[태양광상식] 햇빛이 가장 강한 여름, 태양광 발전효율은 왜 봄보다 낮을까?

[낙장불입]

안녕하세요!

공장·창고 지붕에 햇빛 수익을 더하고

쓰지 못하는 토지에 현실적인 수익을 만들어 내는

제일테크 대구지사

‘빡빡이의 빛나는 태양광’ 입니다

오늘은 태양광발전사업을 새로 시작하신 발전사업자분들께서,

이제 여름이면 일조시간 길어서 발전시간이 늘어나기에,

이번달은 발전대금이 넉넉하게 들어올거라 기대하고 있었는데,

모니터링을 해보면, 생각보다 발전시간이 높지 않다는 것을 보고,

고장이 아니냐며 문의해 오시는 분들이 계십니다

그래서 왜? 여름에 발전효율이 떨어지는지에 대해 개인적으로 알고있는 범위에서

설명드려볼까 합니다

일조시간이 가장 긴 여름, 태양광 발전효율은 왜 떨어질까?

태양광발전이라고 하면 대부분 햇빛이 강하고 낮이 긴 여름에 가장 발전이 잘될 것이라고 생각합니다.

실제로 여름은 태양고도가 높고 일조시간도 길기 때문에 태양광발전에 유리한 요소가 많은 계절입니다.

그런데 실제 태양광발전소를 운영하다 보면 조금 의외의 현상을 확인할 수 있습니다.

한여름의 맑은 날보다 봄이나 가을의 맑은 날에 태양광 모듈의 순간 발전효율이

더 높게 나타나는 경우가 많습니다.

왜 이런 현상이 발생할까요?

오늘은 태양광패널의 온도와 발전효율의 관계,

그리고 계절에 따라 발전량이 달라지는 이유를 알아보겠습니다.

🎯 햇빛이 강하다고 무조건 발전효율이 높은 것은 아닙니다

태양광발전은 태양의 빛을 이용해 전기를 생산합니다.

따라서 기본적으로 일사량이 많으면 발전에 유리합니다.

하지만 태양광 모듈에는 또 하나 중요한 특성이 있습니다.

바로 온도가 올라갈수록 발전효율이 떨어진다는 것입니다.

태양광 모듈의 정격출력은 일반적으로 표준시험조건(STC)의 셀 온도 25℃를 기준으로 표시됩니다.

그러나 실제 발전소에서 태양광 모듈이 항상 25℃로 유지되는 것은 아닙니다.

특히 한여름에는 외부 기온 자체가 30~35℃ 이상 올라가고,

태양광 모듈이 강한 햇빛을 직접 받으면서 모듈 셀 온도가 50~70℃ 수준까지 상승할 수 있습니다.

이렇게 모듈의 온도가 올라가면 전압이 낮아지면서 실제 출력도 감소하게 됩니다.

👉 모듈 온도가 올라가면 출력은 얼마나 떨어질까?

태양광 모듈의 사양서를 보면 출력 온도계수라는 항목이 있습니다.

제품에 따라 차이가 있지만 일반적인 결정질 실리콘 모듈의 출력 온도계수는

대략 -0.3~-0.4%/℃ 수준에서 형성됩니다.

예를 들어 출력 온도계수를 -0.35%/℃라고 가정해 보겠습니다.

표준시험조건인 셀 온도 25℃와 비교해 여름철 모듈 셀 온도가 60℃까지 상승했다면

온도 차이는 35℃입니다.

✔ 35℃ × 0.35% = 약 12.25%

단순 계산으로 보면 온도조건만으로 정격조건 대비

약 12% 수준의 출력 저하 요인이 발생할 수 있다는 의미입니다.

물론 실제 발전량은 일사량, 풍속, 모듈 설치조건, 인버터 효율 등 다양한 요소의 영향을 받기 때문에

이 계산만으로 실제 발전량을 판단할 수는 없습니다.

