솔라엣지 파워 옵티마이저, 양면모듈 전력손실 완화로 에너지 생산 최적화
  • 정한교 기자
  • 승인 2022.07.11 14:00
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솔라엣지코리아 좌종훈 지사장, “인버터 선택, 태양광발전소의 장기적인 재무적 성과에 중요”

[인더스트리뉴스 정한교 기자] “인버터는 태양광발전소 시스템 구성비용의 약 10%만 차지하는 발전설비지만, 시스템 생산의 100%를 관리하는 매우 중요한 설비다. 총 운영비용을 줄여줄 수 있기 때문에 인버터의 선택은 PV시스템의 장기적인 재무적 성과에 중요하다”

솔라엣지코리아 좌종훈 지사장이 지난 6월 30일 경기도 고양 킨텍스에서 진행된 ‘2022 PV월드포럼’에서 ‘MLPE 솔루션: 국내 설치 현황 및 주요 적용 사례’를 주제로 강연을 진행했다. [사진=인더스트리뉴스]

솔라엣지코리아 좌종훈 지사장이 지난 6월 30일 경기도 고양 킨텍스(KINTEX)에서 진행된 ‘2022 PV월드포럼(PV WORLD FORUM)’에서 남긴 말이다. 이날 ‘MLPE(Module level power electronics) 솔루션: 국내 설치 현황 및 주요 적용 사례’를 주제로 강연을 진행한 좌종훈 지사장은 태양광발전소에서 인버터의 중요성을 특히 강조했다.

인버터(Inverter)는 태양광발전소의 발전량을 결정짓는 핵심설비다. 태양광 모듈은 자연 그대로의 태양빛을 직류(DC)로 받아들여 전기를 생산한다. 인버터는 이를 한전에 전송하기 위해 교류(AC)로 변경하는 역할을 수행한다. 인버터에서 고장 발생시, 생산된 전기를 전송, 판매할 수 없다.

태양광발전의 특성상 설비고장은 곧, 에너지 손실이다. 에너지 손실은 곧, 수익 하락으로 이어진다. 이러한 발전소에서 가장 많은 이상이 발생하는 설비가 바로 인버터다. 태양광발전 시스템에서 유일하게 능동적으로 동작하면서 고장을 표시하는 설비기 때문이다.

때문에 발전설비 구성에 있어 인버터 선택은 매우 중요한 요인이다. 잘못된 인버터 선택은 발전사업자의 수익하락으로 직결된다. 좌 지사장이 시스템 생산의 100%를 관리한다고 강조한 것도 이러한 이유다.

좌 지사장은 “기존의 스트링인버터는 개별 모듈이 아닌 스트링 수준에서 최대 출력점을 찾기 때문에 모듈 한 장의 출력이 감소하면, 전체 발전소의 출력 감소로 이어진다”며, “이에 당사는 MLPE 솔루션을 적용해 발전량이 저하된 모듈이 정상 발전 중인 모듈에 영향을 주지 않도록 설계했다”고 소개했다.

이어 “발전소 시스템 비용 100 중 인버터 비용을 10으로 추정했을 때, 인버터 종류와 관계없이 나머지 시스템 비용을 90으로 볼 수 있다”며, “여기서 솔라엣지 인버터가 타 브랜드 인버터 보다 1.5배 가격이 높다고 가정한다면, 결론적으로 전체 시스템 비용은 1.5배가 아닌 5% 가격이 상승하는 것”이라고 덧붙였다.

파워 옵티마이저는 전력생산을 극대화하고, Safety mode 기능을 통해 미국 NEC/NFPA에서 요구하는 Rapid shutdown, Arc fault detection 등의 강화된 보호기능을 함께 제공한다. [사진=솔라엣지]​

태양광발전소의 수익성, 안정성 극대화하는 ‘MLPE 솔루션’

MLPE란, 음영 등으로 인한 태양광발전 성능저하를 분석하고, 개선하는 솔루션이다. 인버터와 옵티마이저로 구성된다. 기존 제품과 솔라엣지 제품의 가장 큰 차이점이 바로 ‘파워 옵티마이저’의 존재다.

솔라엣지의 파워 옵티마이저는 각각의 모듈 상태를 감지하고, 다른 모듈에 영향이 가지 않도록 조절하는 스마트 시스템이다. 모듈간 불일치로 인한 전력 손실 및 다양한 접지 알베도, 또는 음영 및 장애물에서 오는 손실을 감소시킨다.

