전기차를 전기 생산이 어려운 곳에 여러 대를 가져가서 연결하여
발전기 대신 사용하는 기술이 나왔다.
일본의 전기/하이브리드 자동차는 전체 자동차 시장의 이미 87%를 넘어서고 있다.
전기 자전거는 이제 일반화 되어 일반 자전거와 큰 가격차이가 안나고 있다.
배터리 기술이 발전하면서 전기에 대한 활용도가 점점 높아지고 있는 와중에
캠핑, 여행 등에서 필요한 전력 공급을 살펴보는 도중 태양광 패널에 관심을 가지기 시작했다.
참고로 태양열 발전은 보일러가 있고, 태양광선을 보일러에 집중시켜 보일러를 덥혀서 증기 기관을 돌리는 방식이고, 태양광 발전은 전극소자에 태양광을 집중시켜 발생한 전하의 흐름을 캐치하여 충전하는 방식이다.
즉, 사람들이 태양열.. 이라고 하는 것의 대부분은 태양광 발전을 뜻한다.
태양광 발전을 효율적으로 축전 시키는 컨트롤러가 필요한데
이 컨트롤러(Solar power regulator)는 MPPT방식과 PWM방식이 현재 가장 널리 쓰이고 있다.
그럼 태양광 패널을 직접 배터리에 붙이면 안되냐고?
배터리에 역류 방지 및 과충전 방지 회로(BMS, Battery Management System)가 있으면 문제는 없다. 만약 없는데 직접 연결한다면 리튬이온 배터리의 위험성을 몸소 체험할 수 있다.
충전 컨트롤러 방식을 소개하는 글은 아주 많은데,
초보자도 알기 쉽게 소개하는 글은 하나도 보이지 않고, 그냥 이게 좋다 라던가, 어려운 회로도만 어디서 퍼와서는 내용은 아무것도 없는 글이 많다.
초보자도 알기 쉽게 설명을 하자면
PWM(Pulse Width Modulation)은 충전가능한 전압으로 낮추면서도 전류는 그대로 유지하는 불필요한 전압을 버리는 방식이다. 굳이 단어의 의미를 이용해서 이해하려 하지 말자..
MPPT(Maximum Power Point Tracking)은 DC-DC 인버터가 내장되어 있어 전압을 떨구면 자동으로 전류가 강해지는 변압코일의 특성을 살린 부품이 추가로 들어 있어 가격이 비싼대신에 전압이 떨어져도 전류가 늘어나 입력 전력(W)은 DC-DC인버터의 사용 전력 정도(수%)만 소비되고 나머지는 유지되는 장점이 있다.
보통 19V 80W 솔라 패널을 사용하게 되면
19V이지만 태양의 강도 등에 따라 18.7V 2.98A.. 이런식으로 흔들린다.
이 경우
18.7V x 2.98A = 55.726W
의 전력이 발생하는데
이걸 PWM으로 받게 되면
배터리의 입력 전력이 12V인 경우
12V x 2.98A = 35.76W
만 배터리로 가게 되고 나머지는 버려진다. 필요 전압 이상이 되면 자동으로 회로가 끊어지고 전압이 떨어지면 다시 붙는 것을 아주 빨리 반복해서 전압을 유지시키기 때문에 태양광은 일정량 받아지지만 끊어지는 동안의 태양광이 바꿔준 전기는 사라지게 된다.
즉, 배터리 전압과 태양광 패널의 전압 차이가 적을 수록 효율이 나는 방식이다.
만약 MPPT로 받게 되면
55.726W = 12V x 4.64A - DC-DC 인버터 사용 전력(약 2%전후?) = 54.611W
의 형식으로 12V 배터리로 전기를 제공하지만 4.64A만큼의 전류를 발생시켜 거의 그대로의 전력이 배터리에 공급된다.
만약 12V의 태양광 패널에 12V배터리를 연결한다면 거의 무손실로 충전이 되나, 11.5V등의 전력이 약해지면 충전이 안될 수 있으니 손실을 감안하더라도 조금 높은 전압이 유지되는 것이 중요하다.
PWM은 회로가 단순하기 때문에 가격은 수 만원대에서 구입가능하지만,
MPPT방식은 DC-DC 인버터가 내장되어 있기 때문에 부피도 커지고 가격도 PWM에 비해 수 만원에서 수십만원까지 올라간다.
직접 대규모 고효율 태양광 집전설비를 갖춘다면 MPPT방식으로 가야겠지만, 패널 자체가 작고 개인적인 용도를 위해서 컨트롤러를 수십만원 짜리를 살 필요가 있을까 싶다.
즉, 위의 내용을 참고로 잘만 만든다면 PWM이라고 하더라도 큰 손실 없이 개인적인 규모의 집전 설비는 만들 수 있다.
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