태양광모듈(패널) 효율, 선정방법과 유지관리

[하이존]

태양광발전시스템의 중요한부분인 태양광 모듈과 태양광 패널의 차이점과 효율, 선정방법과 유지관리에 대해 알아보겠습니다.

태양광발전사업은 저금리시대에 안정적인 연금식 수익을 장기간 창출할 수 있고 유지관리도 간편하다는 점에서 노후 대책으로도 많은 호응을 받고 있습니다. 

태양광 발전사업의 수익을 높이기 위해서는 합리적인 가격에 품질이 우수한 제품을 선택하여 초기 비용은 낮추고 효과적인 관리를 통해 발전량은 최대한 높일 수 있도록 해야 합니다. 따라서 사업주께서는 시공에 사용되는 주요 기자재는 무엇이 있으며 각 제품에 따른 선택 및 관리 방법을 알아 두는 것이 좋습니다.

태양광 모듈은 태양 전지의 상호 연결이며 태양 전지의 상호 연결을 위한 모든 종류의 포장에 주어진 일반적인 이름입니다. 기술이나 패키지이에 관계없이 태양 전지의 상호 연결을 모듈 이라고 합니다.

그러나 태양광 패널이라는 용어는 일반적으로 직사각형의 단단한 포장재에 의해 캡슐화되어 있는 경우에 한정해서 사용됩니다. 대부분의 표준 결정 모듈은 태양광 패널이라고 부를 수 있습니다.

모든 태양광 패널은 태양광 모듈이지만 그 반대는 늘 사실이라고 할 수 없습니다. 즉, 태양광 모듈을 모두 태양광 패널이라 부를 수 없다는 것이지요. 유연한 라미네이트로 패키징 된 반막 실리콘 태양 전지는 태양광 모듈입니다. 이를 태양광 패널이라고 부르는 것은 정확한 명칭이 아닙니다. 대부분의 경우, 사용되는 상용 태양광 모듈은 태양광 패널로 사용되브로, 일반적으로는 태양광 모듈과 태양광 패널은 동의어로 여겨집니다.

태양광발전소의 대부분을 차지하는 태양광모듈은 반도체 소자의 광전지로서 햇빛을 전기로 변환시켜주는 기능을 하며 기초 원재료는 폴리실리콘, 잉곳, 웨이퍼, 셀, 모듈의 단계로 만들어집니다.

태양광 모듈은 단결정과 다결정 타입으로 나누어 졌으나 다결정에 비해 변환 효율이 우수하다는 점에서

단결정 모듈이 주로 쓰이고 있습니다.

지금은 양면 모듈의 보급이 보편화되고 있으며 양면 모듈은 단면 모듈에 비해 15% 이상 발전 효율이 높다는 장점을 가지고 있으나 단면 모듈 대비 가격이 비싸다는게 단점입니다. 그러므로 제품선택시 상황에 맞는 규모와 방법을 선택하여 결정하셔야 합니다.

태양광 모듈의 생산 기술력은 평준화가 되어 품질 자체는 크게 차이가 없지만 가격에서 중국산이 국내산을 크게 앞서고 있으며 국내산 태양광 모듈은 원자재를 대부분 수입에 의존하고 있어서 중국산 제품에 비해 가격이 높을 수 밖에 없습니다. 저가형 제품의 경우 불량 모듈에 대한 A/S 절차가 다소 까다롭고 수리 및 교체 역시 오래 걸릴 수 있어서 제품 선택시 신중히 결정을 내리는 것이 좋습니다.

표준일조강도에 대하여 알아보면 동일면적의 일정 조건하에서 어느 정도의 에너지 크기로 도달하는가 살펴보면, 가로1m세로1m의 면적에 태양빛이 일정 조건에서 내려 비칠때 1000W/㎡ 에 해당하는 빛이 도달하게 되는데 만약에 면적이 세로가 두배로 커져서 가로1m세로 2m 일때  2000W/㎡ 에  빛이 도달하게 됩니다. 표준일조강도라는 것은 동일면적에 빛에너지가 일정조건하에서 어느 정도의 에너지 크기로 도달하는가 에 대한 말입니다. 

