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1958년 3월 17일, 미국의 두 번째 위성인 뱅가드 1호(Vanguard I)는 탑재된 송신기에 전력을 공급하기 위해 화학 배터리와 광전지를 장착하고 우주로 날아갔습니다. 미군 측에서 많은 망설임 끝에 한스 지글러(Hans Ziegler, 1911-1999)는 태양전지를 이용한 에너지 공급이 배터리를 사용하는 것보다 더 오랫동안 송신기의 작동을 보장할 것이라는 자신의 생각으로 승리할 수 있었습니다. 군의 기대와는 달리, 기지국의 신호는 신호 활동이 중단되기 전인 1964년 5월까지 수신될 수 있었습니다.

이 작은 위성과 관련된 과학자들의 성공은 이전에는 거의 알려지지 않았고 무엇보다도 매우 값비싼 태양전지를 최초로 합리적으로 사용할 수 있는 토대를 마련했습니다. 수년 동안 태양 전지는 주로 우주 여행 목적으로 개발되었습니다. 태양에서 화성까지의 거리까지 위성 및 우주 탐사선을 위한 이상적인 전원 공급 장치임이 입증되었기 때문입니다. 배터리 작동에 비해 우주선의 긴 서비스 수명은 킬로와트시당 태양전지의 여전히 높은 가격보다 훨씬 컸습니다. 게다가 태양전지는 방사성 동위원소 발전기보다 저렴하고 위험도가 낮아 유사하게 긴 작동 시간을 허용합니다. 대부분의 우주선에는 에너지를 공급하기 위한 태양전지가 장착되어 있습니다.

2008년에 효율성이 향상된 태양전지는 각각 약 150와트의 전송 전력을 갖춘 30개 이상의 트랜스폰더가 있는 통신 위성에 수 킬로와트의 전력을 제공하거나 우주 탐사선의 이온 엔진에 구동 에너지를 제공하기도 했습니다. 2011년 8월에 발사된 Juno 우주 탐사선은 목성 주위 궤도에서 처음으로 매우 효율적이고 방사선에 강한 태양 전지로부터 에너지를 끌어옵니다. 전 세계적으로 사용되는 약 1,000개의 위성 중 거의 모두가 태양광 발전에서 전력을 얻습니다. 우주에서는 평방미터당 220와트의 출력이 달성됩니다.

출처: 태양광발전의 역사

태양광발전 – 독일에 설치된 전력 – 이미지: Xpert.Digital

독일의 모든 그리드 연결형 태양광 발전 시스템의 누적 전기 출력은 2020년 약 54기가와트 피크였습니다. 바이에른은 설치 용량이 가장 많은 연방 주이며, 바덴-뷔르템베르크와 노르트라인베스트팔렌이 그 뒤를 따릅니다. 브레멘, 함부르크, 베를린 등의 도시 국가는 광전지 시스템의 명목 출력이 가장 낮습니다.

태양광 발전

태양 전지를 사용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것은 광전지 시스템을 통한 전기 생성을 의미합니다. 독일에서는 태양광 발전 시스템의 설치 용량이 점점 더 증가하고 있습니다. 이러한 발전은 전 세계적으로도 볼 수 있습니다. 전 세계 총 설치 용량의 약 4분의 1이 중국에 있습니다. 그 뒤를 이어 미국, 일본, 독일이 뒤를 따르는데, 이들 국가의 태양광 발전 용량은 상대적으로 훨씬 적습니다.

재생 에너지

예를 들어 태양광 발전 시스템 외에도 수력 발전도 재생 가능 에너지원입니다. 화석 연료와 달리 재생 가능합니다. 풍력 에너지는 독일에서 특히 중요합니다. 유럽의 비교에서도 풍력 에너지의 발전량은 이 나라에서 가장 높습니다. 영국과 스페인이 멀리서 따라오고 있다.

