양면 모듈 발전량에 영향을 주는 경사각과 반사조건에 관한 연구 A Study on the Reflection Conditions and Inclined Angles that Affect the Power Generation Amount of the Bifacial modules원문보기
국내외 태양광 시장은 단결정의 단면 모듈의 시장으로 이뤄져 있었으나, 최근 지속적인 기술발전으로 작은 면적에 효율적으로 사용이 가능한 양면 태양전지에 대한 수요가 증가하면서 제조사들의 제작 기술의 향상과 함께 양면 모듈은 소형화를 넘어서 [MW] 단위 대형 발전소에서 상용화되기 시작하였다. 다수의 학술적 연구에서 양면 모듈의 우수성은 건축물 지붕의 반사 조건이 우수한 환경에서 입증되었고 대부분이 실험적 연구 발표였다. 또한 대형 태양광 발전소의 양면 모듈 고정 구조물 간 앞뒤 간격이 일정하고, 집약적 형태로 인한 음영지역과 비 음영지역이 넓게 분포한 환경에서의 일사량 변화, 전력 변화, 온도 특성의 분석은 취약하였다. 기존 논문에서는 건물 옥상의 균일화하지 못한 음영 및 일사량 반사 환경에서 양면 모듈 6장 이하, 경사 35°∼45°의 고정된 조건에서 실험이었으나. 본 논문에서는 운영 중인 604[kW] 태양광 발전소에서 6.12[kWp]의 단면 모듈 18장을 6.08[kW]의 양면 모듈 16장으로 대치한 후 반사 조건을 변경하여 후면의 일사량 증가와 단면 모듈과 양면 모듈의 전력 변화를 비교 분석하였다. 2020년 8∼9월 선행된 연구에서는 양면 모듈의 성능이 모듈 후면에 입사되는 빛의 일사량에 비례한다는 점을 확인하였으며, [MW] 단위 대형 태양광 발전소는 봄(가을), 여름 ...
국내외 태양광 시장은 단결정의 단면 모듈의 시장으로 이뤄져 있었으나, 최근 지속적인 기술발전으로 작은 면적에 효율적으로 사용이 가능한 양면 태양전지에 대한 수요가 증가하면서 제조사들의 제작 기술의 향상과 함께 양면 모듈은 소형화를 넘어서 [MW] 단위 대형 발전소에서 상용화되기 시작하였다. 다수의 학술적 연구에서 양면 모듈의 우수성은 건축물 지붕의 반사 조건이 우수한 환경에서 입증되었고 대부분이 실험적 연구 발표였다. 또한 대형 태양광 발전소의 양면 모듈 고정 구조물 간 앞뒤 간격이 일정하고, 집약적 형태로 인한 음영지역과 비 음영지역이 넓게 분포한 환경에서의 일사량 변화, 전력 변화, 온도 특성의 분석은 취약하였다. 기존 논문에서는 건물 옥상의 균일화하지 못한 음영 및 일사량 반사 환경에서 양면 모듈 6장 이하, 경사 35°∼45°의 고정된 조건에서 실험이었으나. 본 논문에서는 운영 중인 604[kW] 태양광 발전소에서 6.12[kWp]의 단면 모듈 18장을 6.08[kW]의 양면 모듈 16장으로 대치한 후 반사 조건을 변경하여 후면의 일사량 증가와 단면 모듈과 양면 모듈의 전력 변화를 비교 분석하였다. 2020년 8∼9월 선행된 연구에서는 양면 모듈의 성능이 모듈 후면에 입사되는 빛의 일사량에 비례한다는 점을 확인하였으며, [MW] 단위 대형 태양광 발전소는 봄(가을), 여름 태양고도에 맞춰 경사각 조건을 바꿔 발전소를 운영 관리하고 있다는 점에 착안하여, 경사각 조건 변화에 따른 일사량 반사율 및 전력변환율의 상승 값을 확인하고, 경사각에 따른 실용적인 후면 일사량 반사 방법을 제시하고자 한다. 실험에서는 양면 모듈 경사각을 10°(여름) 및 25°(봄, 가을)로 변경하면서 양면 모듈의 후면 조건을 바닥 반사비닐, 경사각(45°) 반사비닐, 반구 반사+경사각(45°) 반사비닐, 바닥 반사+경사각(45°) 반사비닐 설치 등으로 일사량 상승 조건을 변경하였다. 실험 결과 [MW] 단위 대형 태양광 발전소에서 실용적인 경사각(45°) 반사비닐 설치 조건에서 0.54[kW], 10.65[%]의 전력 상승으로 바닥 반사비닐 설치 조건 0.46[kW], 9.1[%] 보다 0.08[kW], 1.55[%] 높게 측정되었으며 바닥 반사+경사각(45°) 반사비닐 설치조건에서는 단면 모듈 대비 양면 모듈 전력 상승 값이 0.6[kW], 11.58[%] 높게 측정되었다. 양면 모듈의 전력 생산량 상승은 기본적으로 태양의 일주운동에 의존하므로 양면 모듈 고정 구조물의 앞뒤 간격, 모듈 후면 음영 범위, 반사비닐 설치조건의 변경으로 모듈의 후면 직반사 일사량과 직달 일사량의 증가로 인해 양면 모듈의 전력 상승을 높일 수 있음을 확인하였다.
