출처: roedl.com
에너지의 평준화 비용(LCOE)을 낮출 수 있는 잠재력 외에도 양면 PV 모듈은 새로운 설치 및 마케팅 기회를 제공합니다. 이는 추가 수율 및 더 높은 전력 밀도와 같은 관련 이점이 있습니다. 또한, 특수 에너지 생성 프로필로 인해 수직으로 장착된 양면 모듈은 EEG 지원 없이 전기를 마케팅해야 하는 시기에 전기 가격 이점을 제공하며 그렇지 않으면 접근할 수 없는 지역에 대한 새로운 용도를 개척하는 데 도움이 될 수 있습니다.
기본 정보
원칙적으로 양면 태양광(PV) 모듈은 전체 후면 접촉이 지문 접촉으로 대체된 단순한 PV 모듈입니다. 즉, 패널 후면도 태양 복사에 노출되어 전력을 생산하는 데 사용될 수 있습니다. 패널 후면이 얼마나 많은 태양 복사를 받는지는 무엇보다도 주변 표면의 반사율과 모듈 장착 방식에 따라 달라집니다. 소위 알베도 값은 표면이 태양 복사를 얼마나 잘 반사하는지 측정하는 것입니다. 예를 들어, 알베도 값은 깊은 물 위의 높은 태양의 경우 약 10%, 초원의 경우 10% - 30%, 새로 내린 눈의 경우 최대 75% - 95%입니다.1주변 표면의 반사율 값은 수확량 증가에 중요한 요소입니다(그림 참조)2).
또 다른 요인은 패널의 후면이 패널의 전면에 비해 얼마나 많은 에너지를 생산할 것인지를 측정하는 소위 "양면성 요인"입니다. 현재 양면 모듈에서 양면성 요인은 일반적으로 70%에서 95% 사이입니다. 예를 들어, 양면성 요인이 95%이면 동일한 조건에서 후면은 전면에서 생산된 에너지의 95%만 생산한다는 것을 의미합니다. 그러나 결국 중요한 것은 수확량 증가이며, 여기서 시설이 이상적인 설치 조건(높은 반사율 값, 예: 눈 또는 밝은 지붕 표면, 완벽한 방향, 음영 없음)에서 유리하게 위치하는 경우 수확량 증가의 가능한 값은 연간 30%에서 50% 사이가 될 수 있습니다.3그러나 독일의 경우 시스템 설계와 모듈 아래 표면에 따라 수율 증가율이 연간 5~15% 사이로 달라질 것으로 예상됩니다.
알베도가 수확량 증가에 미치는 영향에 대한 기본 고려 사항
혁신적인 시스템 설계
양면 모듈의 특별한 점은 후면에서 발생하는 수율 이득 외에도 이 유형의 모듈이 다른 설치 옵션도 제공한다는 것입니다. 확실히 기존 패널과 비교했을 때 가장 급진적인 변화는 수직 설치입니다. 가장 흔한 것은 패널의 동서 방향입니다. 이는 기존 레이아웃과 비교했을 때 두 가지 주요 차이점을 수반합니다.
