태양열 패널 전력손실 복구 기술 구현

[산업일보]
에너지 절감 반도체 분야의 세계 선도업체인 ST마이크로일렉트로닉스 (www.st.com, 한국 지사장 강성근)는 태양열 발전기에서 중요한 기능인 전력-최적화 및 전력-변환을 모두 발휘하는 업계 최초의 IC를 발표했다.

ST의 혁신기술을 통해 주택의 지붕에 장착되는 태양열 발전 장비에서부터 대형 시설에 이르는 다수의 태양전지판이 보다 적은 와트당 비용으로 보다 많은 에너지를 제공할 수 있게 될 전망이다.

ST의 신형 SPV1020 칩을 통해 최대출력점추종 (MPPT: Maximum Power-Point Tracking) 기능을 각 패널마다 다르게 적용할 수 있다.

MPPT는 태양열 발전기의 출력 회로 소자를 자동으로 조정하여 태양열 밀도의 변화, 음영, 온도변화, 패널 부적합, 노후화 등으로 인해 나타나는 전력 변동을 보상하는 기능이다. MPPT 기능이 없으면, 패널 표면에 아주 작은 음영이 드리어지더라도 태양열 패널의 전력이 10%에서 20%까지 감소될 수 있다. 이 미세한 감소로 인해 지역 선택에 제한이 되거나 음영을 방지하기 위해서 더 작은 태양전지판을 사용해야만 한다. 일부 사례의 경우에 이러한 문제로 인하여 태양열 패널 구현에 어려움을 겪는다.

SPV1020은 모든 태양전지판에 “최적의” 손실보상을 적용하는 중앙집중형 MPPT 방식과 달리, 분산 MPPT (Distributed MPPT)를 지원하여 각 패널별로 다르게 손실 보상을 한다. DMPPT는 심지어 모듈이 고장난 경우에도 인접 모듈의 성능에 상관 없이 각 패널로부터 추출되는 전력을 최대화시킬 수 있기 때문에 태양광발전 (photovoltaic) 시스템의 에너지 생산성을 향상시키기 위한 가장 유망한 기법이다.

DMPPT을 구현하기 위해서는 일반적으로 태양전지의 각 패널에 디스크리트 부품 네트워크가 필요하다. SPV1020은 단일칩으로 이 디스크리트 부품 네트워크를 대체한다. 또한 DC/DC 컨버터가 통합되어 패널의 저전압 DC 출력을 점차적으로 라인-품질의 AC 전력을 일으키는 DC 전압으로 높일 수 있다. SPV1020는 MPPT 기능과 DC/DC 컨버터를 통합함으로써 설계가 매우 단순화되고 부품수도 줄기 때문에, DMPPT를 다양한 전력 등급 및 가격 범위의 태양열 발전기에서 경제적으로 적용할 수 있다.

ST의 산업 및 전력 변환 사업부 총괄 본부장인 삐에트로 메니티 (Pietro Menniti)는 “수율 및 신뢰성 극대화는 재생가능 자원으로부터 비용 경쟁력이 있는 전력을 얻는데 핵심적인 요소이다.”면서 “MMPT 및 전력 변환 회로를 단일칩으로 구현하는 SPV1020와 같은 혁신적인 제품이 개발됨으로써, 재생가능 에너지 기술의 산업화에 있어서 ST의 선도적인 위치를 유지할 수 있게 되었다.”고 말했다.