태양광 모듈은 현재 태양광에너지가  가로1m세로 2m 로 제작이 되고 있습니다. 

가로1m세로 2m 일때  2000W/㎡ 에  빛이 들어오는 에너지는 2000W/㎡ 가 들어온다는 겁니다. 

그런데 가로1m세로2m 일때  2000W/㎡ 에 빛을 받아서 200W 전기를 생산할 경우  모듈의 효율은 10%가 되는 겁니다. 받은 에너지의 1/10을 전기에너지로 생산한다라는 말이 됩니다. 

동일 크기의 모듈은 항상 1m 세로 2m로 2000W/㎡ 의 빛에너지를 받아서 200W의 생산할 경우 모듈은 효율이 10%, 400W의 모듈은 효율이 20%의 효율이 되는 것입니다.

같은 400W라고 하더라도 모듈의 크기가 2배로 커진 400W라면 4㎡에 해당하는  4000W/㎡ 에 빛에너지가 들어오고 4000W/㎡를 받아서 400W에 전기에너지를 생산한다면 모듈은 그대로 10%의 효율을 유지하고 합니다.

모듈의 효율을 볼때는 단순히 W수만 보고 알수 있는 것 만은 아니고 크기의 변동이 있었는지 함께 보시거나 아니면 효율을 체크 하므로써 효율을 보시는 것이 맞습니다.

신제품이 출시 되더라도 800W의 모듈이 출시가 되면 크기가 켜졌다고해서 효율이 증가하는 것은 아닙니다. 

그러면 효율을 체크하는 이유는 예를 들어서 100kW 발전소를 분양 받는다고하면 효율이 높은 모듈을 설치한다고 하더라도 발전량은 동일합니다. 100kW 발전소를 설치한다는 것은 1시간에 빛이 내려쬐을때 100kW시에 에너지를 생산한다는 것은 변함이 없기때문입니다.  200W나400W로 준공해도 발전량은 동일하다. 즉 매출은 동일하다.

그러면 모듈의 효율이 높아진다는 것은 같은 100kW 발전소를 용량의 발전소를 설치할때 토지가 더 작게 들어간다는 차이점이 생기게 되는 것입니다. 600평의 토지를 가지고 있는 사업주가 200W의 모듈로 100kW 발전소를 설치한다면 600평 전체가 들어 가지만 400W의 모듈로 즉 효율이 2배가 되는 모듈로 100kW 발전소를 설치한다면 300평의 토지 밖에 안들어 간다는 점입니다. 그러면 같은 600평의 효율의 모듈로 설치를 했을때는 100kW만 설치할수 있지만 20%의 효율의 모듈로 600평의 토지에 설치한다면 200kW의 발전소를 설치할 수 있게 된다는 것입니다. 즉 모듈의 효율의 증가는 같은 100kW 발전소를 설치할때 면적의 감소를 일으킨다. 

결론으로,  모듈의 W수치가 높다고 꼭 효율이 높은 것은 아니다. 같은 크기에서 W수치가 높아져야 효율이 증가한다. 같은 수치라는 가정하에 200W모듈과 400W의 모듈은 효율이 2배가 차이가 나고 즉 발전소를 건설할때에 같은 용량의 발전소에서 면적을 절반으로 줄여주는 효과가 발생합니다.

같은 용량의 발전소라면 높은 모듈 효율에 상관없이 매출액은 동일하다.

