모듈열화 세정 건축물 및 노지 모듈 설치를 할 시에 하절기 열화, 세정, 강설 시 대책 수립

[트라이]

신재생에너지 공급의무화 제도(RPS) 중에 특히 태양광발전사업(태양에너지)에 관심을 갖고 발전소를 준공 후에 상업발전을 하면서 태양광 모듈의 과열로 인한 열화로 효율 및 출력 저하, 오염 시 세정, 적설로 인한 발전소 출력 저하에 관하여 설명과 대책을 간단히 알아 보도록 하겠습니다

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▣ 태양광발전을 할 시에 태양광모듈의 출력(효율)저하의 원인은 대략 3가지(과열, 오염, 적설)로 볼 수가 있습니다.

1.과열(출력저하 년간 약 5%에서부터 최대15%이상까지)로 인하여 상당한 효율이 낮아집니다.

폴리 실리콘 계열의 태양전지(셀)은 표면온도가 1℃가 상승을 할 시에 대략 0.3~0.5%의 출력이 감소를 합니다.

※태양광모듈은 25℃를 기준으로 1000W/㎡의 효율 성능 표시를 합니다.

특히 하절기 6월~8월(9월초)달까지 모듈 표면 온도가 60~90℃까지 상승하기 때문에 고온으로 인한 태양광모듈(셀) 열화 현상이 일어납니다(통상60℃ 전후 발생).

열화 현상은 모듈의 효율이 급격하게 아니면 서서히 일어나게 됨으로서 자연적인 수명 저하(년간 0.8~1%) 보다도 더 일어나게 되어서 위의 출력 저하 현상이 지속적으로 일어나게 되어서 상당한 심적 경제적 손실이 발생합니다.

 그래서 여름 보다는 봄과 가을에 발전 효율(출력)이 최대치에 이릅니다.

또한 동절기에는 태양광 모듈의 온도가 대략 15~30℃ 정도이니 해가 뜨고 있는 (일조)시간은 하절기 보다는 줄어들지만 효율은 하절기보다 더 증대합니다(일조시간 미 고려).

가) 과열로 인한 열화가 발생하여서 태양광 모듈이 비가역적인 성능저하가 발생함.

통상 태양광모듈의 제조사에서 태양광모듈의 효율 성능 보장을 할 시에 90%까지 10~12년 그리고 80% 효율 보증을 20~25년까지 합니다.

위 근거를 통하여 1년에 약 0.8~1%의 효율 감소가 자연스럽게 일어나지만 태양광모듈의 과열로 인한 열화 현상이 발생하면 자연적인 현상보다 1~2% 더 효율감소가 올 수가 있습니다.

나) 열화(aging)에 의한 모듈 효율 저하에 대한 각 나라의 논문에도 게재가 된 사항입니다.

특히 한국의 태양광에너지학회 2010년에 발표한 자료에 의하면 태양광발전소의 출력저하가 4.8~14% 정도까지 이르렀다고 합니다.

※ 특히 건축물(버섯재배사 포함)지붕위에 설치를 할 시에 지붕 전면적(남사면)에 전부 태양광 모듈을 설치(부착)하여서 최대한의 발전소 용량을 높이고저 하는 발전사업자의 욕심(실제로는 위 현상을 몰라서)과 그리고 시공 전문기업도 조금이라도 더 설치를 하겠다는 쌍방의 이해관계의 의지가 맞아 떨어진 결과라고 봅니다.

지붕의 복사열이 상당히 많이 올라 갑니다. 자연에 의한 통풍이 되게 설치하여서 태양광모듈의 과열과 열화를 최대한 줄여 주어야 합니다.

2. 오염으로서 황사, 비산먼지, 조류분비물(변), 대기의 오염물질 등으로 장기간 세척을 안하고 방치하여 두시면 태양광 모듈은 출력 저하가 연평균 최대 9%까지 이른다고 합니다

과열의 모듈을 식히면서 아울러서 세정까지 한꺼번에 해야 만이 가장 경제적이고 효율적인 방법이라고 할 수가 있습니다.

3. 적설입니다. 동해안(거진,속초,강릉,동해,삼척) 서해안(전남북,충남), 강원 및 경북 그리고 전남북내룩지방에는 다른 지역에 비하여 눈이 많이 옵니다(강설지역 분류). 또한 구조물(모듈 포함)에 많은 하중(설압)이 일어나서 수명에도 영향을 끼칩니다.

연 평균 강설일이 30일내외, 적설일 25~27일, 결빙일 100~120일이 됩니다.

