태양광발전소의 수명
1. 태양광 모듈은 돌로 만든다
지금은 지구가 둥글다는 것만큼 당연한 것 같지만, 광물에 빛을 비추면 전기가 생산된다는 사실은 지금으로부터 약 180년 전인 1839년에는 당연한 것이 아니었습니다. 프랑스 물리학자 집안에서 태어난 ‘에드몽 베크렐’은 19살에 아버지의 실험실에서 세계 최초로 광물에 빛을 비추면 빛에너지가 전기에너지로 변환된다는 것을 발견했습니다. 에드몽은 본인의 발견이 태양광 발전의 개막을 알리는 발견일 줄은 상상도 못했을 것 같습니다.
다양한 광물과 다양한 촉매를 이용하여 전기를 생산해보려는 시도 끝에 오랜 시간이 흘러 1954년에 미국 Bell 연구소에서 현재에 태양광 모듈의 표준이 되는 실리콘을 이용한 태양광 모듈 개발에 성공했습니다. 다른 광물을 이용하는 모듈도 있긴 하지만, ‘실리콘’을 원재료로 하는 태양광 모듈이 최근 가장 보편적인 모듈이 되었습니다. 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 전환매체인 ‘태양광 모듈’의 원재료는 폴리실리콘이고, 폴리실리콘은 석영(SiO2)을 이용해서 만듭니다. 석영이라는 하얀 ‘돌’은 학창 시절에 교과서에서 한 번씩 보신 적이 있을 것 같습니다. 좀 단순하게 말하자면 태양광 모듈은 석영을 원재료로 만들어지니까 태양광 모듈은 빛을 받으면 전기를 생산하는 ‘돌’이라고도 생각할 수도 있을 것 같습니다.
2. 태양광모듈이 늙는 열화현상
이런 신기한 돌로 만들어진 태양광 발전소의 수명은 얼마나 될까요? 태양광 발전소의 모듈은 돌로 만들었으니 수명은 반영구적이라고 할 수 있습니다. 하지만, 물, 자외선, 혹서기, 혹한기 등 풍화작용에 노출되면서 바위가 조금씩 닳듯이 태양광 모듈도 닳게 되고 태양광 모듈 내의 화학적 배열이 달라지면서 그 성능이 미세하게 떨어지게 됩니다. 이러한 현상을 열화(못할 열 劣, 될 화 化, Degradation)현상이라고 합니다. 태양광 모듈의 4대 구성품은 겉표면의 단단한 ‘강화유리’, 석영으로 만든 태양광 ‘셀(Cell)’, 그리고 셀을 감싸는 특수 포장지인 ‘봉합재(encapsulants)’ 그리고 전기를 절연해주고 외부 충격으로부터 셀을 보호해주는 ‘백 시트(back sheet)’인데, 이들이 닳는 속도가 곧 열화율이라고 볼 수 있습니다.
3. 태양광모듈 보증제도
이러한 열화 현상은 태양광발전소의 수명과 직결이 됩니다. 햇볕이 아무리 쨍쨍하더라도 열화 현상으로 인해 공장출하 시의 출력효율보다 현저하게 출력효율이 떨어진다면 예측한 경제성이 나오지 않아 투자비 회수가 늦어지게 됩니다. 다만, 다행인 것은 다수의 태양광 모듈 제조사들이 10년~12년까지 출력효율을 90%로 보증해주고 25년~30년까지 출력효율을 80%까지 보증을 해주고 있습니다. 보증기간 내에는 열화현상으로 출력효율이 감소하더라도 태양광 모듈 제조사가 보증한 비율 이하로는 내려갈 일이 없겠지요.
4. 원금회수 뒤에도 계속 생산은 가능
보증 기간 이후에도 다른 주요한 장치인 인버터에 문제만 없다면 여전히 전력 생산이 가능합니다. 국가, 제도, 금융조건마다 천차만별이겠지만 태양광 발전소의 원금회수기간은 8년~15년 수준인 데 그 이후에는 운영비를 상회하는 수준으로 전력이 생산 및 판매가 된다면 이익이라고 볼 수 있으니 계속 전력을 생산해서 판매하겠지요.
5. 발전소 리파워링?
30년~40년 전에 건설한 석탄발전소가 지금도 가동되지만 더 효율이 좋고 투자비가 낮은 석탄발전소로 교체되는 것처럼, 지금 건설되는 태양광 발전소도 30년~40년 뒤에는 여전히 발전이 가능하지만 더 효율이 좋고 투자비가 낮은 태양광 모듈로 교체될 수 있을 것 같습니다. 그 시점에는 본전을 회수한 뒤이고 태양광 모듈 가격은 지금보다 더 저렴해지고 송전선, 토지 허가 등을 새로 받을 필요가 없으니 태양광 모듈 교체를 통해 다시 경제성 향상이 가능하겠습니다. 이를 발전소 리파워링(Repowering) 이라고 합니다.
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