겨울철에 태양광 생산량이 감소하는 것을 보면 시설 관리자는 누구나 투자에 의문을 품을 수 있습니다. 시스템의 성능이 저하된 것일까요, 아니면 이것이 새로운 현실일까요?
분명히 말씀드리자면, 낮이 짧아지고 태양의 각도가 낮아지는 계절적 현상은 지극히 정상적인 현상입니다. 하지만 '정상'이라는 것이 무력하다는 의미는 아닙니다. 겨울철 성능을 극대화하려면 5가지 핵심 영역에 집중해야 합니다: 패널을 깨끗하게 유지하고, 각도를 최적화하고, 시스템 상태를 모니터링하고, 에너지 사용을 관리하고, 배터리 저장 공간을 최대한 활용할 수 있습니다.
15년 이상 산업계 고객들이 이 문제를 해결하도록 지원한 경험을 바탕으로, 실질적인 변화를 가져올 수 있는 실용적이고 전문가가 뒷받침하는 단계를 알려드리겠습니다.
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겨울철에 태양광 생산량이 감소하는 이유는 무엇인가요?
"어떻게"에 대해 알아보기 전에 "왜"에 대해 이해해야 합니다. 겨울철 적자가 발생하는 이유는 한 가지가 아니라 여러 가지 요인이 복합적으로 작용하기 때문입니다.
- 태양의 각도(태양 각도): 가장 쉽게 생각할 수 있는 방법은 손전등을 사용하는 것입니다. 여름에는 태양이 머리 위 높은 곳에 있어 패널에 직접적으로 집중된 광선을 비춥니다. 겨울에는 태양이 수평선에 낮게 떠 있습니다. 이제 동일한 광선이 더 넓은 영역에 퍼져 더 많은 지구 대기를 통과해야 하므로 광선이 약해집니다. 이 낮은 입사각이 솔직히 말해서 발전량 감소의 가장 큰 원인입니다.
- 더 짧아진 일광 시간(광주기): 이것은 간단하지만 그 영향은 엄청납니다. 해가 늦게 뜨고 일찍 지기 때문에 하루 중 전력을 생산할 수 있는 시간이 줄어듭니다. 미국 북부나 유럽에서 상업적으로 운영되는 경우, 이는 6월의 낮에 비해 5~6시간의 생산 시간 손실을 의미할 수 있습니다.
- 날씨의 세 가지 위협: 겨울 날씨는 분명 몇 가지 어려움을 가져옵니다.
- 클라우드 커버: 구름이 많다는 것은 특정 지역에 도달하는 태양 에너지의 양을 나타내는 기술 용어인 '태양 복사 조도'가 적다는 것을 의미합니다.
- 눈과 서리: 이는 가장 즉각적으로 생산성을 떨어뜨리는 요인입니다. 얇고 균일하게 쌓인 눈도 암막처럼 작용하여 생산량을 거의 0으로 떨어뜨립니다.
하지만 여기에 많은 사람들을 놀라게 하는 반직관적인 부분이 있습니다: 추운 날씨는 실제로 태양광 패널 효율을 높입니다. 태양광 패널은 반도체입니다. 대부분의 전자제품과 마찬가지로 열은 에너지 손실의 한 형태이기 때문에 추운 온도에서 더 잘 작동합니다. 맑고 청명한 겨울날에는 무더운 여름날보다 더 높은 효율로 태양광을 전기로 변환할 수 있습니다. 우리의 임무는 이러한 날이 더 많이 발생할 수 있도록 더 많은 기회를 만드는 것입니다.
겨울철 태양광 발전을 늘리는 5가지 실행 가능한 방법
1. 패널을 깨끗하고 깨끗하게 유지하세요(안전하게!).
어레이에 쌓인 눈은 단순히 그림 같은 풍경이 아니라 비용을 낭비하는 장벽입니다. 방금 설명한 것처럼 가벼운 먼지만 쌓여도 생산이 완전히 중단될 수 있습니다.
첫 번째 업무는 철거이지만 안전이 가장 중요합니다. 이는 단순히 개인의 위험에 관한 것이 아니라 비즈니스의 책임이자 OSHA에서 고려해야 할 사항입니다. 솔직해지자: 훈련받지 않은 직원은 절대로 얼음 지붕에 올라가지 않도록 하세요.
- 안전한 제거 방법: 접근 가능한 지상 설치형 어레이 또는 평지붕 시스템의 경우 손잡이가 길고 머리가 부드러운 제설기가 가장 적합한 도구입니다. 태양광 패널용으로 특별히 제작된 모델을 찾아보세요. 부드러운 헤드가 중요합니다. 딱딱한 플라스틱 삽을 사용하면 패널의 반사 방지 코팅에 미세한 흠집이 생겨 시간이 지남에 따라 성능이 영구적으로 저하될 수 있습니다.