효율이 높은 모듈을 쓰면 같은 면적의 토지에 더 큰 용량의 발전소를 지을 수 있다. 이때에 항상 이 부분이 좋지만은 안을수도 있다라는 부분에서 염두에 두셔야합니다. 여러분의 발전소를 지을때에 계획에 따라서 어떤 효율의 모듈을 쓸지를 결정하셔야 합니다. 고효율의 모듈을 쓰실경우 110kW 용량의 발전소를 지을수 있고 좀 낮은 효율의 모듈을 쓸 경우는 99kW의 발전소를 지을수 있다면 이것이 항상 고효율을 쓰는것이 유리하지않을수 있다는 부분을 염두에 두셔야합니다. 차라리 99kW의 발전소를 지으시고 1.2가중치를 받으시고 또는 100키로 미만의 입찰식 우선선정에 그런부분들을 생각할수 있고 오히려 더 효율적인 사업이 될수 있습니다. 효율이 낮다고 하면 그만큼 모듈 가격에서 가격세이브가 될수 있다는 요소가 있기 때문에 그렇고 또는 고효율을 써서 100키로를 지으시고 남은 면적에 다른 용도로 활용을 하실수도 있을것 입니다. 같은 발전소를 지으시더라도 효율적으로 토지를 이용하시거나 비용을 절약하셔서 발전소 운영을 효율적으로 하실수 있으니 신중을 기해서 결정하시기바랍니다.

태양광 모듈은 장기간 운영에 고장이 거의 없고 유지관리가 간편하지만 반드시 주의해야 할 사항이 있습니다. 

사업부지내의 음영, 그림자가 생기는지 여부에 대하여 반드시 알아 두시고 나무나 건물, 시설물 등으로 발생합니다. 개발행위허가를 진행하기 위해 가지치기나 벌목 등으로 규제가 강하게 적용이 되므로 부지 선정시 주의하시기바랍니다.

태양광 모듈은 제조상의 결함으로 파손이 되는 경우는 드물며 돌을 던지거나 공사현장의 낙하물 등으로 파손이 되는 경우가 발생됩니다. 파손 부위가 발견되면 빨리 수리 및 교체를 진행하여야 합니다.

태양광 모듈 구입시 여유분 모듈을 구입해야하며 태양광 모듈의 효율 보장은 제조사마다 차이가 있지만 보통 25년 동안 89% 이상 보장합니다. 최소 모듈 수명이 25년 이고 점점 태양광 모듈 기술은 발달하고 W수 높은 모듈들이 출시가 되고 있으며 새로운 모듈이출시가 될 때마다 전 모델 모듈들은 단종이 되고 시간이 지나면 단종된 모듈을 찾기는 어려우니 태양광공사 착공시 모듈 발주를 여유분으로 총 수량 대비 1% 이상은 더해야지만 모듈에 문제가 있을 때 교체 할 수가 있습니다. 

태양광 모듈은 빗물로 인해 씻겨져 나가는 자정효과(화학적, 생물학적 작용)로 자연 세척이 가능하며 모듈을 설치할 때에는 발전이 최대가 되는 정남쪽을 향해 20~30도 가량 기울어서 설치가 됩니다. 청소를 할 필요가 없고 유리 표면에 흙먼지, 송화가루, 낙엽, 배설물 등 이물질이 붙어 있는 경우 전력생산량이 떨어져서 수익성 감소로 이어져서 주의해야하며 고압분사기나 부드러운 천 등으로 관리를 꾸준하게 해주셔야 합니다.

태양광 접속함(물이 들어가면 안되기 때문에 방수처리로 마감이 되어있는 상태), 인버터 관리시 점검 목적이 아닌 이상 열어보시는 것을 권장하지 않습니다.! 접속함의 화면이 오염이 되있다면 젖은 천으로 닦아주세요

태양광 발전 사업 중 고장의 대부분은 인버터가 큰 비중을 차지하고 있으며 태양 빛을 받아 가동하기때문에 낮시간에 정기점검을 확인하는 것이 좋습니다.