하지만 여름철 높은 온도가 태양광발전효율을 떨어뜨리는 중요한 원인이라는 점은 분명합니다.

🎯 계절별 태양광 발전효율은?

👉 여름철 태양광 - 일조시간은 길지만 모듈에게는 뜨거운 계절

여름은 태양광발전에 장점이 많은 계절입니다.

태양고도가 높고 낮이 길며 맑은 날에는 강한 일사량을 확보할 수 있습니다.

하지만 동시에 단점도 있습니다.

높은 외부기온과 강한 일사로 태양광 모듈의 온도가 크게 상승하기 때문입니다.

쉽게 표현하면 태양광발전은

✔ 햇빛은 강할수록 좋지만, 패널은 너무 뜨겁지 않은 것이 좋습니다.

그래서 일조시간만 놓고 보면 여름이 가장 유리해 보이지만,

모듈의 발전효율까지 고려하면 반드시 여름이 가장 좋은 계절이라고 할 수는 없습니다.

👉 봄철 태양광 - 발전조건이 좋은 이유

태양광발전소에서 특히 좋은 발전조건이 만들어지는 시기는 봄철의 맑고 선선한 날입니다.

봄에는 겨울보다 일조시간이 길어지고 태양고도 역시 높아집니다.

동시에 한여름과 비교하면 외부기온이 상당히 낮습니다.

예를 들어 외부기온이 15~20℃ 수준인데 강한 햇빛이 비치는 날이라면

충분한 일사량을 확보하면서도 모듈 온도가 여름만큼 높아지지 않습니다.

결국,

✔ 충분한 일사량 + 긴 일조시간 + 상대적으로 낮은 모듈온도

라는 조건이 만들어집니다.

이 때문에 봄철 맑은 날에는 태양광발전소의 순간출력이 상당히 높게 나타나는 경우가 있습니다.

👉 여름 발전량 - 발전효율이 낮다고 발전량까지 반드시 적은 것은 아닙니다

여기서 한 가지 구분해야 할 부분이 있습니다.

바로 발전효율과 총 발전량은 같은 의미가 아니라는 것입니다.

여름에는 높은 온도로 인해 모듈의 발전효율이 떨어질 수 있습니다.

하지만 여름은 낮이 길고 태양고도가 높으며 일사량이 풍부합니다.

따라서 날씨가 좋다면 온도로 인한 효율 저하에도 불구하고

하루 전체 발전량은 충분히 높게 나타날 수 있습니다.

반대로 여름철 장마가 시작되면 상황이 달라집니다.

구름과 비가 계속되면서 일사량 자체가 크게 감소하기 때문에 발전량도 함께 감소합니다.

결국 여름철 발전량은 단순히 기온 하나만 가지고 판단하기 어렵습니다.

일사량, 일조시간, 모듈온도, 구름, 강수량, 풍속 등의 조건이 복합적으로 작용합니다.

👉 겨울철 태양광 - 추운 날에도 발전이 잘되는 이유

그렇다면 겨울은 어떨까요?

태양광 모듈의 온도조건만 보면 겨울은 상당히 유리합니다.

외부기온이 낮기 때문에 모듈의 온도상승이 제한되고,

맑고 추운 날에는 순간 발전효율이 상당히 좋아질 수 있습니다.

하지만 겨울에는 다른 문제가 있습니다.

✔ 낮이 짧고 태양고도가 낮습니다.

결국 하루 동안 발전할 수 있는 시간이 여름보다 짧기 때문에

모듈 효율이 좋더라도 하루 전체 발전량에서는 불리할 수 있습니다.

지역에 따라 눈이 쌓이면 모듈을 가리면서 발전량이 크게 감소할 수도 있습니다.

👉 계절별 발전효율 - 태양광발전 조건을 비교하면?

