소규모 지역사회에 적합한 에너지 혼합

게시일: 2020년 1월 23일 / 업데이트일: 2020년 8월 17일 – 저자: Konrad Wolfenstein

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프라운호퍼 연구소의 도시 에너지 전환 도구

© Fraunhofer IOSB-AST/Martin Käßler

태양 에너지, 지열 에너지, 태양광 발전 – 어떤 에너지 공급 방식이 지역 사회에 가장 적합할까요? 소규모 지자체 관계자들은 방대한 정보에 직면하여 기존의 불확실성이 더욱 커지는 경우가 많습니다. 프라운호퍼 연구소에서 개발한 새로운 온라인 도구는 이러한 복잡한 상황을 명확하게 제시하고, 이용 가능한 자금 지원 기회를 포함하여 각 지역에 가장 적합한 에너지 조합을 찾아줍니다.

© 오픈 데이터 튀링겐 | virtualcitySYSTEMS GmbH | 레이아웃: Daniel Cebulla(JENA-GEOS®-Ingenieurbüro GmbH)

노이마르크(인구 486명) 시의 난방 수요를 100m x 100m 격자에 시각화한 그림입니다. 어두운 색은 높은 난방 수요를 나타냅니다. 결과는 건물 구조를 기반으로 추정되었습니다.

에너지 전환 시대가 도래했습니다. 하지만 소규모 지역 사회 관계자들은 이러한 전환이 자신들에게 어떤 모습으로 다가올지 확신하지 못하는 경우가 많습니다. 태양 에너지, 태양광 발전, 아니면 지열 에너지? 어떤 기술이 적합하며, 이러한 기술들이 지역 사회의 에너지 공급에 어느 정도 기여할 수 있을까요? 잠재적인 보조금은 어떨까요?

소프트웨어 도구는 요구 사항과 가능성을 분석합니다

이러한 맥락에서 프라운호퍼 광전자공학, 시스템 기술 및 영상 처리 연구소(IOBS)의 응용 시스템 기술(AST) 부서에서 개발한 도구가 중요한 역할을 합니다. 이 도구는 "에너지 기술 및 경제 모델링 modTRAIL" 프로젝트 연구원들이 개발했습니다. 프라운호퍼 IOBS-AST의 과학자인 리안 루블락은 "저희 소프트웨어는 소규모 지자체의 시장들이 에너지 전환 분야의 기술적 가능성과 해당 지자체에 맞춘 자금 지원 기회에 대해 알아볼 수 있도록 지원합니다."라고 설명합니다. "열과 전기를 전적으로 재생 에너지원에서만 생산할 필요는 없으며, 이 도구는 기존 발전 시설과 재생 에너지 발전 시설을 혼합하여 에너지를 생산합니다."

인구 1만 명 미만의 튀링겐 주 내 4개 시범 지자체(칼라, 베르터, 노이마르크, 그로스오브링겐)에서 연구진은 이미 해당 도구를 테스트하고 있습니다. 이들 지자체의 의사결정권자는 다음과 같은 절차를 따릅니다. 먼저 지자체 이름을 입력하면 해당 지역의 전기 및 난방 수요에 대한 상세 정보를 확인할 수 있습니다. 다음으로, 향후 전기 및 난방 공급에 대한 선호도를 지정합니다. 어떤 기술을 활용하고 어떤 기술을 배제할지 선택하는 것입니다. 태양열 및 풍력 에너지, 전기 및 열 저장 장치, 석유 및 가스 응축 보일러, 공기열원 히트펌프, 지열 히트펌프 등 다양한 옵션이 제공됩니다. 이 도구는 다른 요소에 대한 선호도도 묻습니다. 이산화탄소 배출량 최소화가 우선인지, 아니면 에너지 조달 비용이 더 중요한지 등을 묻습니다. 결과적으로 시장을 비롯한 의사결정권자는 태양광 발전 시스템, 전기 및 열 저장 장치, 열병합 발전소 등으로 구성된, 지정된 목표를 달성하는 데 적합한 에너지 및 설비 조합에 대한 정보를 받게 됩니다. 이 정보에는 설치 및 운영 비용, 에너지 구매 비용, 이산화탄소 배출량, 그리고 자금 지원 기회에 대한 정보도 포함됩니다.