자연 상태로 해가 떠서 모듈에 비추어서 녹을 때까지 기다리면 특히 적설상태가 많거나 긴 시간일 경우에 동절기에 출력 저하가 일어 납니다. 어레이(모듈)에 일부분만 적설이 되어도 음영으로 전체적인 출력저하가 옵니다(직렬 전기결선이기 때문임).

▣ 지붕의 태양광발전소 설치 시에 태양광모듈의 과열과 열화 그리고 오염 및 적설 시 대책(부지 땅에 설치한 것도 함께 적용함)

 1. 건물의 복사열로서 더 추가적으로 과열현상이 일어남

    (대책 수립과 잇점)

      가) 지붕의 남사면에 전면적에 모듈을 덮지를 말고 경사고정형(인삼밭 형태)으로 간격을 두어서 통풍이 일어나고 아울러서 복사열도 줄일 수가 있도록 해야 합니다(단, 강설 지역은 눈의 자연 흐름을 방해하는 단점이 있으나 구조물을 높이면 눈이 흘러내려빠짐).

나) 유지보수를 할 시에도 유리합니다. 적설 시에 구조물의 앞 뒤 간격이 적당히 있어서 제설작업도 용이하고요(지붕에 전면적에 모듈을 깔게 되면 사람이 올라가서 제설작업이 불가합다. 그런 경우에 적설로(혹한기와 겹쳐서)인한 발전양이 많이 떨어져서 금전적 손실과 건물에 악영향을 미칩니다).

다) 물을 분사를 할 적에도 공간 활용이 용이하고 세정작업까 완벽하게 이루어 집니다.

라) 물을 적절하게 사용하고 절약이 가능하면 구조물에 많은 물량이 스며 들지 아니하여서 수명기대 효과도 발생합니다.

마) 과열방지와 세정으로 인하여 발전출력량 기준으로 평균 15~19%의 출력향상(발전소 용량이 클수록 더 나음)이 일어나서 수도물이나 공업용수의 비용과 모터 사용에 대한 일반용(영업)과 산업용 전기를 사용하여서 들어 간 비용을 상쇄하고도 이익이 남게 됩니다.

영업 및 산업용 전기 평균 단가 60~100원/KW당 하여도 태양광발전소 지붕 매전의 단가가 가중치를 고려하면 대략 300~400원대/KW(건축물 가중치 포함)는 되니 이득입니다. 물 값을 제외해도 말입니다.

(불리하거나 주의할 점)

     가) 세정 시에 일반적인 단순 살수를 하여서는 효과를 보기가 제한적입니다. 물 소모량이 많고요 특히 수도물이나 공업용수를 사용을 할 적에 비용계산도 해 보아야합니다.

그리고 세정효과가 적습니다.

동절기에 세정작업으로 등 미 사용 시에는 동파가 안 되도록 관리를 잘 해야 합니다.

나) 물을 뿌리고 나면 가능하면 낙수물을 회수할 수가 있는 장치를 하여서 오수가 발생하지 아니하게 하여야 합니다. 다) 지하수이든 수도물이든 간에 물의 성분 분석을 하여서 특히 석회질이 우리나라에 많기 때문에 모듈 표면에 오히려 달라붙어서 세정이 아니라 제2의 오염을 일으키게 되어서 즉 물때로 인하여 역효과가 발생합니다. 매우 중요합니다. 일거양득이 아니라 일거양손(損)이 됩니다. 라) 단순 살수 방식이 아니라 능동적으로 고압분사(입자비산, 혹은 마이크로채널, lmpinging jet)방식인 적극적인 방식이 필요합니다.

유지보수를 하여 주는 업체를 이용하는 것도 한 방편입니다. 지붕에는 구조물에 고압분사 방식 시스템을 부착형으로 설치를 하여서 하절기에 적극적으로 대처를 하는 것도 좋습니다.

그리고 부지 땅에 설치한 단축과 특히 양축추적식 트랙커에도 유용하게 활용이 가능합니다.

이와 같이 볼 적에 유지보수가 얼마나 중요한지 알게 됩니다. 이러한 업체를 만나고 또한 한가지 더 모니터링을 정보화 해서 수시로 스마트폰이나 인터넷으로 발전소의 전체 상황을 알게 된다면 더 능동적으로 대처가 가능할 겁니다.

※ 가능하면 단지화로 된 부지를 매수하고 발전소를 설치를 하여서 유지보수를 해당 시공사에서 끝까지 책임을 지고하도록 하는 게 최선이라고 봅니다.

당사에서도 단지화해서 부지분양 및 발전소를 설치를 하고 있습니다. 문의 바랍니다.

더 다른 내용들은 문의 바랍니다. 지면 상 한계로 위 내용으로 갈음합니다.

감사합니다.

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