컴포넌트의 신중한 선택이 고수익으로 이어져

태양광발전소 운영비는 시스템을 구매한 후에도 계속 발생한다. 어떠한 컴포넌트를 선택하느냐에 따라 엄청난 비용과 손실이 발생한다. 투자자와 운영자가 새로운 태양광발전소를 위한 최적의 솔루션을 찾을 때 적절한 조언을 받는 경우는 드물다. 대부분 초기 투자비용만 고려한다. 특히 전기 연결 기술은 저품질 컴포넌트가 대규모 투자에 있어서 재정적으로 얼마나 큰 영향을 미치는지를 보여주는 좋은 사례다.

태양광발전소의 순환계에 속하는 연결 기술
태양광발전 시스템과 생물체 해부학적 구조를 비교해 보면 인버터는 심장, 태양광 모듈은 폐, 마운팅 시스템은 골격계와 같다. 태양광 발전소의 연결 기술은 우리 몸의 순환계다. 다만 생물체는 특정 장기가 완벽히 기능하지 않거나 약화 및 손상돼도 제한적으로 기능할 수 있고, 컴포넌트는 태양광 발전 시스템 작동에 필수적이다.

태양광 발전 시스템에 적용된 케이블 직경은 연결 기술에서 중요하다. 시스템의 심장(인버터)을 살펴보면 정맥(케이블)을 통해 많은 혈액(전류)이 흐른다. 따라서 단면적이 클수록 유리하다. PV 시스템의 케이블이 잘못 설계되면 케이블을 통해 흐르는 전류와 전류에 대한 저항이 열 손실을 야기한다. 즉 전류가 안전하지 않은 에너지로 손쉽게 변환될 수 있다.

예컨데 길이가 1m이고 단면적이 2.5mm인 구리 케이블은 8.5A의 일반적인 스트링 전류가 통과할 때 약 360MW의 열을 생성한다. 이 같은 1m의 케이블은 20년의 사용기간 동안 20kW의 시간이 넘는 열을 발생시킨다. 전기에너지에 대해 kW 시간당 약 63원(0.05유로)이 청구되면 플랜트 운영자는 케이블 1m당 1,258원(1유로)의 손해를 본다. 현재 대규모 태양광 플랜트에 수천 m의 케이블이 매설돼 있다는 점을 고려하면 그 비용은 어마어마하다.

케이블 단면적을 배로 늘리면 열손실은 절반으로 준다. 투자자가 단면적이 2배인 케이블 1m당 최대 63원(0.05유로)을 더 지출할 경우 시스템 운영 기간 종료 시점에는 한결 경제적인 재무상태를 유지할 것이다. 그러나 단면적이 더 큰 케이블은 m당 251원(0.20유로)를 추가해야 구입 가능하다.

보이지 않는 태양광 플러그인 커넥터-안정적인 배선을 보장하는 이름 없는 영웅
태양광 케이블 사례에 숨겨진 원리는 태양광 발전소에서 전류를 전달하는 모든 컴포넌트에 적용된다. DC 전류를 사용하건 AC 전류를 사용하건 플러그인 커넥터가 중요한 역할을 한다. 태양광 발전소의 새로운 고품질 연결점은 0.5mW(밀리옴) 미만의 낮은 저항을 갖는다. 앞의 사례에 따라 계산해보면 이 연결점은 열손실로 인해 20년 동안 약 2kWh의 에너지가 소모된다.

테스트 결과에 따르면 작동시 저항값이 10배 이상 빠르게 상승할 수 있다. 저품질의 커넥터가 조립됐거나 커넥터가 서로 잘 맞지 않는 경우 이 같은 증가 폭은 더 커진다. 운영자가 서로 다른 제조업체의 커넥터를 결합해 사용하는 경우도 마찬가지다.

위 사례에서 연결점 저항값이 상승하면 20kWh 이상의 에너지가 열로 손실된다. 이때 커넥터 한 쌍 당 1,258원(1유로) 이상의 경제적 손실이 발생한다. 작동과정에서 수만 유로의 손실이 발생할 수 있지만 초기투자시 몇 백 유로를 절약하기 위해 저렴한 공급업체를 선택하는 것이 올바른 결정인지 생각해야 한다.