루블락은 “우리가 개발한 도구를 통해 소규모 지역 사회의 시장들에게 재생 에너지원이 도시에 제공할 수 있는 잠재력을 보여주고 싶습니다.”라고 설명합니다. 프라운호퍼 IOSB-AST 연구진은 가정용 표준 부하 프로파일과 독일 기상청(DWD)에서 제공하는 재생 에너지원 시계열 데이터(이 경우 에르푸르트-바이마르 인근 튀링겐 기상 관측소의 데이터)를 기반으로 이 도구를 개발했습니다. 튀링겐 주에서 인구 1만 명 미만의 지자체에 필요한 데이터는 이미 시스템에 저장되어 있습니다. 하지만 해당 데이터만 있다면 다른 독일 주에서도 이 도구를 사용할 수 있습니다.

진입 장벽 극복

이 최적화 모델은 협력 프로젝트 TRAIL의 온라인 소프트웨어에 모듈로 통합될 예정입니다. 협력 프로젝트 "농촌 지역 변혁(TRAIL)"의 구체적인 목표는 소규모 지자체들이 효율적인 에너지 공급 문제에 적극적으로 참여하도록 유도하는 사용하기 쉬운 도구를 제공하는 것입니다. 특히, 이 프로젝트는 인력 및 재정 자원 부족으로 인한 초기 진입 장벽을 극복하는 데 중점을 두고 있습니다. 주로 공개적으로 이용 가능한 GIS 데이터, 인구 조사 데이터 및 기타 기존 데이터베이스를 기반으로 개발될 온라인 소프트웨어 도구는 각 지자체의 전기 및 열 소비량에 대한 초기 데이터를 생성하고 향후 조치를 위한 권장 사항을 제시할 것입니다.

© Fraunhofer IOSB-AST/Martin Käßler

혁신적인 온라인 도구인 TRAILstarter는 참여 지자체가 지역 에너지 전환을 위한 조치를 개발할 수 있도록 지원합니다: www.trail-energie.de

© Fraunhofer IOSB-AST/Martin Käßler

태양 에너지, 지열 에너지, 태양광 발전 – 어떤 에너지 공급 방식이 지역 사회에 가장 적합할까요? 소규모 지역 사회 관계자들은 방대한 정보에 압도되어 오히려 불확실성이 커지는 경우가 많습니다. 프라운호퍼 연구소에서 개발한 혁신적인 온라인 도구는 이러한 혼란을 해소하고 각 지역 사회에 가장 적합한 에너지 조합과 자금 조달 방안을 제시합니다.

© 오픈 데이터 튀링겐 | virtualcitySYSTEMS GmbH | 레이아웃: Daniel Cebulla(JENA-GEOS®-Ingenieurbüro GmbH)

노이마르크(인구 486명) 지역의 열 수요를 100m x 100m 격자로 시각화했습니다. 어두운 색은 높은 열 수요를 나타냅니다. 결과는 건물 구조를 기반으로 추정되었습니다.

에너지 전환은 임박했습니다. 하지만 소규모 지역 사회 관계자들은 이러한 전환이 자신들에게 구체적으로 어떤 모습일지 궁금해하는 경우가 많습니다. 태양 에너지, 태양광 발전, 아니면 지열 에너지일까요? 어떤 기술이 적합하며, 이러한 기술들이 지역 사회의 에너지 공급에 어느 정도 기여할 수 있을까요? 보조금 ​​지원은 어떨까요?

