태양광패널, 태양광모듈, 태양광집열판

태양광패널, 태양광모듈, 태양광집열판

 

태양광 설치 #4- 태양광 발전 효율을 높이려면?

 

 

태양광 발전사업 관련 자료 네 번째 이야기입니다.

수익성 및 설치비용을 정리해 둔 이전 글은 본문 하단에 링크로 정리해 두었습니다.

참조하시길 바랍니다.

 

 

태양광패널과 모듈, 집열판은 모두 같은 의미입니다.

본문에서는 모듈로 용어를 통일하였습니다.

 

 

1. 태양광모듈의 방위각

태양광 발전 효율은 모듈의 방위각과 경사각에도 큰 영향을 받습니다.

모듈의 방위각, 즉 모듈이 바라보는 방향은 정남향에 가까우면 발전효율이 높은 편입니다.

위의 그림처럼 모듈의 방향이 정남향에서 동쪽으로 10°이거나 정남향, 또는 서쪽으로 30° 이내인 경우의 발전효율이 좋은 편입니다.

 

 

 

 

 

2. 태양광모듈의 경사각도

모듈의 경사각도는 태양광 설치 장소의 위도와 근접한 각도인 30 ~ 35°일 때 효율이 좋으며, 이 각도는 모듈이 1년 연중 고정된 각도일 경우입니다.

모듈의 경사각도가 클수록 앞쪽 모듈에 의해 뒤쪽의 모듈에 음영이 발생되기 때문에, 음영이 발생되지 않을 정도의 이격거리를 둘 경우 많은 양의 모듈을 설치할 수 없게 됩니다.

그렇다보니 음영을 고려한 이격거리를 두면서도 한정된 공간에 최대한 많은 양의 모듈을 설치하기 위해 15 ~ 20° 정도의 경사각을 선호하게 되는 것입니다.

 

 

 

모듈의 발전 효율을 더 높이기 위해 모듈의 각도를 계절마다 변경해 주는 가변형을 사용하기도 합니다.

모듈의 발전 효율이 가장 좋은 경사 각도는 태양과 수직이 되는 각도이며, 이 각도를 알기 위해서는 위도, 적위, 남중고도를 이용하여 계산할 수 있습니다.

서울의 위도는 37.5°이고, 대전의 위도는 36.3°, 부산의 위도는 36.2°, 광주의 위도는 36.1°, 제주의 위도는 33.5°입니다.

여름에는 해가 높게 떠 있고, 겨울에는 해가 낮게 떠 있습니다. 이처럼 해가 떠 있는 각도를 적위라 하는데 춘분과 추분에는 0°, 하지에는 23.5°, 동지에는 -23.5°입니다.

 

 

 

태양의 남중고도는 “90° - 위도 + 적위”로 구할 수 있습니다.

서울(위도 37.5°)의 남중고도는 다음과 같습니다.

춘분 = 90° - 37.5° + 0° = 52.5°
하지 = 90° - 37.5° + 23.5° = 76°
추분 = 90° - 37.5° + 0° = 52.5°
동지 = 90° - 37.5° - 23.5° = 29°

모듈의 각도는 태양과 수직이 되어야 하므로 “90° - 남중고도”로 구할 수 있습니다.

춘분 = 90° - 52.5° = 37.5°
하지 = 90° - 76° = 14°
추분 = 90° - 52.5° = 37.5°
동지 = 90° - 29° = 61°

위의 수치로 보면 최대 효율을 나타내는 모듈의 각도는 춘분과 추분에는 37.5°, 하지에는 14°, 동지에는 61°입니다.

 

 

 

만약 가변형을 이용해 계절마다 모듈의 각도를 조절할 경우 위의 각도를 참고하여 조절하면 되는데, 여름(하지)에는 모듈의 각도를 14°로 설정하는 것이 아니라, 15° 정도로 설정하는 것이 좋습니다.

그 이유는 최적의 모듈 각도가 하지에는 14°이지만, 모듈의 각도를 계절에 한 번 정도밖에 변경하지 않기 때문에 계절의 평균 각도인 15° 로 변경해 주어야 최대 효율을 낼 수 있는 것입니다.

참고로 계절별 평균 모듈 각도는 봄(춘분)과 가을(추분)에는 37.5°, 여름(하지)에는 15°입니다.

그리고 겨울(동지)에는 60°이지만, 모듈 각도가 너무 높아서 음영으로 인한 효율 하락이 예상되므로 45° 이내로 설정하는 것을 추천 드립니다.

 

 

 

 

경사각이 높을 경우 맨 뒤쪽의 기둥 높이가 높아지게 되고, 이는 작업인력 및 작업시간의 증가로 인해 설치비가 상승하게 되므로, 저비용 고효율을 고려하신다면 20° 이내의 경사각으로 설치하는 것이 좋습니다.

위의 그림처럼 앞쪽 모듈의 가장 높은 부분에서 뒤쪽 모듈의 가장 낮은 부분까지의 각도는 30° 이하로 유지시켜 주는 것이 음영으로 인한 발전효율 하락을 막을 수 있습니다.

결론적으로 태양광의 발전 효율을 높이기 위해서는 모듈의 방향은 남향에 가깝게 하고, 모듈의 각도는 20°에 근접하게 해야 하며, 음영이 발생하지 않도록 모듈 간 이격거리를 충분히 띄어 주시면 됩니다.

 

 

태양광 설치 #1 - 태양광 발전사업에 대하여  태양광 설치 #2 - 태양광REC 가격 전망과 수익성 태양광 설치 #3 - 태양광 설치 비용

 

 

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