2000년부터 2020년까지 독일의 태양광 발전 시스템 설치 용량(누적)

• 2000년: 114메가와트
• 2001년: 176메가와트
• 2002년: 296메가와트
• 2003년: 435메가와트
• 2004년: 1,105메가와트
• 2005년: 2,056메가와트
• 2006년: 2,899메가와트
• 2007년: 4,170메가와트
• 2008년: 6,120메가와트
• 2009년: 10,566메가와트
• 2010년: 18,006메가와트
• 2011년: 25,916메가와트
• 2012년: 34,077메가와트
• 2013년: 36,710메가와트
• 2014년: 37,900메가와트
• 2015년: 39,224메가와트
• 2016년: 40,679메가와트
• 2017년: 42,293메가와트
• 2018년: 45,158메가와트
• 2019년: 49,047메가와트
• 2020년: 53,848메가와트

태양광 발전 – 독일 전력 생산 점유율 – 이미지: Xpert.Digital

2020년에는 생산된 전기의 9%가 태양광 발전을 통해 생산되었습니다. 광전지 시스템의 사용은 수년에 걸쳐 점점 더 중요해졌습니다. 재생에너지원으로서 태양의 비중은 2003년 이후 지속적으로 증가해 왔다.

햇빛을 에너지원으로

에너지원으로서 태양의 장점은 무제한으로, 무료로 사용할 수 있다는 것입니다. 사람들은 또한 이를 활용하여 태양전지를 사용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환합니다. 총 발전량에서 태양광 발전이 차지하는 비중이 증가하는 것은 무엇보다도 시스템 비용이 낮아지고 재생 가능 에너지 사용에 대한 인식이 높아지는 것으로 설명할 수 있습니다.

재생 가능 에너지원

독일 전력 생산에서 원자력과 석탄의 비중이 감소하는 반면, 모든 재생에너지원의 비중은 동시에 증가하고 있습니다. 태양광 시스템을 사용하는 것 외에도 물, 풍력, 바이오매스, 지열 에너지 등 재생 에너지원을 통해 전기도 생성됩니다. 육상 풍력 터빈은 독일에서 가장 많은 양의 재생 가능 에너지를 생산합니다.

2002년부터 2020년까지 독일의 총 발전량에서 태양광발전이 차지하는 비중

• 2002년: 0(%)
• 2003년: 0.1%
• 2004년: 0.1%
• 2005년: 0.2%
• 2006년: 0.3%
• 2007년: 0.5%
• 2008년: 0.7%
• 2009년: 1.1%
• 2010년: 1.8%
• 2011년: 3.2%
• 2012년: 4.2%
• 2013년: 4.9%
• 2014년: 5.7%
• 2015년: 6%
• 2016년: 5.9%
• 2017년: 6%
• 2018년: 6.9%
• 2019년: 7.5%
• 2020년: 8.9%

재생 가능 에너지 – 에너지원별 전력 생산 분배 – 이미지: Xpert.Digital

2020년 육상 풍력 발전의 비중은 독일 재생 에너지원의 총 발전량의 42%였습니다. 기존 에너지원을 포함한 모든 에너지원을 기준으로 2020년 총 발전량에 대한 육상 풍력 에너지의 기여도는 약 19%였습니다.

신재생에너지 발전

석탄, 원자력 등 화석연료와 달리 재생에너지원은 재생이 가능하다. 현재 독일 전체 전기의 거의 절반을 생산하고 있습니다. 재생에너지를 통한 전력 생산량은 지난 거의 30년 동안 지속적으로 증가해 왔습니다. 전국적으로 비교하면 메클렌부르크-서부 포메라니아, 슐레스비히-홀슈타인, 튀링겐은 총 발전량에서 재생 에너지 비중이 가장 높은 연방 주에 속합니다.

독일의 풍력 에너지

풍력 에너지와 관련해 독일은 2019년 중국, 미국과 함께 설치된 풍력 터빈 출력 측면에서 세계에서 가장 중요한 국가 중 하나였습니다. 풍력 에너지로 생산되는 전기의 양은 최근 몇 년 동안 육상과 해상 모두에서 크게 증가했습니다. 동시에 해상 및 육상 풍력 터빈의 수가 눈에 띄게 증가했습니다.

2020년 독일의 재생에너지 발전량을 에너지원별로 분포

• 육상 풍력: 42%
• 광전지: 20%
• 바이오매스: 18%
• 해상 풍력: 11%
• 수력*: 7%
• 가정용 쓰레기**: 2%

* 하천 하천 및 저장 발전소의 발전과 양수 발전소의 자연 유입을 통한 발전.
** 가정 쓰레기의 생물학적 부분에서만 생산됩니다(약 50%). 통계의 이해를 돕기 위해 값을 백분율로 변환하고 원래 소스와 비교하여 반올림했습니다.