저수익 구조에서의 태양광발전 출력 증강 비법

태양광발전량 증대를 위한 노하우
첫 번째는 고출력 모듈을 선택하는 것이다. 태양광 모듈의 출력시험에 합격하는 것은 정격 출력에서 ±3%일 경우다. 그러므로 같은 형식의 모듈이라도 그 편차가 6%까지 날 수 있다. 이것은 수익률에 그대로 반영되므로 같은 100kW 태양광발전소라도 정격출력은 97kW에서 103kW까지 다양하게 분포될 수 있다.
일반적으로 출고된 모듈의 출력 시험성적서를 보면 평균적으로 +편차를 가지고 있다. 하지만 조금만 더 신경을 쓰게 되면 +2% 이상의 평균 편차를 가지고 있는 모듈을 선택할 수 있다. 그렇게 되면 출력은 2% 이상 올라가게 되고 수익률은 그만큼 증가하게 된다.

두 번째는 PID Free 모듈을 선택하는 것이다. PID 현상이란, 모듈을 직렬로 연결한 스트링의 전단과 후단 모듈이 경년 열화에 의해 전압 강하가 일어나는 것을 말한다. 발전소를 건설한 지 몇 년이 지나면 전체 발전소의 출력이 떨어지게 되는데, 이러한 PID 현상은 현재 태양광발전소 출력 저하의 주요 원인 중 하나다. 간혹 모듈의 출력을 향상시키기 위해 수냉각시스템을 설치하기도 하지만, 이 경우 물때가 끼어 오히려 출력이 저하되는 일도 발생한다. 이러한 시스템을 사용하는 경우에는 출력 향상분에 의한 이득과 설치 및 운영비용을 사전에 비교하고, 만약 선택을 했다면 냉각수는 정제수를 사용해 물때를 예방해야 한다.

셋째는 음영 문제다. 토지형 구조물에 모듈을 설치했을 경우 일출과 일몰시점, 특히 동절기 어레이 하단 열에 음영이 생기는 경우가 허다하다. 스트링의 특성상 해당 스트링에 직렬 연결된 모듈 하나라도 음영이 생기게 되면 해당 스트링의 출력은 발전소 출력에 반영되지 않는다. 그러므로 어레이 하단부의 모듈끼리 스트링을 구성해 음영이 진 모듈이 전체 발전소에 파급되지 않도록 해야 한다. 모듈의 음영은 출력저하로만 이어지는 것이 아니라, 모듈의 열화와 파손에 직접적인 원인이 되므로 가능하면 음영이 진 모듈은 접속함에서 분리시키는 장치가 필요할 수도 있다.

모듈 배치를 설계할 때는 어레이 길이 2.1배 이상의 간격을 둬야 모듈의 음영으로부터 안심할 수 있다. 좁은 부지에 많은 모듈을 설치한다고 하더라도 음영 때문에 제대로 된 출력을 낼 수 없기 때문에 결과적으로 경제성이 떨어진다는 점을 간과해서는 안 된다. 일반적으로 전주 하나의 출력 저하는 2kWh 정도고, 큰 나무 한 그루는 10kWh 정도의 출력 저하가 예상되므로 피할 수 있으면 가급적 피해야 한다.

도로변이나 벌통 주위도 피해야 할 요소다. 도로변의 경우 먼지로 인해 모듈이 출력 저하가 될 수 있으며, 주변에 벌통이 있을 경우에는 벌의 분비물 때문에 모듈에 심각한 오염이 발생할 수가 있다. 발전소를 순시하다 보면 모듈 일부에 얼룩이 져 있거나 나뭇잎이나 새똥이 떨어져 있는 경우가 있는데, 이는 모듈의 Hot Spot 현상의 원인이 되기 때문에 반드시 모듈의 파손으로 이어진다. 따라서 발견 즉시 반드시 제거해야 한다. 또 모듈을 이루고 있는 60~72개의 셀 일부에 만약 음영이 지게 되면 이는 나머지 셀들의 전력이 음영 진 셀에 집중돼 과열되기 때문에 결국은 모듈 전체를 파손시키게 된다. 이 경우 바이패스 다이오드가 작동하게 되는데 반복되면 바이패스 다이오드 소손으로까지 이어진다. 일반적으로 바이패스 다이오드가 소손될 경우 모듈 정션박스의 다이오드만 교체하는 것이 대부분인데, 이 경우 해당 모듈의 셀 열화가 이미 진행된 것으로 판단되면 모듈 전체를 교체해주는 것이 좋다.

