태양광 발전 시스템에 전력 인버터가 필요한 이유

태양광 발전 시스템에는 패널에서 수집한 직류(DC) 전기를 교류(AC)로 변환하는 인버터가 필요합니다. 또한 이러한 인버터는 가정 내에서 여러 가지 다른 기능을 수행하며 필요한 유지보수 작업도 수행해야 합니다.

인버터 크기는 효율적인 태양광-배터리 시스템을 설계할 때 중요한 고려 사항입니다. 인버터가 작을수록 DC 전원에서 AC 전원으로 변환하는 동안 효율 손실이 발생하여 작동 중 효율 손실로 이어질 수 있습니다.

인버터란 무엇인가요?

인버터는 직류(DC) 전기를 교류(AC)로 변환합니다. 이를 통해 전자 기기를 가정 내 AC 전원을 공급하는 콘센트에 직접 연결할 수 있으며, DC와 달리 AC는 양방향으로 흐를 수 있으므로 효과적인 작동을 위해서는 적절한 채널링이 필요합니다.

인버터는 마이크로프로세서를 통해 스위치 세트를 제어하여 작동하며, 대부분의 가전제품이 작동하는 주파수보다 훨씬 높은 주파수(대부분의 가정용 기기의 경우 50-60헤르츠)로 스위칭하여 3% 미만의 총 고조파 왜곡(THD)을 가진 사인파에 가까운 정현파를 생성할 수 있도록 합니다.

전력 인버터의 효율 등급은 소비된 총 입력 전력에서 스위칭 손실을 빼서 계산한 다음 이 수치를 DC 출력 전력 등급 또는 유로 효율 값으로 게시합니다.

인버터는 모든 태양광 에너지 시스템의 필수 구성 요소로, 태양광 패널에서 생산된 에너지를 가정과 기업에서 사용할 수 있는 전기로 변환합니다. 기존의 "스트링" 인버터는 모든 태양광 패널을 연결하여 모든 DC 출력을 동시에 수집하지만, 점점 더 많은 사람들이 개별 패널에 직접 부착된 마이크로 인버터를 선택하여 보다 효율적인 발전 및 전력망 정전시 백업 전력을 확보하고 있으며, 일반적으로 온도 센서 보호 기능을 통해 이러한 장치가 과열되지 않도록 보호합니다.

인버터는 직류(DC) 전기를 교류(AC) 전기로 변환합니다.

태양광 시스템에서 인버터는 태양광 패널의 직류 에너지를 가전제품과 전자제품이 사용할 수 있는 교류 전기로 변환합니다. 또한 정전 시 가정용 장비와 배선을 보호하고, 전력망 정전 시 외부 전력선으로 전기가 전송되는 것을 방지하며, 전력망에 연결하면 순 에너지 크레딧(잉여 태양광 에너지를 전력 회사에 다시 보내면 전기 요금 할인)을 받을 수 있습니다.

인버터는 많은 수의 트랜지스터(또는 반도체)를 빠르게 켜고 끄는 방식으로 작동합니다. 각 트랜지스터 쌍이 서로 다른 간격으로 열리고 닫히면서 그에 따라 전류가 상승 및 하강하여 사인파라고 하는 파형이 만들어집니다. 결과 파형은 구불구불한 언덕의 파형과 유사합니다.

직류 전기는 한 방향으로만 흐르지만 교류 전기는 초당 여러 번 번갈아 가며 흐릅니다. 인버터는 DC 전압(일반적으로 12, 24 또는 48볼트)을 60헤르츠에서 표준 유틸리티 AC 전압인 120 또는 240볼트로 변환합니다.

인버터는 비상 또는 피크 수요 상황에 대비해 변환한 에너지를 배터리에 저장할 수 있습니다. 또한 인버터는 재생 에너지 시스템에서 풍력 터빈 또는 수력 발전기의 출력을 시스템의 다른 장치에서 사용할 수 있도록 사용 가능한 AC 전기로 변환하는 데 사용될 수도 있습니다.

인버터는 배터리에 전기를 저장할 수 있습니다.

태양광 패널은 햇빛을 이용해 실리콘 웨이퍼에서 전자를 방출하여 전류를 생성합니다. 안타깝게도 이 직류(DC)는 대부분의 가전제품에서 사용할 수 없으므로 태양광 시스템에는 가정에서 사용할 수 있는 교류 전력으로 변환하는 인버터가 필요합니다.

인버터는 태양광 시스템의 작동을 돕는 다양한 기능을 수행합니다. 예를 들어, 패널 전압을 모니터링하여 최대 모듈 출력 전력 수준을 설정함으로써 스트링이 너무 높게 작동하여 시스템의 전체 에너지 생산량이 감소하는 것을 방지합니다. 또한 인버터에는 시스템 고장 보호 기능이 있어 패널이나 배선에 문제가 발생하면 이를 감지하여 시스템을 즉시 종료하고, 두 경우 모두 오작동이 발생하면 시스템을 즉시 종료합니다.

스마트 인버터는 그리드와의 또 다른 통신 계층을 제공합니다. 그리드에 연결된 태양광 시스템에 연결된 인버터는 주파수 및 전압이 표준 값에서 벗어나는 것을 감지하고 다양한 방식으로 대응할 수 있으며, 일부는 작은 중단을 견딜 수 있지만 편차가 너무 오래 지속되면 연결을 끊고 완전히 꺼질 수도 있습니다.

다른 인버터는 필요할 때 무효 전력을 전력망에 공급하여 전력망의 균형을 맞추고 전력회사의 작업을 더 간단하게 만듭니다. 또한 이러한 인버터는 여분의 태양 에너지를 다시 그리드에 공급하여 전기 요금의 순 에너지 크레딧을 통해 비용을 절약할 수 있습니다!

인버터는 그리드와 통신할 수 있습니다.

태양광 발전이 널리 활용됨에 따라 인버터가 전력망과 통신하는 중요성이 기하급수적으로 증가했습니다. 발전량이 소비량을 초과할 때 이를 전력망에 알려야 크레딧을 받을 수 있기 때문입니다. 또한 다른 발전량과 수요 변화에 따라 출력을 변경할 수 있어야 하는데, 이를 그리드에서 자동 발전량 제어라고 합니다.

인버터는 전압 및 주파수 응답과 같은 다른 그리드 서비스를 제공합니다. 그리드에서는 전압(전하를 앞으로 밀어내는 힘)과 전류(하전 입자의 흐름)가 지속적으로 변동합니다. 인버터는 이 두 가지를 위상으로 동기화하는 기능을 갖추고 있어 연결된 장치가 흡수할 수 있는 전력을 보다 '실제'로 만들어 줍니다.

마찬가지로 인버터를 태양광 발전 시스템과 결합하면 전압이 급등하거나 떨어질 때 출력을 조정하여 배터리가 그리드 전압 변동에 대응할 수 있도록 지원하여 배터리 및 기타 그리드 장비를 손상이나 고장으로부터 보호할 수 있습니다.

인버터는 직접 내장되거나 액세서리로 부착된 통신 장비를 통해 전력망에 연결하여 자체 발전량 및 사용량에 대한 정보를 인터넷 게이트웨이 또는 모니터링 하드웨어로 직접 전송함으로써 소유자, 유틸리티 및 전력망 자동화 시스템에서 발생하는 모든 상황을 추적할 수 있습니다.