소형 태양광 발전의 기초 상식

태양광 발전은 크게 2가지 방식이 있습니다. 하나는 태양전지판으로 생산된 전기를 배터리에 저장하여 사용하는 독립형 방식과 일반 가정용이나 발전소처럼 220V 한전 전기와 연결하여 사용하는 계통연계 방식입니다.
먼저 독립형 방식을 위주로 설명 드리겠습니다. 독립형 태양광 발전을 하려면 3가지 부품이 반드시 필요합니다.
전기를 생산하는 태양전지판과 전기를 저장할 수 있는 배터리와 그리고 충전 기능을 담당하는 콘트롤러입니다.
태양광을 사용하려면 제일 먼저 해야 할 일이 어떤 전기기기를 사용할 것인지 정해야 합니다. 소비하려는 전기량을 먼저 계산하고 그 다음 그 소비량을 충족해 줄 수 있는 태양광발전 용량을 계산해야 합니다

< 독립형 태양광 발전 세트 구성>
1. 필요한 태양 전지판의 크기를 계산하는 방법
소규모 태양광을 활용하고자 할 때 가장 먼저 해야 할 사항은 태양 전지판의 크기를 정하는 것입니다. 이때 가장 기본이 되는 원칙은 하루에 사용하는 전기 보다 많은 양의 전기를 하루에 생산해주어서 배터리의 용량을 유지하도록 하는 것입니다. 하루에 소비되는 전기량을 계산하기 위해서는 먼저 사용하려는 전기기기의 와트(Watt) 를 알아야 합니다. 예를 들어 10W의 LED 전등 1개를 하루 5시간씩 사용한다고 하면, 하루 전기소비량은 50W로 계산됩니다. ( 10W X 1 개 X 5 시간 = 50W ) 그러면 태양광 발전으로 하루에 최소 50W 이상을 생산해 주어야 합니다. 그러면 50W를 생산하기 위한 태양 전지판을 구성해 보겠습니다.
우리나라의 경우 평균적인 일조시간은 3 시간으로 봅니다. 50W 의 전기를 발전하기 위해서는 약 17 W 의 태양전지판이 필요합니다. 그러나 실제 17W의 전지판은 구하기 어려우므로 20W 전지판을 선택하면 됩니다.
2. 배터리의 크기를 결정하기
태양전지판의 크기를 정하고 나면 배터리의 용량 즉 암페어(Ah)를 정해야 합니다. 배터리는 태양전지판에서 발전된 전기를 담아두는 저장공간입니다. 주간에 태양 전지판에서 생산되는 전기를 배터리에 저장해두었다가 필요한 시간에 배터리에 저장된 전기를 사용하는 것입니다. 따라서 배터리는 하루에 사용하는 양보다는 최소한 서너배정도 많은 양의 전기를 담아두어야 필요한 시간에 사용할 수 있게 됩니다. 하루 50W의 전기를 사용한다면 배터리에는 200W - 300 W 정도의 전기를 저장하는 배터리를 사용하는 것이 필요합니다. 300W를 암페어로 환산해보면 (300 / 12 ) 25 Ah 입니다. 그러면 이보다 좀더 여유있게 30A 이상의 배터리를 사용하는 것이 바람직합니다
그리고 수일간 비 오는 날이나 흐린 날등을 대비하려면 좀더 큰 용량의 배터리를 선택해야 할 것입니다

3. 솔라 콘트롤러의 선택
태양 전지판으로 전기를 생산하는데 세번째 필수적인 장비는 솔라 콘트롤러입니다. 솔라 콘트롤러는 태양전지판에서 발생하는 전기를 배터리에 충전하고 관리해주는 역할을 하므로 반드시 사용해야 합니다. 콘트롤러의 가장 중요한 2가지 기능은 배터리가 과충전되는 것을 방지해주고 또한 배터리가 방전되는 것을 방지해 주므로 반드시 사용해야 합니다. 콘트롤러를 선택할 때는 반드시 암페어의 크기를 확인해야 합니다. 태양전지판의 암페어와 사용하려는 전기기기의 암페어보다 큰 암페어의 콘트롤러를 사용해야 합니다. 예를 들어 10W 전지판이면 1A 급의 콘트롤러 20W이면 3A 급 입니다. 60W 면 10A 콘트롤러를 사용해야 합니다 그러나 사용 중 용량을 확장을 해야 할 경우라면 미리 큰 용량의 콘트롤러를 구매하는 것이 오히려 경제적입니다. 자세한 기준은 세이브솔라로 문의 바랍니다.


