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태양광 패널 효율 감소 발생이유.

category Electrical Engineering/반도체 2020. 9. 27. 06:50

태양광 패널 수명 (한계점 이후는 전압이 낮아서 발전이 안됨x)

태양광발전이 자연친화적이며 반영구적이라고 하는데 세부적으로 따져보면 태양광 패널 수명은 대략 30년 내외로 정해져 있다. 주로 일교차가 크게 발생하는 지역, 대기오염이 심한 지역, 자외선에 많이 노출되는 지역 등 여러 가지 복합 요소로 태양광 패널의 수명이 결정된다. 이로 인해 태양광 효율이 떨어지게 되면 전류를 발생시키는 태양광 패널의 특징상 전압을 만들기 위해서 회로 내부에 저항을 이용하게 된다.

V=IR,   전압=전류*저항

그로 인해 일반적으로 12V를 발전하는 태양광 패널 회로에서 전류를 전압으로 바꿔주는 내부저항 R_sh의 저항값이 변경되어야 한다. 만약에 발전전압이 12V보다 낮아지게 된다면 태양광발전을 한다는 의미가 없다. 마치 1.5V 배터리를 충전하고 싶은데 1.5V보다 낮은 전압을 공급하게 되면 오히려 배터리에서 충전기로 전자가 반대로 흐르게 된다.

(실제로는 역전압 시 전류 흐름을 방지하는 설계를 함.)

왜 태양광 효율이 감소할까?

우선 결론부터 얘기하자면 여러 복합 요소가(Thermal cycling, Damp heat, Humidity Freeze and UV exposure) 합쳐져서 0.5~3% 정도 매해 태양광 발전 효율이 떨어진다. 

 

1. 겨울에는 추워서 온도가 낮아지고 여름에는 온도가 높아서 올라가면서 태양광 패널 사이에서 전류를 전달해주는 버스바 와이어(busbar wires)가 수축 및 팽창을 반복하면서 태양광 패널과 접합 부분이 떨어지거나 끊어지는 경우가 발생한다. 

12 Busbar Wires

2. 온도차로 태양광 패널 뒷부분에 균열이 발생할 수 있다. (Backsheet degradation) 균일이 발생하면서 솔라셀에 같이 균열이 생기면서 효율이 떨어질 수 있다.


3. 태양광 제조회사들이 비용 감소를 위해서 PN패널 (솔라셀)을 엄청나게 얇게 만든다. 그로 인해서 수리 또는 설치하는 과정 중에 태양광 패널에 손상이 가는 경우이다. 

태양광 패널에는 두 종류의 워런티가 있다.

일반적으로 10년 동안 태양광 발전 효율 90%를 그리고 25년 동안은 대략 85% 정도 보증해준다. 그리고 옆에 인버터나 케이블 같은 부분은 10~12년 정도 워런티가 일반적이다. 아래는 현재 태양광 패널 제조회사의 최대 워런티 년수와 워런티가 적용 가능한 효율을 표이다.

태양광 패널 재조사

워런티 년수

 워런티 보증 기간내 기준 효율

Canadian Solar

10 years

83%

CentroSolar

10 years

80.2%

CertainTeed Solar

10 years

80%

China Sunergy

10 years

80.7%

GCL

10 years

80.7%

Hansol

10 years

80%

Hanwha Q CELLS

12 years

85%

Hyundai

10 years

80.2%

JinkoSolar

10 years

83.1%

LG

25 years

90.8%

LONGi Solar

10 years

84.8%

Mitsubishi Electric

10 years

80%

Neo Solar Power

10 years

80.7%

Panasonic

25 years

90.76%

Recom Solar

12 years

83.6%

ReneSola

10 years

80%

RGS Energy

11 years

80.2%

S-Energy

10 years

80.7%

SunPower

25 years

94%

 

위 테이블에 기재된 회사들은 대부분 상장회사이지만 그중에서도 확실히 파나소닉, LG 같이 나름 유명한 기업의 경우는 워런티뿐만 아니라 25년까지 보증해주는 효율도 상당히 높다. 다만 여기서 다시 한번 생각해봐야 될 점이 성능이 좋다고 좋은 제품은 아니다. 태양광발전의 목적이 화석연료 사용 비용을 절감하기 위한 부분도 있으므로 기술뿐만 아니라 여러 가지를 고려해야 한다.

결론

개인적인 생각으로는 태양광발전에 대해서 큰 환상을 가지지 않았으면 좋겠다. 반영구적이지도 않고 날씨 영향으로 발전 제약도 많이 받는다. 기술이 발전해서 효율이 증가한다 하더라도 이론상으로 발전 최대 임계점이 존재한다. 또한 본문에서 얘기하지 않은 패널 생산 및 폐기 시 환경파괴되는 점과 설치 비용 유지보수 비용, 토지임대 비용 등 여러 가지를 고려해야 한다.

 

참조:

재조사별 워런티 기간: news.energysage.com/shopping-solar-panels-pay-attention-to-solar-panels-warranty/

발전효율 감소 이유: www.solarpowerworldonline.com/2017/06/causes-solar-panel-degradation/


댓글을 달아 주세요

  1. Favicon of https://kkhloveone.tistory.com 기획자테리킴 2020.09.27 07:05 신고

    태양광은 잘모르는데 정리 잘하셨네요 ^^

  2. Favicon of https://vnfqnfl.tistory.com 잡학거니 2020.09.27 18:12 신고

    태양광 패널에 대한 좋은 정보 감사합니다 ^^ 예전에 잠시 태양광쪽 투자를 했었는데 이런 정보도 없이 그냥 땅 가치만 보고 한거 같아 반성하게 되네요 ㅠㅠ