넷째는 모듈의 배치상 문제다. 지지물에 모듈을 배치할 경우, 모듈 간에 틈을 줌으로써 통풍이 잘 되게 하면 모듈의 냉각효과도 있을 뿐 아니라, 태풍이 발생할 경우에도 풍압을 줄여주는 효과가 있어 안전성이 배가된다고 할 수 있다. 태양광발전소에 태풍이 진입할 경우 일반적으로 가장 큰 타격을 입는 곳은 남쪽을 제외한 모듈 열로, 남쪽 열과 중간 열은 북쪽 열에 비해 1/2 수준의 타격을 받게 된다. 그러므로 남쪽과 중간을 제외한 테두리 부분의 구조물 강도를 높이는 것도 현명한 설계방법이다. 그 외에도 모듈 단위의 감시장치와 인버터 부착형 모듈 등도 대두되고 있는데, 이 경우에는 제조 설치기업과의 경제성 검토 외에도 전문가와 상세하게 검토해 도입해야 한다. 자칫 설비비 폭증으로 인해 수익률이 악화될 수도 있기 때문이다.

태양광발전소 수익률을 저하시키는 큰 요인 중 하나는 바로 발전소가 정지하는 것이다. 그러므로 발전소가 정지하는 것을 사전에 막기 위해서는 사전 점검이 필수적이며, 일단 고장이 발생하면 신속한 복구가 중요하다. 발전소의 신속한 복구를 위해서는 유지보수를 담당하는 기업과의 상시 모니터링과 긴급출동은 물론 현장에 예비품을 상비해야 한다. 또한, 고장시 출동 점검 후 사후 수리하는 시스템은 지양하고 반드시 1회 출동 시 완전 복구하는 시스템을 갖추는 것이 중요하다. 특히 인버터의 경우, 휴일에 고장이 발생하더라도 그 다음 근무일에 고장을 복구하는 사례가 빈번하기 때문에 가급적이면 인버터 구입 조건으로 시간 내 고장복구와 변상조치를 특약으로 넣을 필요가 있다. 인버터 구입을 결정할 경우 가장 중요한 문제는 내구성이겠지만, 최근 인버터를 출시하는 기업들의 기술 평준화로 인해 인버터의 기능도 어느 정도 평준화돼 있다. 따라서 인버터 선정시 유지보수를 저가격으로 신속하게 휴일 구분 없이 해줄 수 있는 메이커인가를 사전에 조사해야 한다.

모듈 선택시 고려해야 할 점과 조건 특약 명기
태양광발전소는 20년 이상 운전해야 하므로 모듈 선택이 매우 중요하다. 따라서 모듈을 선택할 경우에는 다음과 같은 점에 유의해야 한다.
-모듈 제공기업별 효율 보증 조건과 연도 파악 비교(대부분이 10년 90%, 20년이나 25년 80%를 규정)
-모듈 파손 등 불량이 확연할 경우에는 교체 요청시 상시 수락조건 설정
-모듈 변색 시에는 효율저하를 증명하라고 요구하지만, 보증 조건에 ‘모듈 변색시에도 의무 교체’ 특약 명기 필요
-효율 저하 요건이 10년 90%로 설정된 경우, 만약 5년 8%이면 교체의무가 없기 때문에 보증 조건을 ‘매년 1% 이상 저하시 교체’ 특약 명기
-모듈의 효율 저하를 고객이 입증하도록 돼 있거나 전수 조사를 해야 전체 모듈을 교체해준다는 조건이 설정돼 있을 경우 보증 조건을 표본 1% 조사로 한정하고 조사 모듈 중 80% 이상이 효율 미달이면 전수 교체해주고 검사 후 이상이 발생한 모듈의 효율 검사비는 모듈 공급사에서 부담하도록 특약 명기
-무상 보증기간은 보통 10년이지만, 모듈의 효율 저하시 무상 보증기간은 20~25년으로 명시
이처럼 태양광 모듈의 성능보증은 태양광 사업의 성패를 좌우하는 중요한 항목이다. 하지만 태양광사업자들은 건설공기에 쫓기다 보면 성급하게 모듈 구매를 하게 되고 성능보증 조건은 모듈 제조기업이 제시한 조건에 그대로 따르고 있는 실정이다. 따라서 앞으로는 태양광사업자들이 구매자 특약을 만들어 보다 유리한 조건으로 계약할 수 있도록 해야 하며, 이는 매우 중요한 사업상의 해법이 될 수 있을 것이라 사료된다.




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