태양광 시스템용 주변장치

태양광 시스템용 주변장치

가. 축전지
○ 축전지는 햇빛이 비칠 때 태양전지에서 생산된 전기를 저장했다가 햇빛이
비치지 않을 때 내놓는 일을 반복하는 역할을 하는데, 니켈-카드뮴 축전
지, 니켈-수소 축전지, 니켈-나트륨 축전지, 납축전지 등 다양한 종류가
있다. 태양광 발전은 주로 낮에 전기를 만들어 내지만 사람들이 전기를
쓰는 시간이 이와 다를 수 있으므로 전기를 저장했다가 필요할 때 꺼내
쓸 수 있도록 축전지(Battery)가 필요하다. 국내에서는 세방하이테크(주)
에서 태양광 발전용 무보수 밀폐 형 연축전지 개발 및 실용화 하고 있다.
(1) Gel 축전지 ;
○ 전해질을 황산 대신에 이산화규소를 사용, 전해액의 비중편차를 없애 전
기화학특성개선에 의한 효율향상, 완전 밀폐 형으로 누수염려 배제, 방폭
효과가 있다.
(2) SPS 타입 축전지 ;
○ 전해질을 황산을 사용함으로 관리인이 보액을 해주어야 함, 단점으로 전
제3장 기술개발 동향분석 45
해액의 비중편차가 심하고, 설치면적 과다, 누수염려, 방폭에 대한 우려가
있다.
나. 전력 조절기
○ 전력 조절장치는 태양전지로부터 주어진 조건에서 최대의 전력을 낼 수
있도록 하는 장치이다. 조정장치는 축전지와 태양전지 사이에 설치되는
것으로, 축전지가 가득 충전되었을 때 태양전지로부터 전기가 축전지로
더 이상 들어오지 못하도록 막거나 축전지로부터 모듈 쪽으로 전기가 방
전되는 것을 방지하는 작용을 한다. 이로써 축전지의 수명을 가능한 한
오래 유지시키는 역할을 한다. 태양전지 출력조절 기능 및 축전지 과방전
과 충전기능이 부착되어 있는 시스템이다.
다. 인버터
○ 계통연계 형 태양광 발전기는 태양전지 군으로부터 발전된 직류전력을 인
버터를 통하여 교류 전력으로 변환시켜 계통과 연계하는 시스템으로서
밧데리가 필요 없으며, 태양전지 군과 계통연계형 인버터(Inverter)로 구
성된다. 즉 모듈에서 생산된 전기를 전선 망을 통해서 전력공급회사로 보
낼 수 있게 설계된 것을 말한다. 이 경우 태양전기 생산자는 보통 자신이
쓰고 남은 전기를 전선 망으로 보내고, 태양전기로 자기에게 필요한 전기
를 충당하지 못할 때는 전선 망으로부터 전기를 공급받게 된다. 이 시스
템에서는 전기가 남을 때는 내보내고 모자랄 때는 전기를 받을 수 있기
때문에, 독립 형과 달리 전기 저장장치가 필요 없게 되고, 이에 따라 비
용도 적게 든다. 주요 구성장치는 태양광 발전기와 생산된 전기를 전선
망으로 보내는 역 송전 장치(인버터)이다.

○ 발전기에서 생산된 직류의 태양전기는 우선 계통연계형 인버터로 들어가
고 그곳에서 전선 망에 맞는 교류로 변환된다. 그 후 이 전기는 가정에서
전기를 쓸 경우에는 가정에 설비되어 있는 전선을 통해 일부 또는 전부
가 자체 소비되고, 그렇지 않은 경우에는 전선 망으로 보내진다. 이때 역
송전된 전기와 전기회사로부터 공급받은 전기를 계산하기 위해 두 개의
계량기가 설치된다. 계통연계 형 시스템은 독립 형에 비해 여러 가지 설
비가 필요 없게 되고 따라서 유지비가 적게 들어가기 때문에 경제적으로
크게 유리하다. 계통연계 형 인버터는 독립 형 인버터와 약간 다른 부품
으로 구성되어 있다. 여기에는 정전되어 전선 망에 전기가 흐르지 않을
때 자동적으로 인버터가 정지되도록 하는 장치가 들어 있다. 그 이유는
정전이 일어났을 때 전선 망으로 전기가 흘러나가면 감전사고나 고장을
일으킬 위험이 있기 때문이다.
○ 응용형 태양광 발전시스템은 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하는 태
양 전지 판, 야간 및 악천후시의 전력사용을 위해 에너지를 저장하는 축
전지와 축전지의 보호를 위한 충전조절기 및 발생된 직류전력을 교류전
력으로 변환하는 인버터로 구성된다.
○ 전력 변환장치는 단상 및 삼상 계통 형 인버터를 통하여 태양광 발전시스
템을 안정적으로 운영한다.
○ 태양전지를 이용한 발전은 전기 동력장치나 조명장치, 가전제품 등 전기
가 필요한 곳에는 모두 적용될 수 있다. 가장 흔하게 퍼진 태양광 발전시
설은 주택 지붕에 올려진 것이지만, 주택이나 아파트 바깥벽의 소재 또는
유리창 대신 설치될 용도로 개발된 것도 나와 있다. 자동차나 요트 또는
하늘을 나는 소형 비행기에 부착되어서 필요한 모든 동력을 제공해주는
것도 있다.
○ 가정에서 사용하는 조명기구나 가전제품은 일반적으로 교류전기에 맞도록
제작되었기 때문에 태양전기를 이들 기구에 사용하기 위해서는 직류를
교류로 바꾸어주어야 한다. 이 장치를 변환기(inverter)라 부르는데, 독립
형의 경우도 대부분 이 장치를 설치한다. 변환기는 태양광발전 시스템의
심장이라고 불릴 정도로 중요한 장치이다. 이 장치에서 태양전지의 전기
를 받아서 전달해주는 일을 제대로 해주지 못하면 전기가 아무리 많이
생산되어도 소용이 없기 때문이다.
○ 태양전지에서 생산되는 전기는 직류(DC)전기이다. 이런 직류전기가 그대
로 사용되는 경우도 있으나, 대부분 기기들은 60Hz의 사인파 교류(AC)를
사용하기 때문에 DC를 AC로 바꾸는 인버터가 필요하다. 인버터에는 사
용자가 전기를 쉽고 안전하게, 효율적으로 사용하게 하기 위한 많은 기술
들이 있다. 즉
- 시스템 보호를 위한 고장 감지 및 보호기술
- 사용자에게 좋은 품질의 전기를 공급하기 위한 고조파 억제기술
- 태양광의 세기의 변화에 따른 최대 전력을 추출하기 위한 최대전력 점
추종기술
- 한전계통과 연계하기 위한 계통연계 기술 등 우리나라는 태양전지로부
터 DC를 받아서 AC로 변환하여 일반사용자가 전기를 사용할 수 있도
록 변환하여 주는 일에 대한 많은 기술을 가지고 있다.
○ LG산전, 헥스파워 시스템에서 태양광 발전용 직, 교류 변환장치 생산하고
있다.