4. 인버터의 사용
태양광 발전으로 만들어지는 전기는 배터리에 전기를 저장하는 방식이므로 태양광 전기의 전압은 12V 나 24V의 DC 전기입니다. 그러나 우리가 일반적으로 사용하는 것은 220V 전압입니다. 그래서 태양광으로 발전한 12V 나 24V 의 전기를 220V 로 사용하려면 인버터를 사용해야 합니다. 인버터를 사용하기 위해서는 태양전지판의 크기가 최소 60W 이상이 되어야 합니다. 220V 로 변환하는 과정에서 약 15 % 정도의 전기 손실이 발생하므로 작은 태양전지판을 사용하는 발전세트에서는 사용하기 어렵습니다. 따라서 최소한 60W 이상의 발전 세트에서 인버터를 사용하는 것이 바람직합니다 인버터는 사용하려는 전기기기에 따라 300W, 500W, 1000W, 2000W 등으로 구분됩니다. 예를 들어 100W 미만의 전기를 소비하는 TV 나 LED 전등 등을 사용는데는 500W 나 1,000W 정도의 인버터로도 충분하지만 만일 1,000W 이상의 소비전력을 가진 커피포트 등을 사용하려면 2,000W 정도의 인버터가 필요합니다

5. 전기 사용 기기의 선택
태양광으로 많은 전기를 생산하기 위해서는 큰 규모의 태양전지판과 많은 배터리등의 시설이 필요합니다.
그러나 가정이나 개인이 소규모 발전을 하여 사용할 경우 생산량이 적기 때문에 전기기기를 선택할 때 저전력 소비기구를 선택해야 합니다. 전등의 경우는 소비전력이 적은 LED 전등을 필수적으로 사용해야 합니다. 그래서 태양광발전은 LED 전등과 가장 잘 조합됩니다. 태양광 을 효과적으로 소비전력이 적은 전기기구를 사용하는 것이 바람직합니다 그래서 먼저 사용하려는 전기기의 소비전력을 파악하는 것이 우선입니다. 전기소비가 많은 열선전기 기구들인 전기밥솥, 전기난로 , 전기 장판, 전기 보일러, 에어컨 등은 소규모 태양광으로 이용하기에는 적합치 않습니다. 조금 여유있는 용도로 사용하려면 전지판의 규모가 500W 이상으로 구성하는 것이 바람직합니다 일반적으로 사용되는 소규모 발전세트의 예를 들어 보겠습니다
- 전등을 위주로 사용할 경우 : 20W - 60W 발전세트 구성
- 소형 TV, 전등 사용할 경우: 100W -200W 발전세트 구성
- 소형 냉장고 TV 전등 사용할 경우 : 500W - 1,000W 발전세트 구성
특히 컨테이너 하우스등에서 소형 냉장고를 사용하려는 경우 냉장고의 소비전력을 잘 살펴본 후 월간 소비전력이 15KW 이하의 1등급 냉장고를 구매해야 합니다. 또한 선풍기도 DC모터를 사용하는 선풍기는 일반 선풍기에 비해 소비 전력이 절반이므로 DC 선풍기를 사용해야 합니다

6. 솔라 패널의 설치
태양전지판은 설치할 때 정남향으로 방향으로 각도는 약 30도 정도의 각도로 기울여서 설치해주어야 합니다 그리고 먼지나 불순물이 전지판위에 끼게 되면 발전 효율이 저하되므로 수시로 전지판을 깨끗하게 청소를 해주어야 합니다

7. 캠핑용 차량에 태양광 설비의 설치 사용
요즘 캠핑이 많은 인기를 얻고 있습니다. 스타렉스나 1톤 화물 차량등으로 캠핑카를 꾸며서 캠핑을 하는 인구들이 늘어나고 있습니다. 차량의 지붕에 100W의 전지판을 3장 - 6장도 부착하여 필요한 전기를 충당하고 있습니다. 여기에는 솔라패널과 패널의 규모에 맞는 솔라 콘트롤러 그리고 300A &#8211; 500A 정도의 배터리를 장착하고 1000W &#8211; 2,000W 정도의 인버터를 장착하면 필요한 냉장고 TV 전등 전기장판등 캠핑을 할 때 꼭 필요한 전기를 직접 발전하여 사용할 수 있습니다.
그외에 휴대형의 접이식 솔라 패널을 이용하면 전등 사용등 간단한 전기를 사용할 수 있습니다.