태양광 모듈 배치 시 왜 그림자(음영)을 고려해야 할까?

2020/10/28 - [잡's생각/신재생에너지 & 전기 & 가스] - pv 모듈 어레이 구성표 엑셀 함 만들어보자.

pv 모듈 어레이 구성표 엑셀 함 만들어보자.

모듈 어레이 구성 時 온도계수도 고려해야 하지만,

배치 시에 음영도 특히 고려해야 한다.

 

어떤 분들은 음영 진 사진을 멋지다고 올리는 분들이 계시는데.... 자랑 할 것이 아니다.

 

직렬 갯수를 적당히 많이 연결하면 전압이 높아져 발전량이 높아져요~

맞는 말이다. 태양광 모듈은 반도체이기에 시간이 지나면 전압이 떨어진다. 이를 고려 해 보건데 온도계수가 허락하는 한 직렬 수를 높이면 좋다. 음영이 안 진다는 전제 하에.

 

I-V곡선을 보면 알 수 있듯이 정상적으로 모듈이 발전을 하면, 전압과 전류가 고루 상승하여 전력을 생산한다.

직류,   전압*전류=전력

그렇다면, 이 직렬로 연결 된 하나의 스트링에 그림자가 드리우면 어떻게 될까?

 

그 모듈은 전력을 생산하지 못하거나 생산하더라도 불완전연소... 아니, 전력량이 현저히 떨어진다.

그럼 그 모듈 한장만 그런가요?

아니다. 직렬로 연결 된 그들은(모듈들) 단체생활에

익숙해 하나가 잘 못 하면 전체가 얼차려를 받는다.

즉, 하나로 연결 된 스트링에서 모듈 하나가 전력 생산을 하지 못하거나 줄어들면 그 전체가 그 모듈 하나를 기준으로 발전량을 맞춘다는 것이다. 예를 들어.. 각 10w를 생산하는 모듈 10개가 직렬로 연결 되어 있을 때 하나의 모듈이 음영으로 인해 5w를 생산한다면 그 모듈 전체는 각 5w를 생산하게 되고 전체 생산량은 100에서 50으로 확 줄어들게 된다.

물론 이는 단순히 계산 했을 때 문제고, 사실, 부정합까지 계산한다면

DBPIA-NURIMEDIA (journalksnre.com)

하나의 스트링뿐만 아니라 전체 어레이에도 영향을 준다.

그래서 어떤 논문에서는 부족한 전압을 스트링에 주입 해 줌으로서 발전생산량이 올라간다 주장한다.

 

바이패스... 바이패스 다이오드가 있잖음?

그렇다. 그림자가 드리우면, 개방전압이 되고 전류는 흐르지 못하는 상태가 된다. 그러면 저항은 엄청나게 상승하고, 

R=V/I, 히팅포인트, 열화점이 발생하는 것이다. 그래서 우리는 이 레지스탕스에 맞춰 바이패스 다이오드라는 연합군을 구성하여 해당 셀이나 모듈을 피해서 전류를 흐르게 한다.

잠깐... 그럼 해결 된 거 아닌가요? 발전량이 좀 줄겠지만... 부분 음영이 된다고 해서 터지는 것은 아니잖아요...

바이패스 다이오드는 

무적이 아니다.

지속적인 전류의 흐름은 바이패스 다이오드에도 무리가 가게 되고 결국 고장 및 손상의 원인이 된다.

그렇담 바이패스가 사라지면? 다시 모듈이 저항을 일으키고 고장나게 된다.

단순히 고장나면 좋게? 불 안 나면 다행이지....

 

뭐.... 관리를 지속적으로 하면 문제가 없지만...

히팅포인트를 찾아 지속적으로 관리를 한다면, 문제가 없다.... 그런데... 그러면 그 인건비는...

그.래.서. 최대한 음영을 피한다.

특히 전체 음영이 아닌 부분 음영은 더욱 피해야 한다.

직렬을 지양하는 이유도 이론 상으로는 전류가 다 같지만 부분 음영이 지는 범위가 넓어질 확률이 커진다.

그럼 병렬을 잇빠이인게 좋네요....

병렬이 많으면 모듈 교체 시 힘들어 질 뿐만 아니라, 어차피 부정합의 굴레는 벗어 날 수 없다.

물론 요즘은 MPPT가 많아 이 부정합을 신경 쓸 필요가 적어졌지만...