태양광 발전 시스템(PV System)은 어떻게 작동할까?

태양광 발전 시스템(PV System)은 어떻게 작동할까?

 

오늘 글에서는 태양광 발전 시스템(PV System)에 대해 간단히 설명하고 어떻게 작동하는지 설명하겠습니다.

 

태양광 발전 시스템에 대한 가장 기본적인 사항은 이 시스템의 구성 요소 세트들은 시스템의 올바른 균형(Balance)를 위해 필요하다는 것입니다. 이 각각의 다른 구성 요소들은 다양한 시나리오에 대응하기 위해 존재합니다.

 

태양광 발전 시스템은 계통 연결 시스템 (Grid-Tie) 및 계통 독립 시스템 (Off Grid PV)으로 나눌 수 있습니다.

 

우리나라에서는 계통 연결 시스템 (Grid-Tie)가 주된 시스템이므로 여기에서는 이에 대한 설명에 초점을 맞추도록 하겠습니다.

 

전형적인 계통 연결 시스템의 구성 요소는 다음과 같습니다.

 

 

우선 태양광 패널(Solar Panels)에서는 반도체 재료를 사용하여 빛을 전기로 변환합니다. 이렇게 변환된 전기는 직류인데 가정에서 이를 사용하기 위해 인버터에서 생성된 직류 전류를 교류로 변환하게 됩니다.

그리고 생성된 전기를 사용하는 양과, 남은 전기를 전력망으로 내보낼 때 측정하기 위한 미터기 (Meter)기가 있습니다.

 

이 시스템이 어떻게 작동하는지 조금 더 살펴보겠습니다.

 

 

우리는 위 그림에서 태양광 모듈로 구성된 시스템인 태양광 어레이에서 만들어진 직류 전기가 Isolator를 지나서 DC-AC 인버터로 도착함을 볼 수 있습니다. 도착한 직류 전기는 가정 제품에서 사용될 수 있는 교류 존가로 변환된 후 가정에 필요한 만큼 사용되게 되고, 남는 전기는 양방향 미터기를 지나 계통으로 전달되게 됩니다. 이때 양방향 미터기는 계통으로 나간 전기양을 기록하게 됩니다. '양방향' 이라는 말에서 추정할 수 있듯, 태양광 어레이에서 만들어진 전기가 충분하지 않거나, 밤에는 계통에서 가정으로 전기가 양방향 미터기를 거쳐서 공급되며 이 전력량 또한 기록됩니다.

 

이때 Isolator 는 안전을 위해 수동으로 전환을 할 수 있도록 하는 장치이며 Maintenance와 Installation을 위해 존재합니다.

  

이 유형의 태양광 발전 시스템에는 에너지 저장 장치가 없는 것을 눈치채셨나요?

따라서 태양광 발전 시스템은 주간 낮에만 에너지를 생산합니다. 이는 태양이 떠 있을 때만 태양광 어레이에서 가정을 위한 에너지가 제공되는 것을 의미합니다.

 

따라서 우리는 태양이 에너지를 생산하는 주간에 가전 제품을 가동하는 것이 효율적입니다. 하지만 우리나라에서는 이렇게 주간에 생산한 전력을 야간에 사용할 수 있는 '상계제도'가 있습니다. 이 '상계제도' 덕분에 낮에 생산된 전력을 한전이 관리하는 계통으로 보내고, 동일한 양을 한전으로 부터 가져옴으로서 저녁에서 사용할 수 있게 됩니다. 이 제도 덕분에 봄, 가을에 전기를 더 많이 만든 것을 겨울에 사용할 수도 있게 됩니다. 이 제도에 대해 구체적인 내용은 다음 글에서 다루어 보겠습니다.