구분	봄	여름	가을	겨울
일조시간	증가	매우 김	감소	짧음
일사량	높음	매우 높음	양호	상대적으로 낮음
모듈 온도	적정	매우 높음	적정	낮음
온도에 따른 효율	매우 유리	불리	유리	매우 유리
주요 변수	미세먼지·황사	고온·장마	태풍·기상변화	짧은 일조·적설
종합적인 특징	발전조건 우수	일사량은 많지만 고온 영향	발전조건 우수	효율은 좋지만 발전시간 부족

결국 태양광발전에서 중요한 것은 단순히 얼마나 더운가가 아니라

얼마나 많은 햇빛을 받으면서 모듈의 온도를 적절하게 유지할 수 있는가입니다.

🎯 발전효율에 영향을 주는 다른 요인

👉 패널 하부 통풍도 중요한 이유

이러한 온도 특성은 태양광발전소 설계에서도 고려할 필요가 있습니다.

특히 공장지붕태양광은 모듈과 지붕 사이의 공간과 통풍조건이 중요합니다.

태양광 모듈 하부의 공기 흐름이 원활하면 자연적인 방열에 도움이 되고,

여름철 과도한 모듈 온도상승을 줄이는 데도 유리합니다.

따라서 지붕태양광을 설계할 때는 단순히 지붕에 최대한 많은 모듈을 배치하는 것만을 목표로 하기보다는

구조안전성, 유지관리, 음영, 통풍조건 등을 종합적으로 고려하는 것이 필요합니다.

토지태양광 역시 모듈 배치와 구조물 높이, 모듈 간 간격 등을 함께 검토해야 합니다.

👉 일조시간 하나만으로 판단하면 안 됩니다

태양광발전사업을 검토하면서 흔히 하는 오해 중 하나가

✔ "햇빛이 가장 강한 여름이니까 여름에 발전효율도 가장 좋겠지"

라는 생각입니다.

하지만 실제 태양광발전은 그렇게 단순하지 않습니다.

발전량을 결정하는 주요 조건에는 다음과 같은 요소들이 있습니다.

✔ 일사량과 일조시간

✔ 태양광 모듈의 셀 온도

✔ 모듈 방향과 설치각도

✔ 주변 건축물·산·수목에 의한 음영

✔ 구름과 강수량

✔ 모듈 오염과 적설

✔ 인버터와 전기설비의 효율

✔ 계통제약 및 출력제어 여부

따라서 태양광발전사업의 사업성을 검토할 때도

특정 계절이나 특정 날짜의 발전량을 기준으로 판단하기보다는

해당 지역의 장기적인 일사조건과 예상 연간발전량을 기준으로 검토하는 것이 적절합니다.

🎯 마무리하며...

✔ 태양광은 햇빛은 강하고 패널은 시원할수록 유리합니다

태양광은 여름에만 발전하는 설비가 아닙니다.

오히려 태양광 모듈 자체의 특성을 생각하면

강한 햇빛과 낮은 모듈온도가 동시에 확보되는 조건이 가장 이상적입니다.

그래서 일조시간이 가장 긴 여름에도 높은 기온으로 모듈 셀 온도가 상승하면 발전효율이 떨어질 수 있고,

반대로 봄이나 가을의 맑고 선선한 날에는 높은 발전효율을 기대할 수 있습니다.

다만 여름철 발전효율 저하와 여름철 총 발전량 감소를 같은 의미로 이해해서는 안 됩니다.

여름은 온도로 인한 효율 손실이 발생하더라도 긴 일조시간과

높은 일사량으로 충분한 발전량을 확보할 수 있기 때문입니다.

결국 태양광발전사업의 수익성을 판단할 때 가장 중요한 것은 특정 계절의 순간적인 발전효율이 아니라

1년 동안 얼마나 안정적으로 전기를 생산할 수 있는지를 나타내는 연간 예상발전량입니다.

태양광발전사업을 검토한다면 설치용량만 계산하기보다

해당 부지의 일사조건, 음영, 모듈 방향, 설치각도, 구조물 조건과 계통연계 가능 여부까지

함께 검토하는 것이 중요합니다.

저희가 직접하지 않더라도,

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