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케이블 연결시 컴포넌트 장애-태양광 발전소의 혈전증
혈전증은 생물체에 회복할 수 없는 손상이나 심한 경우 사망으로 이어진다. 태양광 발전소의 경우는 플러그 연결이 이 같은 경우에 해당한다. 태양광 발전소에서 플러그 연결에 장애가 생기면 최소 하나의 인버터 스트링이 도킹 스테이션에서 분리된다.

이 같은 오류 하나가 태양광 발전소를 손상시키지는 않는다. 그러나 모니터링 시스템과 소프트웨어 솔루션이 해당 정보를 통지하는 경우 운영자가 장애를 감지하고 찾아서 문제를 해결하는데 수 시간에서 며칠이 걸려 경제적 손실이 발생한다.

대규모 태양광 발전소의 일반적인 스트링은 약 4kW의 전력을 전달한다. 즉 스트링은 하루에 20~30kWh의 전기에너지를 생성한다. 플랜트 운영자는 위의 사례와 동일한 조건에서 매일 결함이 있는 플러그인 커넥터를 탐지하고 찾아서 수리하는데만 1,258~1,887원(1~1.5유로)의 비용을 지불해야 한다.

또 새로운 한 쌍의 플러그 커넥터를 구매해 설치해야 한다. 즉 예상되는 추가비용이 수차례에 걸쳐 절감한 비용을 초과한다고 할 때 초기투자 비용만을 줄이는 것이 적합한 선택인지 재고해야 한다.

생물체에 혈전증이 발생할 때 일어날 수 있는 최악의 사태는 사망이다. 태양광 발전소의 경우는 컴포넌트에 과도한 열이 발생하는 상황이 이에 해당한다. 과열된 커넥터는 화재를 유발하고 최악의 경우 플랜트가 완전히 파괴된다.

컴포넌트 조정을 통한 고수율 달성
태양광 발전소의 케이블링 시스템은 다양한 컴포넌트로 구성된다. y 배전기라고 알려진 케이블 노드가 배설돼 2개의 스트링 케이블을 커넥터 라인에 결합한다. 고가의 태양광 모듈은 인라인 퓨즈라고 하는 퓨즈를 사용해 역전류로부터 안전하게 보호된다.

패스닝 소재는 케이블이 날카로운 모서리에 의해 심하게 마모되는 것을 방지하고 물을 함유한 표면으로부터 컴포넌트를 보호한다. 운영자는 마킹 시스템을 통해 쉽게 플랜트를 관리 및 수리할 수 있다.

이 같은 컴포넌트가 서로 최적의 상태로 조화를 이룰 때 플랜트는 높은 수율을 달성하고 신속하게 투자수익(ROI)을 실현한다. 특히 모든 컴포넌트를 단일 공급업체에서 제공받을 때 유리하다. 피닉스컨택트는 이 같은 일관된 접근방식을 취하는 몇 안 되는 업체 중 하나다.

완벽한 솔루션
러시아 속담에 ‘구두쇠는 두 번 지불한다’라는 말이 있다. 태양광 발전소의 컴포넌트와 플랜트 공급업체 선정시 해당되는 말이다. 생물체는 소모하는 방식으로 설계돼 최소한의 요구사항만으로는 제대로 기능할 수 없다. 태양광 발전소 계획 및 설치시 이 같은 원리를 염두에 두면 운영자는 ‘높은 수율과 최소한의 유지 관리 및 수리비용’이라는 보상을 받을 것이다. 투자자와 태양광 발전소 운영자는 저렴하다는 이유만으로 컴포넌트를 선택하지 말아야 한다.

뤼디거 메이어(Rudiger Meyer)
피닉스컨텍트 PV 커넥션 테크놀로지 제품관리매니저

SOLAR TODAY 편집국(st@infothe.com)

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