- 전문가에게 연락해야 할 때: 지붕이 기울어져 있거나 얼음이 많거나 대규모 상업용 어레이의 경우 전문 태양광 유지보수 업체에 문의하세요. 전문 유지보수 업체는 적절한 안전 장비와 경험을 갖추고 있습니다.
현장에서 얻은 전문가 팁: 제 경험에 비추어 볼 때, 가볍게 뿌려진 눈은 햇빛이 패널의 어두운 표면에 닿으면 저절로 녹거나 미끄러져 내리는 경우가 많습니다. 일기 예보에 태양이 있고 쌓이는 양이 적다면 팀을 배치하기 전에 하루 정도 기다리면 비용을 절약할 수 있는 경우가 많습니다. 판단의 문제입니다.
2. 겨울철 태양을 위해 패널의 기울기 각도 최적화하기
여기서 아이디어는 패널을 더 가파르게 기울여 겨울철 낮은 태양에 대응하여 태양을 더 직접적으로 향하게 하는 것입니다.
- 지상 마운트 및 조정 가능한 랙용: 이 부분이 바로 실질적인 운영상의 이점이 있는 곳입니다. 많은 상업용 지상 장착 및 밸러스트 시스템은 바로 이러한 이유로 조정 가능한 틸트 다리를 사용합니다. 우리가 사용하는 확실한 경험 법칙은 다음과 같습니다. 사이트의 위도에 15도를 더합니다.. 시카고(위도 ~42°)에 있는 시설의 겨울철 기울기는 약 57도를 목표로 해야 합니다. 이 간단한 조정으로 겨울철 생산량을 5-15%까지 늘릴 수 있으며, 이는 한 시즌 동안의 노동력을 보상할 수 있는 수준입니다.
- 고정 지붕 마운트용: 패널이 고정식 틸트 랙에 있는 경우에는 당연히 이 옵션을 사용할 수 없습니다. 하지만 향후 프로젝트에서 고려해야 할 중요한 요소입니다. 새 어레이를 설계할 때 조정 가능한 틸트 시스템을 지정하면 연중 에너지 생산량과 재무 모델에 명확하고 예측 가능한 영향을 미칠 수 있습니다.
3. 시스템 상태 및 배터리 점검 수행하기
성능은 패널만 중요한 것이 아니라 전체 시스템이 함께 작동해야 합니다. 그리고 겨울은 모든 구성 요소에 특별한 스트레스를 가합니다.
- 인버터를 확인하세요: 중앙식 인버터든 스트링 인버터든 환기 팬과 방열판에 눈이나 이물질이 쌓여 있지 않은지 확인하세요. 인버터는 겨울철에도 과열될 수 있으며, 이로 인해 전력 출력이 저하되거나 종료될 수 있습니다. 디스플레이에 활성 오류 코드가 있는지 확인하세요.
- 배선 검사: 전선관과 배선을 간단히 둘러보면 얼음 댐으로 인한 손상이나 따뜻한 곳을 찾는 동물을 발견하는 데 도움이 될 수 있습니다.
- 배터리 최적화: 시설에서 상업용 ESS (에너지 저장 시스템)의 경우 겨울은 설정을 검토하기에 완벽한 시기입니다.
- 모드를 확인합니다: 배터리 관리 시스템(BMS)에 '겨울' 또는 '폭풍' 모드가 있을 수 있습니다. 이러한 설정은 일반적으로 배터리가 백업 전원을 위해 충전 상태를 우선적으로 유지하도록 지시하는데, 겨울철 폭풍우에는 훨씬 더 위험합니다.
- 예약 용량을 조정합니다: BMS 설정에서 최소 충전 상태(SoC)를 조정할 수 있습니다. 겨울철에는 이 예비량을 낮추어(예: 20%에서 15%로) 저녁에 마지막으로 저장된 에너지를 잠금 해제할 수 있습니다. 하지만 매일 배터리를 과도하게 충전하여 배터리를 손상시키지 않으려면 일상적인 유용성과 장기적인 자산 상태 사이의 균형을 맞추는 것이 중요합니다. 주기 수명.
4. 에너지 소비를 한낮으로 옮기기
이는 가장 효과적이고 비용이 들지 않는 전략입니다. 목표는 간단합니다. 시설의 에너지 수요를 보통 겨울철 오전 10시부터 오후 2시까지의 짧은 태양광 피크 시간대에 맞추는 것입니다.
