태양광 전력과 배터리 간의 간극 해소

2016년 Solar Impulse 2는 세계 일주를 마친 최초의 태양광 전력 비행기로서 새로운 역사를 썼습니다. 이 비행기는 30mph~60mph로 비행할 수 있으며, 실제 비행 시간은 훨씬 짧았지만 세계 일주를 완료하는 데 16개월이 소요되었습니다. 이 1인용 비행기는 배터리 충전을 위해 낮에는 29,000피트까지 상승하며, 야간에는 배터리 전력을 보존하기 위해 약 5,000피트로 천천히 하강합니다. Solar Impulse 2에는 17,000개의 태양광 전지와 Boeing 747보다 긴 날개가 장착되어 있습니다. 배터리는 비행기 무게의 약 1/4을 차지합니다. ¹

태양광 전력 비행기의 상용화는 요원한 얘기지만, 태양광 전력은 산업용, 상업용 및 주거용 응용 제품을 위한 에너지원으로서 인기를 끌고 있습니다. 태양광 패널을 배터리에 연결하도록 설계된 전력 관리 집적 회로(PMIC)에 대한 수요가 점점 증가하고 있습니다. 기존의 간단한 방법은 ‘다이오드를 통해 배터리를 태양광 패널에 연결’하는 것입니다. ² 이 방법에는 많은 제한 사항이 적용되는데 주로 매우 협소한 전압 대역과 관련이 있습니다. 태양광 전력의 경우 맑은 날과 흐린 날, 아침과 저녁의 전력 차이가 매우 큽니다. 여기에는 다이오드를 장착해서 해결하기에는 너무나 다양한 요소가 작용합니다. 전력 수준이나 부하가 다이오드가 감당할 수 있는 정도를 초과하는 경우 시스템에 중대한 오류가 발생할 위험이 있습니다.

이제는 더 향상된 솔루션이 제공됩니다. Power by Linear™/Analog Devices에서는 특히 배터리 충전 및 유지 관리 측면에서 태양광 전력을 보완할 수 있는 다양한 제품을 제공하고 있습니다. “LTC4015는 납축, 리튬 이온, 리튬 인산철을 포함한 다양한 배터리 화학 물질을 지원할 수 있는 다용도의 동기식 강압 충전기입니다.” ³

LTC4015는 입력 전압, 입력 전류, 배터리 충전 전압, 배터리 충전 전류를 조정할 수 있는 컨트롤러이므로, 태양광 전력 응용 분야에서 이용되는 배터리 보관 솔루션에 최적입니다. 이러한 장점이 발휘되는 방법은 최대 전력 지점 추적(MPPT) 알고리즘을 이용하는 것입니다. MPPT 알고리즘을 이용하면 시스템이 여러 개의 피크 전력 수준을 구분할 수 있게 되므로, 다양한 전력 수준을 생산하는 태양광 전력에 최적입니다. LTC4015는 최대 35V의 전력 입력을 처리할 수 있습니다. 대부분 태양광 패널의 피크 출력 전압은 17V입니다. 충전 입력 전압 범위는 4.5V~35V입니다.

LTC4015는 배터리를 충전하고 태양광 전력 등의 전원에서 발생하는 부하를 처리하는 광범위한 입력 범위가 필요한 배터리 전력 솔루션에 최적인 다중 화학 물질 벅 컨트롤러 및 충전기입니다.

Solar Impulse 2는 업계에 새로운 역사를 썼기에 Solar Impulse 3의 탄생까지 기대됩니다.

참고 자료:

1 - 세계 일주 비행으로 역사를 새로 쓴 태양광 구동 비행기. https://www.theguardian.com/environment/2016/jul/26/solar-impulse-plane-makes-history-completing-round-the-world-trip

2 - 태양광 패널 전력 출력을 극대화하는 기술. http://www.analog.com/en/technical-articles/techniques-to-maximize-solar-panel-power-output.html

3 - 태양광 패널의 최대 전력 지점 추적을 지원하는 다중 화학 물질 배터리 충전기 http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/lt-journal-article/LTJournal-V27N1-04-di-LTC4015-TrevorBarcelo.pdf