국내외 태양광 시장은 단결정의 단면 모듈의 시장으로 이뤄져 있었으나, 최근 지속적인 기술발전으로 작은 면적에 효율적으로 사용이 가능한 양면 태양전지에 대한 수요가 증가하면서 제조사들의 제작 기술의 향상과 함께 양면 모듈은 소형화를 넘어서 [MW] 단위 대형 발전소에서 상용화되기 시작하였다. 다수의 학술적 연구에서 양면 모듈의 우수성은 건축물 지붕의 반사 조건이 우수한 환경에서 입증되었고 대부분이 실험적 연구 발표였다. 또한 대형 태양광 발전소의 양면 모듈 고정 구조물 간 앞뒤 간격이 일정하고, 집약적 형태로 인한 음영지역과 비 음영지역이 넓게 분포한 환경에서의 일사량 변화, 전력 변화, 온도 특성의 분석은 취약하였다. 기존 논문에서는 건물 옥상의 균일화하지 못한 음영 및 일사량 반사 환경에서 양면 모듈 6장 이하, 경사 35°∼45°의 고정된 조건에서 실험이었으나. 본 논문에서는 운영 중인 604[kW] 태양광 발전소에서 6.12[kWp]의 단면 모듈 18장을 6.08[kW]의 양면 모듈 16장으로 대치한 후 반사 조건을 변경하여 후면의 일사량 증가와 단면 모듈과 양면 모듈의 전력 변화를 비교 분석하였다. 2020년 8∼9월 선행된 연구에서는 양면 모듈의 성능이 모듈 후면에 입사되는 빛의 일사량에 비례한다는 점을 확인하였으며, [MW] 단위 대형 태양광 발전소는 봄(가을), 여름 태양고도에 맞춰 경사각 조건을 바꿔 발전소를 운영 관리하고 있다는 점에 착안하여, 경사각 조건 변화에 따른 일사량 반사율 및 전력변환율의 상승 값을 확인하고, 경사각에 따른 실용적인 후면 일사량 반사 방법을 제시하고자 한다. 실험에서는 양면 모듈 경사각을 10°(여름) 및 25°(봄, 가을)로 변경하면서 양면 모듈의 후면 조건을 바닥 반사비닐, 경사각(45°) 반사비닐, 반구 반사+경사각(45°) 반사비닐, 바닥 반사+경사각(45°) 반사비닐 설치 등으로 일사량 상승 조건을 변경하였다. 실험 결과 [MW] 단위 대형 태양광 발전소에서 실용적인 경사각(45°) 반사비닐 설치 조건에서 0.54[kW], 10.65[%]의 전력 상승으로 바닥 반사비닐 설치 조건 0.46[kW], 9.1[%] 보다 0.08[kW], 1.55[%] 높게 측정되었으며 바닥 반사+경사각(45°) 반사비닐 설치조건에서는 단면 모듈 대비 양면 모듈 전력 상승 값이 0.6[kW], 11.58[%] 높게 측정되었다. 양면 모듈의 전력 생산량 상승은 기본적으로 태양의 일주운동에 의존하므로 양면 모듈 고정 구조물의 앞뒤 간격, 모듈 후면 음영 범위, 반사비닐 설치조건의 변경으로 모듈의 후면 직반사 일사량과 직달 일사량의 증가로 인해 양면 모듈의 전력 상승을 높일 수 있음을 확인하였다.
Most of the solar energy markets in Korea and abroad are monofacial modules but recently continuous technological development in the solar energy industry has increased the demand for bifacial module solar cells that can be used efficiently in small areas, and with manufacturer’s improvement in manu...