이 관행, 부하 이동는 일조량이 가장 많은 시간대에 가장 에너지 집약적인 프로세스를 실행하는 것을 의미합니다. 저녁에 두 번째 교대 근무를 하는 대신 정오에 작업을 완료할 수 있을까요? 전기 지게차 또는 기타 장비의 충전 일정을 잡을 수 있나요? 산업 장비 이 시간대에는 어떻게 해야 하나요? 이 시간 동안 시설의 일부만 예열해도 전력망에서 상당한 부하가 이동할 수 있습니다.
시스템의 모니터링 플랫폼을 사용하여 시설의 고유한 '태양광 스위트 스팟'을 찾고 이에 맞춰 운영을 조정하세요.
5. 배터리 저장 시스템 활용 또는 설치
결국 배터리는 겨울철 태양열 문제를 해결할 수 있는 최고의 도구입니다. 배터리는 에너지를 생성할 때와 사용할 때 분리됩니다.
- 작동 방식: A 나트륨 이온 또는 LiFePO4 배터리 팩 는 한낮의 피크 시간대에 생성되는 제한된 에너지를 저장합니다. 해가 지고 시설의 조명과 HVAC 부하가 증가하면 BMS가 자동으로 배터리를 방전하여 운영에 전력을 공급합니다. 이렇게 하면 전력망에서 값비싼 피크 시간대 전기를 끌어올 필요가 크게 줄어듭니다.
- 겨울철 산업 혜택:
- 자체 소비를 극대화합니다: 단돈 몇 푼에 수출하는 대신 모든 태양광 kWh를 현장에서 사용할 수 있습니다.
- 운영 연속성을 제공합니다: 겨울철 폭풍우로 인한 정전 시에도 중요한 작업을 계속 운영할 수 있습니다.
- 피크 쉐이빙 잠금을 해제합니다: 이를 통해 시설의 수요 요금을 적극적으로 관리할 수 있으며, 이는 상업용 유틸리티 요금의 50%를 차지할 수 있는 충격적인 수치입니다.
옵션을 고려하는 조달 담당자에게 배터리 화학은 핵심 포인트입니다. 에너지 밀도가 높은 리튬이온폴리머(LiFePO4)가 기존 주력 제품이지만, 새롭게 떠오르고 있는 나트륨 이온 배터리 팩 기술은 고정식 스토리지에 강력한 이점을 제공합니다. 뛰어난 극한의 온도 성능 복잡한 열 관리가 필요 없고 풍부한 소재를 사용하여 주목받고 있습니다.
자주 묻는 질문
흐린 겨울날에 패널에서 현실적으로 어느 정도의 전력을 기대할 수 있을까요?
흐린 날에는 생산량이 맑은 날의 10~25% 정도에 그칠 것으로 예상해야 합니다. 이는 큰 폭의 감소이지만 최신 패널은 확산된 주변광을 포착하는 데 매우 뛰어나므로 시설의 부하를 일정 부분 상쇄할 수 있습니다.
상업용 태양광 패널은 폭설 하중을 견딜 수 있나요?
물론 그렇습니다. 제조업체는 상업용 패널의 적설 하중 등급을 5400Pa(파스칼)로 테스트합니다. 이는 평방 피트당 약 112파운드의 무게를 견딜 수 있다는 의미로, 거의 모든 겨울 폭풍에 충분히 견딜 수 있는 수준입니다.
우리 시설이 일주일 동안 눈을 치울 수 없는 위치에 있다면 어떻게 해야 하나요?
잦은 폭설이 예상되는 경우 설계 엔지니어는 이를 초기 시스템 설계에 고려해야 합니다. 경사각이 가파르면 자연스럽게 눈을 내리는 데 도움이 됩니다. 더 중요한 것은 재무 모델이 겨울철에 '생산이 없는' 날을 고려해야 한다는 점입니다. 잘 설계된 시스템은 다음을 기준으로 수익성이 있습니다. 연간 생산량이 감소하는 겨울철을 충분히 예상하고 고려하고 있습니다.
결론
이제 이 모든 것을 종합해 보겠습니다. 겨울철 생산량은 항상 여름철보다 낮을 수밖에 없는 것이 물리 법칙입니다. 하지만 그렇다고 해서 일 년 중 4분의 1 동안 낮은 투자 수익을 감수해야 한다는 의미는 아닙니다.
패널을 깨끗하게 유지하고, 기울기를 최적화하고, 시스템 상태를 확인하고, 부하를 이동하고, 배터리 스토리지를 사용하는 등의 전문가 팁을 따르면 자연과 싸우는 것이 아닙니다. 태양광 자산이 일 년 내내 최대의 가치를 제공할 수 있도록 지능적으로 활용하는 것뿐입니다.
특정 시설에 대한 태양광+저장 시스템의 겨울철 성능을 모델링해야 하나요? 문의하기. 수익에 큰 변화를 가져올 수 있는 데이터와 디자인 선택에 대해 이야기해 보겠습니다.