태양광 발전산업은 새로운 현실에 직면하고 있다. 왜냐하면, 태양광 발전설비의 경제성이 변화하고 있기 때문이다. 태양광 전지판(태양광 모듈)의 가격을 예측하는 것 자체가 불확실한 작업이기 때문이다. 미재정부 1603 자금지원 프로그램이 그 역사이다. 태양광 발전설비를 활용해 생산될 에너지 양을 최적화하는 것과 활용가능한 부지를 최적화하는 것은 점점 매우 중요한 작업으로 간주되고 있다. 왜냐하면, 투자자 및 프로젝트 개발업체들이 투자수익률을 극대화할 수 있는 경제성 모델을 추구하고 있기 때문이다.
최근 오름세에 있는 화석연료 에너지 가격, 태양에너지 관련 불확실한 정부 인센티브(incentive) 제도, 그리고 중국산 태양전지판 가격경쟁으로 인해 발생한 무역전쟁으로 인해 좀 더 혁신적이고 높은 성능을 지닌 태양광 발전기술 해결책을 찾는 것은 이전보다 훨씬 중요해지고 있다.
결국 태양에너지는 실행가능한 에너지 해결책이 되기 위해서는 경제적인 문제를 해결해야만 한다. 투자수익률을 증가시킬 수 있는 두 가지 기본적인 수단(방법)이 존재한다 - 태양광 발전시스템 하드웨어(hardware: 구조물, 인버터 등의 요소)의 비용을 하락시키거나 생산성 또는 산출물(발전량)을 증가시키는 방법이 존재한다.
좀 더 저렴한 태양전지판
전형적으로 태양전지판은 태양광 발전설비 설치비용의 40% 정도를 차지한다. 그리고 블룸버그(Bloomberg)에 따르면, 태양전지판의 가격은 2011년 47% 정도 감소하였다고 한다. 이는 태양에너지를 좀 더 경쟁적인 대안으로 만들어줄 수 있는 사업모델을 제시해줄 수 있으며, 태양광 발전산업 자체를 그리드 패러티(grid parity: 자원 고갈로 석유 같은 화석연료 발전 단가는 상승하는 반면 태양광 같은 신재생에너지의 전력 생산비용은 낮아져 서로 가격이 동일해지는 균형점을 말함)에 근접할 수 있게 도와주고 있다. 점점 떨어지고 있는 태양전지판 가격을 토대로 2012년 태양광 발전산업이 다시 한번 더 성장을 할 것이라는 것을 예상할 수 있다.
하지만, 분명 태양광 발전산업의 성장을 저해하는 요인들도 존재할 것이다. 예를 들어, 미국은 중국으로부터 수입되어온 너무 저가의 태양전지판에 대한 관세를 부과할 것이라고 한다. 그로 인해, 미국 제조업체들은 중국 제조업체들과의 경쟁에서 우위를 점할 수 있을 것이다. 하지만, 대체에너지로써 태양에너지의 전반적인 경쟁력은 더 이상 사용할 수 없는 저가의 중국산 태양전지판으로 인해 다소 떨어질 것임에 분명하다. 일어나는 것이 무엇이든지 저가의 태양전지판의 활용가능성은 투자수익률을 해결할 수 있는 해결책으로써 고려될 수는 없다.
최적화된 태양광 발전시스템
투자자들에게 좀 더 나은 청사진을 보여줄 수 있는 또 다른 방법은 태양광 발전시스템 자체를 최적화하는 것이다. 투자수익률을 높이기 위해 태양으로부터 더 많은 에너지를 수집하고 이를 전기로 더 많이 변환시킬 수 있어야 한다. 하지만, 아직 이것이 완벽하게 현실화된 것은 아니지만, 어느 정도 가능하게 만들어가고 있다.
태양에너지 트랙킹 기술
태양에너지 트랙킹 시스템(solar tracking system)은 태양이 움직이는 궤도를 따라 태양전지판이 자동으로 움직이는 랙킹 시스템(racking system: 선반모양의 태양 추적시스템)이다. 태양에너지 트랙커(tracker: 태양의 궤도를 자동으로 추적할 수 있는 태양광 발전설비 부속품)들은 고정형 설비 대비 25% 정도 태양에너지 발전량을 증가시킬 수 있다. SPG Solar社는 단축 트랙킹 기술을 활용하는 태양광 발전시스템을 설치하는 데 특화되어 있는 세계 제 1의 태양에너지 기업이다. 태양광 발전 프로젝트 규모가 크면 클수록 태양에너지 트랙커의 영향력도 거대해질 것이다.
효율적인 전력 변환
효율적인 태양에너지 트랙커 장착 등을 포함한 다른 여러 요인들을 모두 고려하여 태양전지판으로부터 더 많은 에너지를 생산하였다 하더라도 이 에너지를 전력망에 효과적으로 전송할 수 없다면, 이러한 작업 모두가 무의미할 것이다. 따라서, 태양전지판으로부터 생산되는 전력량 증가 속도에 맞게 인버터(inverter) 기술 역시 발전되어야 할 것이다. 고효율의 인버터는 태양전지판으로부터 수집이 된 태양에너지를 전기로 변환하는 데 매우 중요한 역할을 하며, 생산된 전력이 전력망으로 전달될 때 발생하는 전력손실을 최소화할 것이다. 뿐만 아니라, 인버터의 수명주기에 따라 태양광 발전설비에서 생산되는 전력량 변화가 발생되기 때문에 인버터 기술은 태양광 발전설비 성능에 주요한 영향을 미치게 된다.
태양광 발전산업이 태양전지판 가격 불확실성과 고군분투하고 있기 때문에 태양에너지 촉진을 위한 경제성 확보 사례 및 많은 투자를 유치하기 위해 태양광 발전시스템 성능 최적화 역시 변화하고 있다. 요점은 더 이상 태양전지판 및 다른 하드웨어 등의 가격 하락 또는 실제 태양전지의 성능 개선에 따라 태양광 발전시스템 최적화가 정해지지 않는다는 것이다. 전체 가치사슬을 아우를 수 있는 혁신 - 태양광 발전산업의 트레이드 마크(trademark) - 만이 최적화에 다가갈 수 있다.
Solar POWER-GEN 에서의 교훈
롱비치(Long Beach)에서 개최된 Solar POWER-GEN 2012에는 공공서비스 기관 규모 태양광 발전설비(대형 태양광 발전설비) 관련 투자수익률 개선 방법을 설명하는 많은 전문가 패널(panel)들이 존재한다. 2012년 2월 12일 수요일 개최된 이번 회의에 참여한 패널에는 SPG Solar의 Bill Elwell, Borrego Solar Systems의 Brian von Moos, American Electric Technologies의 John Skibinski, Satcon Technology Corporation의 Joseph Mossoba, Sacramento Municipal Utility District의 Mark Rawson, Black & Veatch의 Seema Ghosh 등이 포함되어 있다. 이번 회의의 주요 논의는 투자수익률을 달성할 수 있는 방법였다. 그리고 시스템 설계, 모듈 및 BOS 선택전략, 성능 모델링, O&M(유지보수 및 운영) 등과 함께 논의되었다.
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