좌 지사장은 “PVsyst 시뮬레이션에서 솔라엣지로 구성된 시스템은 모듈 레벨 불일치가 0%임을 알 수 있다”며, “이는 시스템 수명 내 2~5% 더욱 많은 수익을 가능하게 한다”고 설명했다.

더군다나 최근 태양광 모듈의 트렌드가 양면모듈로 변화하며, 솔라엣지 MLPE 솔루션의 필요성을 더욱 부각시키고 있다. NREL 리포트에 따르면, 양면모듈 후면에서 생성되는 추가적인 발전량으로 인해 모듈간 불일치가 발생할 수 있고, 이는 명확히 추정할 수 없는 에너지 손실을 야기한다.

좌 지사장은 “최근 국내 태양광 시장은 양면모듈이 전체 시장의 90% 이상을 점유하고 있으며, 올해 하반기나 내년이면 시장 전체가 양면모듈로 넘어가는 추세”라며, “이러한 양면모듈에 솔라엣지 파워 옵티마이저를 추가하면, 바닥면의 반사율, 음영, 장애물, 또는 기타 후면 요인으로 인한 전력손실을 완화할 수 있다”고 말했다.

이어 “이는 솔라엣지 시스템이 전체 모듈의 최대 잠재력을 끌어내 최적화된 에너지 생산이 가능함을 의미한다”며, “PV 어레이에서 가장 적은 출력의 모듈이 성능을 저하시킬 수 있는 기존 인버터에 비해 상당한 이점”이라고 덧붙였다.

기존 스트링 인버터는 개별 모듈이 아닌 스트링 수준에서 최대 출력점을 찾기 때문에 모듈별로 최대 전력을 생산하기 어려울 수 있다. 솔라엣지는 MLPE 솔루션을 통해 음영, 장애물, 또는 기타 후면 요인으로 인한 전력 손실을 완화시켰다. [사진=솔라엣지]

또한, MLPE 솔루션은 화재 등의 위협에서도 안전한 운영을 지원한다. SafeDC는 PV 시스템의 DC 전압이 계통 장애, 또는 인버터 정지시 최대 5분 이내에 안전 수준으로 감소되도록 제어한다. 불량 케이블 등에 의한 잠재된 전기 아크 등을 감지할 수 있도록 ‘내장 온도 모니터링’을 수행하고, 30초 이내에 도체를 안전한 전압 수준으로 빠르게 방전시키는 ‘Rapid Shutdown’ 기능을 보유했다.

이에 대해 좌 지사장은 “최근 건물 옥상에 태양광발전소를 설치하는 사례가 늘고 있다”며, “이들 발전소에서 화재 등 안전사고가 발생한다면, 인사사고와 직결될 수 있기 때문에 안전성 증대를 위한 솔루션은 필수적”이라고 말했다.

이어 “MLPE 솔루션이 없이 기존의 제품을 사용한 발전소에서 화재가 발생한다면, 전소하기 전까지는 어떠한 대응도 할 수 없다”고 덧붙였다.

이에 미국, 독일 등 태양광발전 선진국들에서는 건물 내 태양광발전소의 화재 발생시 신속한 차단을 의무화하고 있다. 미국은 미국 전기규격 NEC 2014와 최근 규정인 NEC 2017에 따라 어레이와 인버터 사이가 일정 거리(NEC 2014에서는 3미터, NEC 2017에서는 30cm)를 넘는 회로의 DC 전압은 신속차단을 시작한지 30초(NEC 2017), 또는 10초(NEC 2014) 이내에 30 VDC 아래로 떨어져야 한다.

독일은 VDE-AR-E 2100-712 규정에 따라 교류 전압이 차단될 시 직류 120V보다 큰 전압이 걸려 있는 태양광 패널이나 직류측 케이블에 구조요원이 직접 접촉되는 위험에 노출되게 해서는 안 된다.

좌 지사장은 이에 대해 “솔라엣지의 솔루션은 AC가 꺼지거나 스트링 오류가 감지되면, 자동으로 직류 전원을 안전한 수준으로 차단한다”며, “모듈과 스트링 사이의 전류 흐름을 방지해 화재를 예방하고, 안전한 작업조건을 보장하고 있다”는 설명과 함께 이날 강연을 마쳤다.


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