지역의 태양에너지 자원을 기술하는 가장 흔한 방법은 소위 TMY 데이터를 이용하는 것이 다. TMY 데이터를 결정하기 위해서는 지방의 기후에 관한 실제 데이터를 축적하기 위해 수 년 동안 시간별로 다양한 기후요소를 측정하여야 한다. 연간 데이터를 단순히 평균하는 것 은 변화의 폭을 과소평가할 수 있어서 가장 대표적은 값으로 월별 데이터를 선택한다. 매월 평균 복사(radiation)와 함께 전체 측정 기간에 걸쳐 평균 복사를 결정한다. 전체 측정 기간 동안에 월 평균에 가장 가까운 평균 복사를 가진 달을 그 달의 TMY 데이터로 선택한다. 이 과정을 각 달별로 반복한다. 달별 데이터를 모두 합하면 일 년 전체의 시간별 데이터를 얻 을 수 있다.
TMY 데이터에 대한 엄밀한 표준은 없고, 사용자가 활용 용도에 맞게 데이터를 조정하여야 한다. 선택 기간에 대해 특별한 주의가 필요하다. 아래는 TMY 원 데이터의 사례로 호주 멜 버른에서의 1월 1일 데이터를 보여준다. 파일의 오른 편에 있는 코멘트는 측정과 데이터 형 식에 관한 기술이다.
TMY2 and TMY3
TMY데이터에일관성이없어서미국데이터에대해서1994년TMY2데이터로 (http://rredc.nrel.gov/solar/old_data/nsrdb/1961-1990/tmy2/), 그리고 다시 TMY3 데이터 로 (http://rredc.nrel.gov/solar/old_data/nsrdb/1991-2005/tmy3/) 2008년 개정했다.
1 1 1 0 0130 0 99007 MELBOURNE TMY: 75 71 75 73 76 78 1 1 2 0 0127 10 98040 78 72 78 70 69 68 1 1 3 0 0118 7 94040 1 1 4 0 0109 3 90041 ----------- 1 1 5 0 0100 0 86001 PARAMETERS: 1 1 6 33106117 3 96141 ----------- 1 1 7110260133 7106140 MONTH 1 1 8186311150 10115140 DAY 1 1 9257342183 7133140 HOUR 1 110317351217 3151140 HORIZONTAL GLOBAL IRRADIATION, MJ*100/HOUR 1 111356353250 0167000 SUN TRACKING BEAM IRRADIATION, MJ*100/HOUR 1 112381357272 14166120 AMBIENT TEMPERATURE, DEG.C*10 1 113387362293 27165120 WIND SPEED, M/S*10 1 114365359315 41164120 WET BULB TEMPERATURE, DEG.C*10 1 115324355314 43164130 WIND DIRECTION, COMPASS POINTS 1 116267348314 45163130 CLOUD COVER, OCTAS 1 117198336313 46162140 -------- 1 118120277307 38162140 FORMAT : 1 119 44147300 29160150 -------- 1 120 2 12294 21159150 1X,3I2,5I3,I2,I1 1 121 0 0274 26154150 1 122 0 0253 31148160 1 123 0 0233 36143160 1 124 0 0235 36142160
위 데이터의 내용을 좀 더 이해하기 쉽게 포맷한 것은 아래와 같다.
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Irradiation x100MJ/h/m2 |
Irradiation x100MJ/h/m2 |
(x10°C) |
Speed (x10 m/s) |
Temp (x10°C) |
Direction |
Cover |
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TMY 데이터는 매우 다양한 기상 분야에 활용되기 때문에 많은 기상요소들을 포함하지만 태 양광용으로는 많은 기상요소들이 필요 없다. 여러 기상요소들 중에서 항상 시간과 일조량 (irradiation) 수치만 이용된다. 그러나 좀 더 개선된 모델은 온도와 풍속도 이용한다.
- Month는 연 중의 달로서, January = 1, December = 12.
- Day 특정 달 중의 날의 수이다. 모든 달들이 같은 값을 가지지 않는다.
- Hour는 24시간으로서의 하루의 시간으로, 위 테이블은 하루 전체를 커버한다. 데이터는 시간의 평균으로, 각 데이터의 30분전부터 30분 후까지 커버한다. 그래서 테이블의 첫 번째 열은 1월 1일이고 12:30am 에서 1:30am을 커버한다.
- 전체 일조량 Global Irradiation 은 시간 동안에 수평면에 조사되는 에너지의 양이다. 위 에 있는 x 100 MJ/hr/m2 단위를 태양광의 단위 kW/m2로 변환하기 위해서는 이를 360 - 59 - 으로 나눈다. 일조량이 가장 큰 때는 한낮(midday)이고, 저녁에는 0으로 떨어진다.
- 전체 일조량 Direct Beam Irradiation 은 태양광선에 수직한 면에 조사되는 일조량이나 산란(diffuse) 복사는 포함하지 않는다. 추적식의 집광형 시스템은 오직 직달 일조량만 본다.
- 온도와 풍속 Temperature and Wind Speed 는 시간에 대해 평균한 것으로, 곱하기 10 으로 표시되어 있다.
- Wet Bulb Temperature 는 축축한 심지로 둘러싸인 습구 온도계가 나타내는 온도 이다. WBT는 증발 양 즉 습도에 따라 dry bulb 온도와는 다르다. 이런 자세한 내용은 일반적으로 태양광용으로 사용되지 않는다.
- Wind Direction 은 바람이 불어오는 풍향이다. 북쪽은 00, 동쪽은 04 등이다. 일반적으로 이 역시 태양광용으로는 사용되지 않는다.
- Cloud Cover 는 하늘을 커버하는 구름의 비율을 시각적으로 추정한 것이다. 8 단계로 구 분하여 구름이 없으면 0, 완전히 구름으로 덮여 있으면 8이다. 일반적으로 이 역시 태양 광용으로는 사용되지 않는다.
태양광에서 흔히 요구되는 또 다른 단위는 산란복사(diffuse radiation)의 양이다. 수평면에 조사되는 분산일조량(diffuse irradiation : Dh)은 아래 식과 같이 전체 일조량(global irradiation : Gh), 직달 복사(direct beam tracking radiation : It), 고도(el)로부터 계산할 수 있다.
하늘에서의 분산복사는 균일하게 분포되어 있지 않다. 예를 들어 태양 바로 주변의 지역 (circumsolar)은 하늘의 여타 지역에 비해 상당히 더 밝다. 가장 널리 이용되는 모델이 Perez 모델인데, 이는 하늘을 태양 주변 지역(circumsolar) 부분, 수평(horizon) 부분과 나 머지 하늘로 구분한다. 이들 영역의 크기와 상대적 세기는 측정한 복사에 최대한 가깝도록 조정하다. 1
- 1. , “Modeling daylight availability and irradiance components from direct and global irradiance”, Solar Energy, vol 44, pp 271 - 289, 1990.
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