태양광 발전 시스템 구성 시 참고 사항

한전의 전기를 끌기 곤란하거나 수전 비용이 과다하여 태양광을 설치하려는 분이 계십니다.  양봉이나 주말농장 등을 운영하시면서 컨테이너에서 사용할 전력을 자체 조달하시려는 것 같습니다.
그래서 태양광 발전 시스템 구축 시 참고하면 좋은 사항을 적어 보겠습니다.

1. 태양광 발전 가능한 시간은 평균 1일 4시간 이하이다.
2. 배터리는 야간 또는 우천으로 발전이 불가능한 경우 사용할 전력만 충전한다.
3. 인버터는 가능한 입력 전압이 높게 설계한다.

[답변]
먼저 태양전지의 용량을 증대시키거나 배터리를 줄여야 합니다.
질문에서 태양전지는 1.2Kw이고 하루 최대 4시간 동안 발전 가능한 전력은 4.8Kw이지만 배터리는 12Kw가 되어 완전 충전 시 약 3일이 소요되는데 배터리의 용량을 100A 급으로 하거나 태양전지를 12개로 증설해야 합니다.

300W 급의 태양전지판 4개는 1.2KW입니다.
이 전력은 12V에서는 100A이고 24V에서는 50A이며  48V는 25A로 낮아집니다.
그래서 이 전력의 태양전지를 12/24V로 하게 되면 100/50A가 되어 컨트롤러는 이보다 다소 여유가 있는 제품으로 선택하여야 합니다.
말하자면 '30A'급 컨트롤러는 안됩니다.

인버터의 인력 전압이 높아야 하는 이유를 설명드리겠습니다.
전류는 흐르면서 열이 발생(주울 열: 전류의 작용 중 하나) 합니다.
전선이 아무리 굵어도 저항값이 ' 0 ' 인 경우는 없으니까요.
그래서 컨트롤러와 배터리 또 인버터를 연결하는 전선을 아무리 굵게 했다고 쳐도 전선에 저항이 존재합니다. 그래서 '컨트롤러-배터리'의 저항을 0.05옴으로 가정하겠습니다.
그리고 12볼트 배터리를 충전하기로 합니다.
1.2Kw는 12V에서 100A가 됩니다. 그래서 0.05옴에 100A의 전류가 흐르게 되면 이 전선에서는 5볼트가 열로써 소비됩니다. 즉 500W의 전력이 열로써 소비될 뿐 아니라 화재의 위험성이 발생합니다.
그러나 12볼트가 아닌 24볼트로 구성하면 50A의 전류가 흐르고 전선에 2.5V의 전압이 다운되고 불과 125W의 열만 소비됩니다.
그러나 48V로 높이면 25A의 전류가 흐르면서 1.25V가 열로써 낭비됩니다. 따라서 31W가 손실되는 것입니다.
이를 표로써 정리할게요.

전압	전선의 저항	1.2KW에 대한 전류	전선 드롭 전압	전력 낭비
12V	0.05Ω	100A	5V	500W
24V	0.05Ω	50A	2.5V	125W
48V	0.05Ω	25A	1.25V	31.5W

물론 전선을 더 굵게 하여 저항치를 낮추면 소비 낭비되는 전력은 줄어들겠지만 전압을 높이면 될 것을 비싼 전선을 고집할 필요는 없겠죠.

그래서 24볼트보다는 48볼트 또는 60볼트 등 높은 전압으로 하는 것이 훨씬 이익이 됩니다.
나아가 인버터는 전류를 전압으로 변환하는 장치입니다.
즉 낮은 전압의 전력을 높은 전압(220볼트)로 변경 시키는 장치인데 여기서도 전류가 크면 부담스럽게 됩니다.
그래서 인버터 역시 입력 전압을 높여 전류를 낮게 해주는 것이 훨씬 더 경제적이며 효율과 출력의 안정성이 좋습니다.
실례로 UPS 등의 인버터는 단상의 경우 16셀(192볼트) 3상에서는 32셀을  또는 그 이상을 사용하는데 이는 높은 출력에서 전류를 낮춰 효율을 높이고 안정성을 증대 시키려는 의도입니다.

[결론]
인버터를 48V 또는 그 이상으로 하십시오
배터리는 용량을 낮춰 전압을 높이면 됩니다.
결국 태양전지에서 발생한 전력은 220볼트로 변환하는 것이 목적인 만큼 전력을 효율적으로 이용할 수 있도록 구성하는 것이 바람직합니다.

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