공업 먼지로 고통받는 태양광 발전, 자체적 기술로 세정 실시
[이 포스팅은 일본 기사를 번역한 것 입니다.]
출처 - https://project.nikkeibp.co.jp/ms/atcl/19/feature/00004/00003/?ST=msb&P=1
츄고쿠 지방의 공업 지대에 태양광 패널이
약 3만 5000장 늘어선 메가 솔라 (대규모 태양광 발전소)가 있다.
이 메가 솔라는 2016년 봄에 운전을 개시한 이후
공업 지대 특유의 철분에 고생 해왔다. 철가루 먼지는
태양광 패널 위에 내려 쌓인동안 바랜 녹처럼 고착되어 버린다.
여태까지 다양한 해결 방법을 사용해 검증을 반복해 왔지만,
지금까지 결정적 수단이되는 대책을 찾지 못하고
철분에 의한 발전 손실에 고심하고 있었다.
지금에 와서 효과적인 방법을 확립했다.
철가루 먼지에 의한 태양광 패널 당 발전 손실은 30 ~ 40%에 이르고있는 느낌이었다.
연평균 8 ~ 9 %에서 패널의 발전 효율이 낮아진 것을 느꼈다고 한다.
태양광 패널은 노화에 의해 출력이 떨어지는 경향이있다.
패널 업체들은 연간 1% 정도 출력이 계속 떨어질 사양의 제품으로 판매하고있다.
이 수치는 보증 기준으로, 실제로 불량이나 문제가없는 한
1% 정도로 출력은 떨어지지 않는다.
이 가운데,이 공업 지대의 메가 솔라의
'철가루 먼지에 의한 패널 당 출력 30 ~ 40%의 전력 손실'이라는 심각한 상태였다.
고정 가격 매입 제도 (FIT)에 따른 매전 단가 (세금 별도)은 36 엔 / kWh로
연간 손실은 억 단위에 달한다고 하였다.
그동안 검토해온 대책으로는 태양광 패널의 커버 유리에
추가 표면 처리, 유리 표면의 세척이 있다.
그러나 표면 처리를 실시하면 철가루 먼지의 고착이 더욱 심해지거나
당시 시도하였을 시 세제로는 기대한 만큼의 효과는 없었다.
이 메가 솔라는 철분의 고착에 의한 발전 손실의 영향이 겨울에 특히 큰 것으로 나타났다.
바람의 계절적인 경향의 영향 같았다.
철가루 먼지는 쌓인 후 즉시 헹구면 떨어지지만,
일상적으로 태양광 패널을 물로 씻어야한다.
약 3 만 5000 장의 패널을 매일 세척하는 작업은 어렵다.
가능한 작업의 간격을 두고, 횟수가 적은 것이 바람직하다.
유리 표면 처리에 의한 해결이 어려운 이상, 방법은 세척으로 제한된다.
그래서 이러한 확인 후 응급 조치 요령으로,
철가루 먼지가 쌓인 상태의 태양광 패널을 제거하고
패널의 상태를 상세하게 분석 할 수있는 서비스를 제공하고 있는 기업에 보내 분석했다.
중외 테크노스 (히로시마시)가 분석한 유리 표면에 부착 성분이나 부착 상황을 파악했다.
철 이외에 실리콘, 칼슘이 고착의 원인이라고 밝혀졌다.
철가루 먼지가 쌓인 태양광 패널의 표면은 낮에는 일사를 받고 발전하고 온도가 상승한다.
열 작용 외에도 접착제처럼 작동하는 칼슘의 성격이 복합적으로 관련하여
일정한 시간을 거쳐 철분이 유리 표면에 고착되어 있었다.
철가루 먼지는 유리의 표면에 쌓여 고착 할 뿐만 아니라
꽂히는 것 같은 상태가 되어 있었다.
화산재가 쌓이는 지역에서 자동차의 차체가 화산재에 뒤덮힌 상태와 비슷하다.
