태양광 패널은 햇빛을 받아 전기를 생산합니다. 따라서 패널에 그늘이 생기면 발전량이 줄어드는 것은 당연합니다.
하지만 패널 한 장의 작은 부분만 가려져도 예상보다 큰 출력저하가 발생할 수 있습니다. 태양광을 설치할 때는 지붕면적뿐 아니라 시간대별 음영을 반드시 확인해야 합니다.
태양광 음영이란?
태양광 음영은 나무, 건물, 굴뚝, 안테나, 전선, 옥탑 등의 그림자가 태양광 패널을 가리는 현상입니다.
아침이나 오후에 잠깐 발생할 수도 있고 하루 중 발전량이 가장 많은 정오 무렵에 발생할 수도 있습니다.
같은 크기의 그늘이라도 발생시간에 따라 손실되는 발전량은 달라집니다.
패널 일부만 가려져도 문제가 되는 이유
태양광 패널 내부에는 여러 개의 태양전지가 연결되어 있습니다. 일부 셀이 가려지면 해당 부분의 전류가 감소합니다.
여러 장의 패널이 직렬로 연결되어 있다면 한 장의 출력저하가 같은 회로에 연결된 다른 패널에도 영향을 줄 수 있습니다.
수도관에 막힌 부분이 생기면 전체 흐름이 줄어드는 것과 비슷하게 이해할 수 있습니다.
굴뚝과 안테나의 그림자
굴뚝이나 안테나는 크기가 작아 보여도 태양의 이동에 따라 긴 그림자를 만들 수 있습니다.
특히 겨울에는 태양 고도가 낮아 그림자가 길어집니다. 여름에 음영이 없었다고 해서 겨울에도 문제가 없다고 판단하면 안 됩니다.
패널 배치 전에 계절별 그림자 길이와 이동경로를 확인해야 합니다.
나무의 성장과 계절 변화
설치 당시에는 문제가 없던 나무가 몇 년 후 자라면서 패널을 가릴 수 있습니다.
여름철 잎이 무성할 때와 겨울철 낙엽이 진 뒤의 음영조건도 다릅니다.
인근 토지가 개발되거나 새로운 건물이 들어서면서 태양광 발전량이 감소하는 경우도 있습니다.
낙엽과 새 배설물도 음영이 된다
나뭇잎 한 장이나 새 배설물이 패널 일부를 가리면 작은 음영이 생길 수 있습니다.
일시적인 오염은 비에 씻겨 내려갈 수 있지만 같은 위치에 장기간 남으면 발전량에 영향을 줍니다.
패널 표면을 정기적으로 확인하고 특정 부분만 반복적으로 오염되는지 살펴보는 것이 좋습니다.
핫스팟 발생 가능성
패널 일부가 가려진 상태에서 나머지 셀들이 전류를 계속 흘리면 가려진 부분이 열을 발생시킬 수 있습니다.
이를 핫스팟이라고 합니다. 장기간 반복되면 패널 손상과 출력저하의 원인이 될 수 있습니다.
패널에는 바이패스 다이오드가 설치되어 영향을 줄이는 구조가 적용되지만 모든 문제를 완전히 막는 것은 아닙니다.
음영을 줄이는 패널 배치
굴뚝과 옥탑에서 충분한 거리를 두고 패널을 배치해야 합니다.
음영이 발생하는 구역은 패널 설치를 피하거나 별도의 회로로 분리하는 방법을 검토할 수 있습니다.
동향과 서향처럼 방향이 다른 패널을 하나의 동일한 입력회로에 무리하게 연결하지 않는 것이 좋습니다.
인버터와 옵티마이저 활용
인버터의 MPPT 회로를 방향과 음영조건에 따라 분리하면 일부 손실을 줄일 수 있습니다.
패널별 출력최적화장치인 옵티마이저나 마이크로인버터를 활용하는 방법도 있습니다.
다만 추가 장비는 설치비와 고장 가능성도 증가시키므로 실제 음영조건과 경제성을 검토해야 합니다.
음영 여부 확인 방법
맑은 날 오전, 정오, 오후에 지붕을 관찰하면 현재 음영을 확인할 수 있습니다.
전문적인 태양광 설계에서는 태양의 계절별 이동경로를 분석하는 프로그램을 사용할 수 있습니다.
기존 태양광 설비는 인버터의 회로별 발전량을 비교해 특정 회로의 출력이 반복적으로 낮은지 확인할 수 있습니다.
태양광 음영 결론
태양광 패널의 작은 음영도 전체 발전량에 영향을 줄 수 있습니다.
패널을 많이 설치하는 것보다 그늘 없이 안정적으로 햇빛을 받을 수 있는 위치에 설치하는 것이 중요합니다.
설치 전 계절별 음영을 확인하고 방향과 음영조건이 다른 패널은 적절하게 회로를 분리해야 합니다.