곡면 차량 통합 태양광(VIPV) 표면을 위한 새로운 테스트 방법

국제 에너지 기구의 태양광 발전 시스템 프로그램(IEA-PVPS) 태스크포스 17은 최근 곡선형 차량 통합 태양광(VIPV) 표면에 대한 새로운 테스트 설정을 보여주는 보고서를 발표했습니다.

이 연구는 2023년 8월 프랑스 르부르제 디락에서 수행된 8일간의 연구 결과를 다룹니다. 연구 결과에 따르면 VIPV 표면의 곡률은 최대 261W/m²의 조도 불균일성과 최대 13°C의 온도 불균일성을 유발할 수 있습니다.

연구진에 따르면, 곡률 반경이 3m인 VIPV는 평평한 태양광 패널과 비교했을 때 맑은 날씨에는 에너지가 17%, 비가 오는 날씨에는 6% 손실되었습니다.

실험 기간 동안 연구팀은 매분 개별 셀을 측정했습니다. 또한 곡선형 PV 지붕이 성능, 일사량 균일성, 그리고 온도에 미치는 영향을 분석했습니다.

연구원들은 에너지 수율을 최적화하기 위해 VIPV 제품 팀이 최대 전력점 추적(MPPT) 채널 수를 늘리고 PV 표면을 더 평평하게 설계하여 자연스럽게 에너지 수확을 최적화하는 것을 고려할 수 있다고 제안했습니다.

그러나 각 최적화 권장 사항은 모두 난관에 직면해 있습니다. 프랑스 대체 에너지 및 원자력 위원회(CEA)의 공동 저자인 베르트랑 챔피온은 PV 매거진과의 인터뷰에서 "지붕이 너무 평평하면 자동차 산업의 추세에 어긋납니다. 게다가 MPPT 채널이 많아질수록 패널 비용과 시스템 복잡성이 증가합니다."라고 말했습니다.

Chambion은 이 보고서가 OEM(원래 장비 제조업체), 자동차 제조업체, 이해관계자 및 PV 산업 연구자들에게 VIPV 성능과 잠재적 솔루션에 영향을 미치는 요소에 대한 인식을 높이기 위해 발간되었다고 밝혔습니다.

태스크포스 17 보고서에 설명된 실외 PV 모니터링 시험 장비는 승용차의 곡면 태양 표면용으로 특별히 설계되었습니다. 연구팀은 이 장비를 사용하여 일사량과 온도를 모니터링하고, VIPV 모듈 표면의 입사각에 따른 영향과 불균일성을 측정하는 데이터를 수집했습니다.

테스트 셋업을 구축할 때, 연구팀은 상용 포토다이오드 대신 단일 태양 전지 매트릭스를 설계하기로 했습니다. 이 방식이 더 간단하고, 통합이 용이하며, 최종 애플리케이션을 더 잘 대표합니다."라고 Champion은 설명합니다. 측정 결과는 모델 검증에 사용될 수 있습니다.

이 장치는 5×5 매트릭스 형태로 배열된 M6 크기의 9개 트윈 바 PERC 태양 전지를 사용하며, 열전대, 조도 및 온도 센서를 갖추고 있습니다. 또한 다채널 데이터 로거, 멀티플렉서, VIPV 루프 모델, 그리고 분 단위 조도 및 온도 데이터를 모니터링하는 전용 에너지 관리 시스템(EMS)도 탑재되어 있습니다.

각 셀에서 1분마다 측정이 이루어집니다. 테스트 패널은 장애물이 없는 장소에서 비, 맑음, 흐림의 세 가지 기상 시나리오를 경험했습니다. 남쪽을 향하도록 설치했으며, 주차 중 차량의 무작위적인 방향을 반영하도록 했습니다.

연구진은 앞으로 대표적인 데이터를 수집하기 위한 1년 프로젝트를 권장하며, 다른 지역에서도 테스트를 실시해야 한다고 밝혔습니다.