이러한 시행 착오를 거쳐 고착 철분 제거에 적합한 전용 세정제를 개발했다.
철가루 먼지가 고착시는 제품 사양의 60 ~ 70%로 발전량이 감소하고
출력 특성이 세척 후 95%까지 회복 한 것을 확인했다.
가동 4년이 경과한 현재의 패널을 발휘할 수 있는 출력 특성으로서
최고에 가까운 수준으로 회복 한 것으로 평가하고있다.
그러나 이 세척 기술은 태양광 패널이 출하시 제공한
반사 방지 (AR) 코팅도 함께 제거해버린다.
따라서 세척 후 패널은 반사 방지 기능을 통해 얻고 있었던,
2 ~ 3%의 출력 특성의 향상 효과를 기대할 수 없게 된다.
이번 메가 솔라는이 효과의 제거 분을 포함해도
95 %까지 회복 할 수있는 이점이 더 크다고한다.
이 메가 솔라는 이번 세척하여 태양광 패널 제조 업체의 보증을받을 수 없게 되었다.
AR 코팅마다 제거 해 버리는 등 제조 업체의 공장 제품의 품질을 바꾸어 버리는 작업이기 때문에,
업체들이 난색을 표했다.
ESS는이 발전소에 대해서는 여전히 발전 손실의 억제 효과를
회복하는 장점이 더 크므로 세정을 결정했다고 한다.
고착된 철가루 먼지를 깨끗이 씻어 내는 이 세정액은 강한 약제임을 의미한다.
세정 후의 폐액은 모두 회수 산업 폐기물로 적절하게 처리한다.
이 용액을 사용한 세정은 전신을 보호 복과 보호 장비로 덮은 상태에서 실시한다.
로봇 청소기를 활용하는 것을 구상하고 있었지만,
기어나 브러시 등이 용액에 의해 손상되어서, 사용할 수 없었다.
안전성 확보를 꼼꼼히 한 후
이 메가 솔라에서 대규모 시험 세척 작업성 및 효과, 비용 등의 관계를 확인했다.
3만 5000장 중 4000장을 2019년 7월 ~ 9월
3개월 동안 세척하였다.
일손에 의지해도 전신을 보호복과 보호 장비로 덮은 상태에서는
여름철은 작업시의 신체적 부담이 커진다.
그래서 야간에 작업 할 수 없거나
어레이 (태양광 패널을 지지대에 고정하는 단위)의 높은 부분을 상정하고
작업 차를 활용할 수 없는지 등 다양한 연구를 시도했다.
한달에 4000매의 속도로 세척하고
2019년 10월 ~ 2020년 5월 말
약 10개월 만에 3만 5000 장의 모든 패널의 청소를 마칠 예정이다.
이번 세척 추이는 드론 (무인 소형 비행체)로 촬영했다.
세척 전에는 3만 5000장의 태양광 패널 중 10% (약 3500 개)에 과열이 발생했다.
3000장을 세척하는 단계에서 공중 촬영하였을 시,
세척한 3000장 중 과열 된 것은 3개에 그쳤다.
세척 효과 것으로 보이며, 과열 패널의 비율이 100분의 1로 줄었다고한다.
공중 촬영 사진을 시계열로 보면 안쪽 부터 세척했다.
그 이유는 뒤쪽 정도로 철분의 고착이 심했던 때문이다.
메가 솔라의 3만 5000장의 "본 세척 비용"은 약 1 억 엔.
30 ~ 40% 감소하는 발전 손실을 생각하면 충분히 문제는 없는 수준이라 한다.
이 비용은 태양광 패널의 매수뿐만 아니라
세척 전후의 수세에 필요한 물 확보, 작업성,
태양광 패널의 설치 각도 · 높이 등에 따라 달라진다.
이 회사는 향후처럼 공업 지대에 위치하고 철가루 먼지에 시달리는
태양광 발전소에 이번 개발한 세척 서비스를 제공하고 싶다고 했다.
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