꽃가루 오염: PV 성능 손실

태양광 PV 운영 및 유지 관리에서 먼지, 모래, 새 배설물은 일반적으로 주요 오염원으로 간주됩니다. 그러나 숲, 농업 지역, 식물이 밀집된 지역 근처에 위치한 PV 프로젝트의 경우 꽃가루 오염도 모듈 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.

미국 노스캐롤라이나주에 있는 5개 유틸리티 규모의 PV 발전소에 대한 장기 연구에 따르면 강우 꽃가루 오염이 심한 지역에서도 여전히 15%를 초과하는 성능 손실이 발생할 수 있으며 자연 강우만으로는 모듈 성능을 완전히 복원할 수 없는 것으로 나타났습니다.

5개 PV 발전소의 장기 모니터링: 꽃가루로 인해 15% 이상의 성능 손실 발생

이 연구에는 4~9MW 범위의 설치 용량을 갖춘 5개의 유틸리티 규모 PV 발전소가 포함되었습니다. 모든 공장은 약 7년 동안 운영되었습니다.

연구 지역은 일년 내내 비교적 풍부한 강우량을 받으며, 사건당 평균 강수량은 11mm에서 14mm에 이릅니다. 기존의 가정에 따르면 이러한 지역은 일반적으로 토양 오염 위험이 상대적으로 낮은 것으로 간주됩니다.

그러나 장기간 모니터링한 결과 다음과 같은 결과가 나타났습니다.

• 상당한 성능 손실: 꽃가루가 가장 많이 발생하는 봄철 동안 5개 PV 발전소 모두 15%가 넘는 성능 손실을 경험했습니다.

• 강우로 인한 청소 효과 제한: 일일 강우량이 50mm 이상일 경우에도 뚜렷한 성능 회복이 관찰되지 않았습니다. 강우 후 회복은 여전히 ​​느렸습니다.

이러한 결과는 특히 식물이 밀집된 지역에서 PV 모듈 청소가 필요한지 여부를 결정할 때 강우 빈도만을 유일한 요인으로 사용해서는 안 된다는 것을 나타냅니다.

기계적 세척으로 PV 성능의 5%~11% 복원

2022년에 연구팀은 5개 태양광 발전소에 대해 수동 기계 청소를 실시했습니다. 청소 후 각 공장의 성능은 약 5%~11% 회복되었습니다.

이 연구는 전문적인 청소가 꽃가루 오염으로 인해 영향을 받은 PV 모듈 성능을 복원하는 데 여전히 효과적인 방법임을 나타냅니다.

강우량이 PV 모듈에서 꽃가루를 쉽게 제거할 수 없는 이유는 무엇입니까?

연구에 따르면 이는 꽃가루 자체의 특성과 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났습니다.

1. 꽃가루는 지속적인 잔류물을 형성할 수 있습니다.

꽃가루 입자는 PV 모듈의 유리 표면에 쉽게 부착될 수 있습니다. 습도와 강우의 영향으로 일부 꽃가루는 자연 강우를 통해 완전히 제거하기 어려운 상대적으로 안정적인 잔류층을 형성할 수 있습니다.

2. 고르지 못한 오염 분포로 인해 국지적인 영향이 발생할 수 있습니다.

연구 결과에 따르면 지속적인 강우 후에도 눈에 보이는 꽃가루 잔류물이 모듈 표면에 남아 있는 것으로 나타났습니다. 이러한 오염된 영역은 빛 투과율을 감소시키고 PV 성능에 계속 영향을 미칠 수 있습니다.

따라서 강우는 오염의 일부만 줄일 수 있으며 효과적인 PV 모듈 청소를 완전히 대체할 수는 없습니다.

꽃가루 시즌 동안 PV 발전소에 대한 3가지 주요 O&M 통찰력

숲, 농업 지역, 식생 범위가 높은 지역 근처에 위치한 PV 프로젝트의 경우 꽃가루 오염의 영향에 더 큰 주의가 필요합니다.

1. “강우량이 많다고 해서 청소가 필요하지 않다는 뜻은 아닙니다”

비가 자주 내린다고 해서 항상 PV 모듈이 깨끗한 상태로 유지되는 것은 아닙니다.

2. 꽃가루 계절에 주의하세요

꽃가루 최고 시즌(예: 일부 지역에서는 6~7월) 이후에 모듈 오염을 평가하는 것이 좋습니다.

3. 적절한 청소 전략은 장기적인 에너지 손실을 줄이는 데 도움이 됩니다.

실제 오염 조건을 기반으로 청소 계획을 개발하면 지속적인 오염으로 인한 에너지 손실을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

결론

꽃가루 오염은 쉽게 간과되는 PV 오염 유형이지만 PV 모듈 성능에 미치는 영향은 시간이 지나도 지속될 수 있습니다.

복잡한 환경에서 운영되는 태양광 프로젝트의 경우 오염 상태를 정기적으로 평가하고 과학적이고 효율적인 청소 전략을 채택하면 장기적인 모듈 성능과 운영 안정성을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

참조

Bessa, J.G. 외. (2024).유틸리티 규모 PV 발전소의 꽃가루로 인한 토양 손실에 대한 조사. IEEE 태양전지 저널, 14(1), 178-184. DOI: 10.1109/JPHOTOV.2023.3326560.