첫째, 수직 레이아웃은 생산 프로필의 변화를 수반합니다. 단일 정오 최대치 대신 이제 두 개의 피크가 생산됩니다. 하나는 오전에, 하나는 오후에 생산되지만 정오 이후의 생산량은 비교적 높습니다. 몇 안 되는 비슷한 발전소가 5%에서 10% 사이의 수확량 증가를 창출한다는 사실 외에도, 실제적인 이점은 일반적으로 현물 시장 가격이 상승하는 가운데 더 많은 전기가 생산된다는 것입니다. 독일과 전 세계에서 EEG 지원 없이 점점 더 많은 발전소가 계획되거나 건설되고 있는 것을 볼 수 있습니다.4 이러한 발전소의 경우 전기 거래소에 표시된 미래 전기 가격은 수익성과 관련된 고려 사항에 중요합니다. PV 발전소의 소위 "공격 효과"(즉, 정오 피크 가격이 마이너스 가격 수준까지 하락)를 피하는 능력은 결정적인 요소가 될 수 있습니다. 스페인 전기 시장 분석은 비보조 전기 가격 문제의 논란의 여지가 있는 본질을 명확히 보여줍니다.5
기존 설치 대 수직 설치: 2017년 5월 26일 기준 에너지 생산 프로필 및 현물 시장 가격; 출처: /Next2Sun
또 다른 중요한 차이점은 토지 사용의 변화입니다. 기존에 장착된 패널과 비교할 때 수직으로 장착된 양면 모듈은 과도한 자체 보유를 피하기 위해 상당히 더 큰 행 간격이 필요합니다. 한편으로는 이는 토지 이용률을 낮추고, 다른 한편으로는 더 큰 행 간격이 토지를 적어도 특정 제한이 있는 한 농업 목적으로 사용할 수 있도록 하는 데 도움이 됩니다. 결국 농업 생산성을 유지한다는 것은 기존 발전소에 비해 토지 임대 비용을 줄일 수 있는 가능성을 의미하며, 따라서 혁신적인 협력 모델을 기반으로 증가하는 토지 소비 문제에 대응할 수 있는 가능성을 의미합니다. 프로젝트 개발자는 일반적으로 발전소를 판매할 때 마진을 최적화하기 위해 최대 설치 용량을 달성하려고 하기 때문에 이 개념은 에너지 공급업체에게 더 흥미로울 것입니다. 따라서 토지 소비에 대한 대중의 의심을 해소할 수 있습니다. 여기서 흥미로운 것은 예를 들어 동독에서 광대한 토지를 소유한 농업 협동조합과 협력하는 개념입니다.
수직 장착의 또 다른 장점은 눈이 쌓여서 발생하는 손실을 최소화한다는 것입니다.
모듈의 표면. 게다가 초기 연구에 따르면 오염으로 인한 손실이 상당히 낮습니다(이것은 사막 지역에서 관련이 있습니다).6
특정 유형의 발전소에서 양면 모듈을 사용하는 것이 적합한지는 패널의 양쪽을 사용한다는 사실뿐만 아니라 유리-유리 모듈의 투명도에도 달려 있습니다. 따라서 차량 항구, 소음 차단 장치, 건물 요소, Floating PV에 설치하는 데 가장 적합합니다.7그리고 위에 언급된 Agro PV에도 해당합니다.
비용 및 수익 구조
비교 목적으로, 비용 및 수익 구조 분석에서는 최적 기울기를 지닌 남향 PV 발전소의 기존 설계를 고려합니다.
주의 깊은 독자라면 이 시점에서 양면 모듈을 설치하면 특정 수율이 더 높기 때문에 모듈이 덜 필요하다는 결론을 내렸을 것입니다. 이렇게 하면 설치, BoS 및 토지 임대 비용이 줄어듭니다.
반면, 모듈의 가격은 현재 약 10% 정도 더 높지만 장기적으로는 수렴될 수도 있습니다. 그 이유는 생산 공정이 기존 모듈과 매우 유사하기 때문입니다.3 현재 글로벌 생산 능력은 모노페이셜 모듈에 집중되어 있습니다. 따라서 규모의 경제로 인한 가격 인하 효과는 아직 양면 모듈에 큰 영향을 미치지 않았습니다.
그러나 개별 프로젝트에 대해 어떤 유형의 모듈과 어떤 설치 방법을 선택할지는 사례별로 검토해야 합니다. 전기가 EEG 계획 외부에서 판매되는 경우 LCOE를 결정하는 것 외에도 생산된 전기의 가치를 결정하기 위해 장기 전기 가격 예측을 준비하는 것이 합리적입니다.
수직으로 장착된 양면 모듈의 경우 특정 투자 비용은 약 10% - 20% 더 높고 토지 임대 비용은 토지에 대한 필요성이 더 크기 때문에 약 두 배 더 높습니다. 토지 임대 비용의 경우 토지가 농업 목적으로 적합한지 여부와 지속적인 사용이 가능한지에 따라 비용 절감이 가능합니다. 반면 양면 모듈은 전기 가격이 높은 시기에 전기 판매로 약 5%~10% 더 높은 수확량과 더 높은 수익을 제공합니다. 또한 유리-유리 모듈을 사용하면 서비스 수명이 더 길어질 것으로 예상됩니다.