Most of the solar energy markets in Korea and abroad are monofacial modules but recently continuous technological development in the solar energy industry has increased the demand for bifacial module solar cells that can be used efficiently in small areas, and with manufacturer’s improvement in manufacturing technology, Bifacial modules have gone beyond miniaturization to be commercialized in large solar power plants in [MW] units. A number of research presentations have demonstrated the superiority of bifacial modules in environments with excellent reflection conditions of building roofs, but this is mostly experimental research presentations. Analysis of solar radiation changes, power changes, and temperature characteristics in environments where shaded and non-shaded areas are widely distributed due to constant or intensive back-to-back spacing between bifacial module structures was weak. In the previous paper, the experiment was conducted under fixed conditions with no more than six bifacial modules and inclined angle of 35° to 45° in an inconsistent shaded and solar reflection environment on the roof of the building. In this paper, 18 monofacial modules (6.12[kWp]) are replaced with 16 bifacial modules (6.08[kW]) at an operating 604[kW] solar power plant, and the reflection conditions are changed to compare the solar radiation growth on the rear and the power variation of monofacial modules and bifacial modules. In a study leading from August to September 2020, we confirmed that the performance of the bifacial module is proportional to the amount of sunlight incident to the rear of the module. Referring to the fact that a large solar power plant in [MW] operates and manages the plant by changing the slope angle conditions according to the spring (fall) and summer solar elevations, check the rise value of solar radiation reflectivity and power conversion rate according to the slope angle conditions. I would like to present a practical back solar radiation reflection method according to the angle of inclination. In this experiment, the bifacial module slope is changed to 10° (summer) and 25° (spring and fall). The rear conditions of the bifacial module are applied with floor reflective vinyl, inclined angle (45°) reflective vinyl, hemispherical reflective + inclined angle (45°) reflective vinyl, floor reflective vinyl + inclined angle (45°)reflective vinyl. Through this process, conditions for solar radiation increase have been changed. Experiments show that when installing inclined angle (45°) reflective vinyl in large solar power plants, 0.54[kW] and 10.65[%] power increased, which is 0.08[kW] and 1.55[%] higher than floor reflective vinyl, which increased 0.46[kW] and 9.1[%] power. Floor reflective vinyl + inclined angle (45°) When installing reflective vinyl Compared to the monofacial module, the power increase value of the bifacial module was 0.6[kW] and 11.58[%] higher. The increase in power output of bifacial modules depends on the sun's circadian motion. However, the front and back spacing of structures supporting the bifacial module, the shading range of the rear of the module, and the conditions for installing reflective vinyl can be changed to increase the power gain of the bifacial module due to increased rear direct shading irradiance and direct reflection irradiance. And the rear solar irradiation incident area of the module is 17.72[㎡] and 10.61[㎡] when it is 10˚. Therefore, for the slope angle of the bifacial module at 25˚, the incident area increased 7.1[㎡] and the energy conversion rate also increased 66.9[%]. That is, the power conversion rate and the energy conversion rate are proportional to the increase in solar radiation rear the module.
Most of the solar energy markets in Korea and abroad are monofacial modules but recently continuous technological development in the solar energy industry has increased the demand for bifacial module solar cells that can be used efficiently in small areas, and with manufacturer’s improvement in manufacturing technology, Bifacial modules have gone beyond miniaturization to be commercialized in large solar power plants in [MW] units. A number of research presentations have demonstrated the superiority of bifacial modules in environments with excellent reflection conditions of building roofs, but this is mostly experimental research presentations. Analysis of solar radiation changes, power changes, and temperature characteristics in environments where shaded and non-shaded areas are widely distributed due to constant or intensive back-to-back spacing between bifacial module structures was weak. In the previous paper, the experiment was conducted under fixed conditions with no more than six bifacial modules and inclined angle of 35° to 45° in an inconsistent shaded and solar reflection environment on the roof of the building. In this paper, 18 monofacial modules (6.12[kWp]) are replaced with 16 bifacial modules (6.08[kW]) at an operating 604[kW] solar power plant, and the reflection conditions are changed to compare the solar radiation growth on the rear and the power variation of monofacial modules and bifacial modules. In a study leading from August to September 2020, we confirmed that the performance of the bifacial module is proportional to the amount of sunlight incident to the rear of the module. Referring to the fact that a large solar power plant in [MW] operates and manages the plant by changing the slope angle conditions according to the spring (fall) and summer solar elevations, check the rise value of solar radiation reflectivity and power conversion rate according to the slope angle conditions. I would like to present a practical back solar radiation reflection method according to the angle of inclination. In this experiment, the bifacial module slope is changed to 10° (summer) and 25° (spring and fall). The rear conditions of the bifacial module are applied with floor reflective vinyl, inclined angle (45°) reflective vinyl, hemispherical reflective + inclined angle (45°) reflective vinyl, floor reflective vinyl + inclined angle (45°)reflective vinyl. Through this process, conditions for solar radiation increase have been changed. Experiments show that when installing inclined angle (45°) reflective vinyl in large solar power plants, 0.54[kW] and 10.65[%] power increased, which is 0.08[kW] and 1.55[%] higher than floor reflective vinyl, which increased 0.46[kW] and 9.1[%] power. Floor reflective vinyl + inclined angle (45°) When installing reflective vinyl Compared to the monofacial module, the power increase value of the bifacial module was 0.6[kW] and 11.58[%] higher. The increase in power output of bifacial modules depends on the sun's circadian motion. However, the front and back spacing of structures supporting the bifacial module, the shading range of the rear of the module, and the conditions for installing reflective vinyl can be changed to increase the power gain of the bifacial module due to increased rear direct shading irradiance and direct reflection irradiance. And the rear solar irradiation incident area of the module is 17.72[㎡] and 10.61[㎡] when it is 10˚. Therefore, for the slope angle of the bifacial module at 25˚, the incident area increased 7.1[㎡] and the energy conversion rate also increased 66.9[%]. That is, the power conversion rate and the energy conversion rate are proportional to the increase in solar radiation rear the module.
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