태양광 구조물, 전선줄 관리에서 구조물 연결부위는 녹이 슬지 않게 만들어져 있지만 설비로 인하여 녹이 발생하는 경우가 있으니 녹방지 스프레이와 같은 도구를 구입 후 도포처리를 하면 인건비를 쓰지 않아도 되며 전선피복, 전선커넥터에 문제가 생기면 직접 수리를 하면 위험하니 A/S센터에 연락하여 점검을 하는것이 안전합니다.  어레이 내부, 전선, 커넥터 불량은 감전사고를 방지하기 위해 어두운 시간대에 진행하며 차단기를 끄시고 진행하여야 안전합니다.!

태양광패널 위에 워터쿨링으로 물을 분사하는 것은 자칫 태양광 모듈의 파손이나 화재 발생의 직접적인 원인이 되기 때문에 매우 위험합니다.

흔히 지하수는 이온을 모두 제거한 정제한 물(DI: Deionized Water)이 아니기 때문에 석회질이 태양광패널 위에 쌓이게 되는 것입니다. 태양광패널은 낮에 발전을 하게 되면 패널의 온도는 뜨거운 상태로 되는데, 이때 지하수나 수돗물을 패널 전면에 분사하게 되면 빠른 증발로 인해 물속에 포함된 잔유물이 패널 전면에 침착하게 되어 잔유물이 태양광모듈 전면의 빛 투과율에 영향을 미치게 되며 이로 인해 열점 현상(Hot Spot)이 발생하게 됩니다.

열점 현상이 발생시 태양광모듈은 온도 80도 이상까지 상승하게 되는데, 순간적인 물 분사로 인해 패널의 온도가 급냉하면서 열충격(Thermal Shock)에 의해 패널 전면의 유리가 판손되기도 합니다. 패널이 파손되면 전기적인 안전성에 문제가 발생할 수 있으며, 태양광발전소가 운전중에 상황에서 물 분사로 인해 전기적인 절연성이 떨어져 자칫 인명 사고로 이어질 수 있기 때문에 각별한 주의가 필요합니다. 또한 전선이 물에 닿게 되면 합선으로 인한 단선으로 화재가 발생하게 됩니다.

사업 현장 주변 잡초 제거하며 지속적인 모니터링을 하여야 합니다.

대부분의 사람들이 사계절중 여름철이 발전량이 가장 높은 것으로 알고 있으나 태양광발전소의 발전량은 봄, 가을철에 가장 많고 여름의 경우 모듈 표면의 온도 상승과 장마 등으로 봄, 가을에 비해 발전량이 떨어집니다.

태양광 모듈이 햇빛을 흡수하기에 적합한 온도는 약 25도 정도이며 25도에서 1도씩 올라갈 때마다 효율은 0.5%씩 감소하게 되며 발전 효율의 저하를 막기 위해서는 모듈과 설치면의 이격 거리를 충분히 두어야 하며 바람이 잘 통하도록 시공을 해야 합니다. 태양광 모듈과 인버터, 구조물 등 시공 제품을 구매할 경우 개인이 알아보는 것 보다는 시공업체를 통해 견적을 받아보는 것이 좋습니다. 경영상태가 좋은 전문 시공업체에 태양광 모듈 등 관련 제조회사로부터 인정을 받아 유리한 조건으로 제품을 다량 구입할 수 있기 때문입니다. 개인이 직접 알아볼 경우 제품의 가격이나 지불 조건 등에서 불리하기 때문입니다.

위와 같이 태양광 모듈(패널) 효율, 선정방법과 유지관리에 대하여 알아봤습니다.

(주)한국에너지서비스는 다년간의 시공 노하우와 풍부한 실적을 보유한 국내 최대의 복합 태양광발전설비 설치전문기업입니다. 발전사업주에게 가장 적합한 맞춤형 컨설팅을 시작으로 사전 현장 조사, 설계 및 인허가, 제품 수급, 준공 및 완공 후 자체 유지보수까지의 모든 과정을 원스톱 위탁 대행하고 있습니다. 또한 업계 유일 태양에너지 전시장을 정식 개관하여 태양광 모듈, 인버터, 접속반, 구조물 기타 태양광발전소 시공과 관련된 모든 기자재들을 저렴한 가격에 상설 판매하고 있습니다.

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