삶.9
양면 시장 점유율에 대한 긍정적인 전망
양면 모듈은 전 세계적으로 중요성이 커질 것으로 추정됩니다. 예측 범위는 20%에서
202610 2025년까지 40%로 증가할 것으로 예상됩니다.11가격 차이 외에도 양면 STC 문제가 아직 해결되지 않았다는 사실에서 어려움이 발생합니다. 다른 문제로는 패널 후면 청소와 장착 구조로 인한 핫스팟 발생이 있습니다. 긍정적인 점은 양면 모듈의 납품 시간이 정상화되었고 수율 시뮬레이션이 신뢰할 수 있는 값을 제공한다는 것입니다.
결론: 새로운 시스템 설계와 비즈니스 사례를 갖춘 양면 PV 발전소
양면 PV 모듈은 주변 표면의 반사율로 인해 패널의 태양 활성 후면을 통해 동일한 모듈 표면에서 더 많은 에너지를 생성합니다. 설치 및 BoS 비용이 동일한 수준이므로 일반적으로 양면 모듈의 높은 비용을 초과하는 더 높은 수율로 이어집니다. 또한 양면 모듈은 소음 차단 장치, 부유 PV 발전소 및 수직 장착에 사용하도록 미리 정해져 있습니다.
PV 시스템. 수직으로 설치된 발전소가 있기 때문에 토지를 농업 목적으로 계속 사용할 수 있으므로 논란의 여지가 있는 토지 소비 문제가 없어집니다.12따라서 관련 허가를 받을 가능성이 커집니다. 동시에, 이 유형의 발전소의 생산 프로필은 전기 거래소에서 더 높은 수익을 약속하는데, 이는 EEG 지원 제도 외부에서 운영되는 발전소의 경우 특히 매력적입니다. 따라서 기본적으로 어떤 경우든 양면 PV 모듈과 향후 프로젝트에서 수직 장착을 고려하는 것이 좋습니다.
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1 Dobos, E. (1996) 'Albedo', Engineering(런던), 237(7), p. 21. doi: 10.1081/E-ESS
2 Dupeyrat et al., 2014; 양면 PV 수율의 반사율 의존성에 대한 조사
3 Guo, S., Walsh, TM 및 Peters, M. (2013) '수직 장착 양면 광전지 모듈: 글로벌 분석', 에너지, 61, pp. 447–454. doi:10.1016/j.energy.2013.08.040
Yusufoglu, UA, Pletzer, TM, Koduvelikulathu, LJ, Comparotto, C., Kopecek, R. 및 Kurz, H. (2015a) '양면형 연간 성과 분석'
모듈 및 최적화 방법', IEEE Journal of Photovoltaics, 5(1), pp. 320–328. doi: 10.1109/JPHOTOV.2014.2364406
Shoukry, I. (2015) 양면 모듈 - 시뮬레이션 및 실험. 슈투트가르트 대학교
4 https://www.pv-magazine.de/2019/03/04/enbw-plant-photovoltaik-anlagen-mit-400-megawatt-withne-foerderung-in-deutschland/
5 https://www.pv-magazine.de/2019/03/01/스페인-광전지-프로세스-블록-프로세스-비용-재정-프로젝트-이익-및-자금-프리플라이첸-안라겐/
6 Rabanal-Arabach, J., Mrcarica, M., Schneider, A., Kopecek, R. 및 Heckmann, M. (2016) '양면 PV 모듈의 수직 장착을 위한 프레임리스 장착 구조의 필요성', 제32회 EU PVSEC
7. "플로팅 PV - 새로운 트렌드로 떠오르는 태양광 발전"(EnEws: 2019년 2월 발행)
8 2018년 10월 25일 PV Magazin Webinar를 기반으로 함; 슬라이드는 다음에서 다운로드할 수 있습니다: https://16iwyl195vvfgoqu3136p2ly-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2018/10/2018-10-25-Bifacial-Webinar-SOLTEC.pdf
9 넥스트투썬
10 태양광을 위한 국제 기술 로드맵(ITRPV), 2019년 3월 ["진정한 양면"에 대한 데이터]
11 https://www.bloomberg.com/news/articles/2018-05-17/watch-out-for-double-sided-solar-panels-taking-off-in-china
12 https://www.pv-magazine.de/2019/03/04/fdp-politiker-photovoltaik-enlagen-in-unseren-regionen-sind-verbrechen-an-der-menschheit/
