에너지 - 연료전지의 사용 원리

8. 신재생에너지 - 지열, 풍력, 연료전지의 경제성 분석 해보기

9. 신재생에너지 - 가장 좋은 신재생에너지원은 무엇일까? (각 에너지원의 장단점 및 결론)

모든 자료는 에너지관리공단의 신재생에너지센터에서 공개한 자료를 토대로 작성할 예정입니다. 제가 몇년간 했던 일이 신재생에너지 설비 설계였으니 아마 인터넷을 돌아다니는 정보들보다는 현업과 현실성에 가장 맞지 않을까 조심스럽게 자신해봅니다.

SKA'       1kW 의 가치

줄은 실험을 통해 에너지의 단위[J:줄]를 정의했습니다. 그리고 와트는 에너지를 시간으로 나눈다음 자기이름을 따서 [W:와트]라고 정의했죠.

그러니까 1kW는 1초당 1kJ의 에너지를 쓰던가 만들어낸다는 뜻이고, 에너지의 단위가 아니라 일률의 단위라는 것이죠.

우리가 쓰는 소비전력 1kW의 전자제품(전기다리미 정도)은 1초당 1kJ의 에너지를 소비한다는 뜻입니다. 태양광 발전도 마찬가지입니다. 태양광 발전용량 30kW 라는 것은 1초당 30kJ의 에너지를 생산하는 설비라는 것이죠.

일률을 다시 에너지로 이를 환산할때는 사용한(발전한) 시간을 곱해주면 됩니다. 그러나 하루는 24시간 1시간은 3600초 이므로 1초당으로 계산해버리면 단위가 너무 커지게 되므로 우리는 통상적으로 전력량으로 kWh(킬로와트시)라는 단위를 사용합니다.

이것은 말그대로 1kW의 전력을 몇시간동안 사용했느냐 하는 것입니다.

예를 들어 우리가 매달 받는 전기요금 고지서에는 사용전력량 400kWh * 전력단가 60원/kWh = 전기요금 24000원 (실제 계산은 기본요금과 누진세 적용 등 약간 복잡한 것이 추가됩니다.) 이렇게 계산되어서 고지되는 것이죠.

1kW를 한시간 가동한 1kWh 라는 에너지는,

1kWh = 1kW * 3600s = 3600J

3600J 의 에너지이고,

열량으로 환산하면 약 850kcal 가 됩니다.

그리고 이것은 액체상태의 물 1리터를 약 850℃ 가열할 수 있는 에너지이죠. 

SKA'       3kW용량의 태양광 발전설비를 설치하면?

3kW급 용량의 태양광 발전설비를 설치하면 어떻게 될까요? 말그대로 1초당 3kJ의 에너지를 만들어내는 발전설비라는 것이죠. 하룻동안 생산해내는 에너지의 용량은 얼마나 될까요? 초단위 말고 시간단위로 계산해보면,

3kW 곱하기 하루는 24시간이니까  72kWh 라고 계산되면 좋겠지만 실상은 그렇지 않습니다.

해가 떠있는 시간을 고려해야한다!!!!

그렇습니다. 태양광 발전장치는 하루종일 전기를 생산하는 장비가 아닙니다. 태양이  떠있을때에만 발전이 가능한 장비인 것이죠.

요즘같은 경우 7시쯤에 해가뜨고 19시쯤 해가 지니까 넉넉하게 12시간 발전이 가능하다고 칩시다. (사실은 그렇지 않습니다. 유효발전시간은 그에비해 훨씬 적습니다. 또한 해가 뜰때와 해가 질때는 햇빛이 비스듬하게 입사되기 때문에 태양광 에너지가 현저하게 줄어듭니다.)

그냥 12시간동안 풀로 발전이 가능하다고 치면 하루 발전량은

36kWh의 에너지를 만들어 내는군요!!

한달동안 비가 한방울도 내리지 않고, 구름도 하루도 끼지 않는 맑은 날씨가 유지되었다고 치면,

한달동안에 발전하는 발전량은 

36kWh x 30day = 1,080kWh 의 전기를 생산해 냅니다.

한국 전력공사의 전기요금 계산기에 집어넣어보면 요금으로 얼마나 되는지 환산 가능합니다.

한달에 만들어내는 전력량을 돈으로 환산하니 무려 57만원가량의 돈이군요!!!

그러나,

이렇게만 되면 얼마나 좋겠습니까?

사실 우리나라에서 태양이 하루에 풀파워로 12시간동안 비추지도 않을 뿐더러 한달 내도록 구름한점없는 날씨가 유지될 리도 만무하지요. 

제 생각에는 실제로 발전해내는 전력량은 하절기라 하더라도 위의 계산에 절반정도 밖에 안될것 같네요.

1080kWh의 절반인 540kWh를 발전량만큼 전기를 소모했을 때의 전기요금은,

절반이하로 뚝 떨어져 버리는 군요.

이것은 우리나라에는 전력소모구간에 따라서 누진제를 적용하고 있기 때문입니다.

제일 처음에 계산했던 전기요금표를 다시 보면, 6단계의 전기요금 단가는 1단계 요금의 10배가 훨씬 넘는다는 것을 알 수 있습니다. 그래서 전기요금 폭탄이 나온것이죠.

뭐 어찌됐건 최상의 이상적인 조건만 따져서 계산을 해보도록 합시다.

한달에 57만원 세이브 한다고 하고, 봄여름가을겨울 계절의 차이도 없다고 고려합니다.

57만원 x 12개월 = 684만원

3kW의 태양광 발전설비가 1년동안 절감하는 에너지의 경제적 효과는 684만원 이라고 할 수 있겠네요. (많이 억지스럽습니다만....)

SKA'       태양광 발전 3kW를 하기위한 투자비

이번에도 전에 보여드렸던 에너지관리공단의 기준단가표를 한번 봅시다.

태양광 발전의 1kW당 기준단가는 고정식이 4,972천원/kW입니다. 

태양을 추적하는 추적식은 5,604천원/kW, BIPV(건물일체형) 방식은 9,553천원/kW이군요.

여기서는 제일 싼 고정식을 설치한다고 합시다.

고정식의 설치비용을 계산하면,

4,972,000원/kW x 3kW = 14,916,000 원 이 계산되네요.

3kW설치하는데 약 1500만원의 돈이 듭니다. (설치비,제품비 일체의 비용 전부 다 포함)

여기서도 1년에 한두번씩 지원을 받는 에너지관리공단의 그린홈 100만호 보급사업에 선정될 경우 약 50%의 설치비 지원을 받습니다. (업체마다 조금씩 다른데 거의 50%)

그러면 내가 내야 하는 돈은 745만원이군요.

1년동안 세이브 할 수 있는 돈이 680만원이 넘는다고 했으니까 1년만 써도 본전을 뽑아낼 것 같지만,

아까 말씀드렸던대로 그것은 아주 아주 아주 아주 이상적인 조건일 경우입니다.

이것저것 다 고려해서 절반정도의 효율이라면? 4년이 넘는다는...

(본 포스팅은 에너지관리공단에서 공개한 자료를 토대로 비현실적일정도로 최상의 조건을 가정하여 계산되었습니다. 무단도용의 책임은 사용자에게 있음을 다시 알립니다.)