눈이 태양광 발전에 미치는 영향

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2023년 11월 13일

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최종 수정일: 9월 18일

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겨울철 태양광 발전에서 눈은 발전 효율에 어떤 영향을 미칠까요 ?

눈이 패널을 덮으면 효율이 감소

태양광 발전량은 기본적으로 패널에 도달하는 일사량에 비례합니다. 흐린 날에는 일사량이 감소하면서 발전량이 낮아지지만, 일정 수준의 빛이 패널에 도달하는 한 발전은 지속될 수 있습니다.

반면, 눈이 패널 표면을 덮게 되면 태양빛이 태양전지에 직접 도달하는 것을 방해하여 유효 일사량이 감소하고, 이에 따라 발전 출력과 발전량도 감소하게 됩니다.

특히 눈이 패널 전체를 덮고 적설이 지속되면서 눈의 두께가 증가할수록 태양광의 투과가 더욱 제한되어 발전량 손실이 커질 수 있습니다.

패널 표면에 눈이 쌓이면 발전 효율이 크게 감소하고 눈이 녹거나 인위적인 제설을 통해서 원래 수준으로 회복이 가능합니다. 눈이 오래 남아 있으면 발전 손실로 이어지며 패널의 설치 경사각이 크면 눈이 쉽게 떨어져 손실의 감소 가능성이 낮아집니다.

다만, 양면형 태양광 모듈의 경우에는 눈에 의한 반사광이 추가적인 발전에 기여할 수 있습니다. 눈은 태양광을 비교적 많이 반사하기 때문에, 패널 주변에 쌓인 눈에서 반사된 빛이 모듈 후면으로 유입되면 추가적인 전력 생산이 가능할 수 있습니다. 그러나 패널 전면에 눈이 쌓여 태양광의 직접적인 입사를 크게 차단하는 경우에는 이러한 반사광에 의한 발전 증가 효과보다 전면 적설에 따른 발전량 감소 영향이 더 크게 나타날 수 있습니다.

과거 당사에서 직접 수행한 실험을 통해 확인한 적설 직후 인위적인 제설 전/후의 발전 특성과 자연 제설에 따른 발전량 변화를 함께 살펴보겠습니다.

1. 인위적 및 자연 제설 전/후 환경 조건

2014년 12월 3일
적설량 : 4Cm
170Wp x 14 패널
설치 각도 : 45도
날씨 : 맑음
오전 9시 12분
외부 기온 : -1°C
패널 표면 온도 : -1.5 °C

2. 즉각적인 인위적 제설 전/후

제설 전

오전 9시 12분 / 0.034kW, 0.16A

인위적 제설 후

오전 9시 20분 / 0.211kW, 0.98A

3. 자연 제설

맑음, 오전 9시 12분
외부 기온 : -1°C
패널 표면 온도 : -1.5 °C

맑음, 오전 9시 20분
외부 기온 : -1°C
패널 표면 온도 : -1.5°C

맑음, 오전 10시
외부 기온 : 0°C
패널 표면 온도 : -1.5°C

맑음, 오전 11시
외부 기온 : 2.5°C
패널 표면 온도 : 4.1°C

부분적 구름, 정오(12시)
외부 기온 : 4°C
패널 표면 온도 : 3.8°C

구름 많음, 오후 1시
외부 기온 : 1°C
패널 표면 온도 : -1.2°C

발전 효율 측면에서 볼 때, 눈이 태양광 발전에 미치는 가장 직접적인 영향은 패널 표면을 덮어 태양광의 입사량을 감소시키는 것입니다. 패널에 눈이 쌓이면 태양전지에 도달하는 일사량이 줄어들고, 이에 따라 전류와 출력이 감소하여 발전량이 저하될 수 있습니다. 특히 적설이 지속되어 패널 표면의 눈이 두꺼워질수록 태양광의 투과량이 더욱 감소하면서 발전량 손실이 커질 수 있습니다.

외부 기온과 기상 조건이 적절하고 적설량이 과도하지 않으며 태양광 패널의 설치 각도가 충분히 확보된 경우에는, 일사에 따른 패널의 온도 상승과 경사면의 특성으로 인해 적설된 눈이 자연스럽게 녹거나 흘러내려 별도의 제설 작업 없이 적설이 해소될 수 있습니다.

다만, 태양광 발전의 겨울철 발전 효율은 단순히 적설량에 의해서만 결정되는 것이 아니라, 눈이 패널 표면에 얼마나 오래 잔류하는지를 좌우하는 기온, 일사량, 강설 및 풍속 등 다양한 기상 환경 조건에 따라서도 크게 달라질 수 있겠습니다.