소프트웨어 도구는 요구 사항과 가능성을 분석합니다

이러한 맥락에서 프라운호퍼 광전자공학, 시스템공학 및 영상 활용 연구소(IOBS-AST)의 응용 시스템 기술(AST) 부서에서 개발한 도구가 중요한 역할을 합니다. 이 도구는 연구원들이 "modTRAIL 에너지 기술 및 경제 모델링" 프로젝트에서 개발한 것입니다. 프라운호퍼 IOBS-AST의 과학자인 리안 루블락은 "저희 소프트웨어를 통해 소규모 지역 사회의 시장들은 에너지 시스템 전환 분야의 기술적 가능성과 관련 보조금에 대한 정보를 얻을 수 있으며, 이 정보는 각 지역 사회에 맞춰 개별적으로 제공됩니다."라고 설명합니다. "열과 전기를 100% 재생 에너지원에서 생산할 필요는 없지만, 이 도구는 기존 발전소와 재생 에너지 발전소를 혼합한 에너지 구성에 초점을 맞추고 있습니다.".

연구진은 이미 튀링겐 주에 있는 인구 1만 명 미만의 모델 도시 4곳(칼라, 베르터, 노이마르크, 그로소바렌)에서 이 도구를 시험 운영하고 있습니다. 각 지자체의 의사결정권자는 다음과 같은 절차를 따릅니다. 먼저 지자체 이름을 입력하면 해당 도시의 전기 및 열 수요에 대한 자세한 정보를 얻을 수 있습니다. 그런 다음 미래의 전기 및 열 공급에 대한 희망 사항을 입력합니다. 어떤 기술을 활용하고 싶은지, 어떤 기술은 제외하고 싶은지 선택할 수 있습니다. 태양열 및 풍력 에너지, 전기 및 열 저장 장치, 석유 및 가스 응축 보일러, 공기 열펌프, 지열 열펌프 등 다양한 선택지가 제공됩니다. 이 도구는 다른 요소에 대한 요청도 처리합니다. 예를 들어 이산화탄소 배출량 최소화에 중점을 두는지, 아니면 에너지 구매 비용에 중점을 두는지 등을 묻습니다. 결과적으로 시장이나 기타 의사결정권자는 지정된 목표를 달성하는 데 적합한 에너지 및 설비 조합(예: 태양광 발전 시스템, 전기 및 열 저장 장치, 열병합 발전소)에 대한 정보를 받게 됩니다. 이 정보에는 설치 및 운영 비용, 에너지 구매 비용, 이산화탄소 배출량, 보조금 지원 가능성 등도 포함됩니다.

루블락은 “우리가 개발한 도구를 통해 소규모 지역 사회의 시장들에게 재생 에너지원이 지역 사회에 제공할 수 있는 잠재력을 보여주고 싶습니다.”라고 설명합니다. 프라운호퍼 IOSB-AST 연구진은 가정용 표준 부하 프로파일과 독일 기상청(이 경우 에르푸르트-바이마르 인근 튀링겐 기상 관측소)에 저장된 재생 에너지원의 시계열 데이터를 이 도구의 기본 데이터로 사용했습니다. 튀링겐 주에서 인구 1만 명 미만의 지역 사회에 필요한 데이터는 이미 시스템에 저장되어 있습니다. 하지만 이 도구는 다른 독일 주에서도 해당 데이터를 사용하여 활용할 수 있습니다.

진입 장벽 극복

이 최적화 모델은 공동 프로젝트 TRAIL의 온라인 소프트웨어에 구성 요소(모듈)로 통합될 예정입니다. 공동 프로젝트 "농촌 지역 변혁(TRAIL)"의 구체적인 목표는 소규모 지역 사회들이 효율적인 에너지 공급 문제를 적극적으로 해결하도록 동기를 부여하는 사용하기 쉬운 도구를 개발하는 것입니다. 특히, 이 프로젝트는 제한된 인적 및 재정적 자원으로 인한 진입 장벽을 극복하는 것을 목표로 합니다. 개발될 온라인 소프트웨어 도구는 주로 공개적으로 이용 가능한 GIS 데이터, 인구 조사 데이터 및 기타 기존 데이터베이스를 활용하여 지자체의 전기 및 열 소비에 대한 초기 통계를 생성하고 향후 조치를 위한 권장 사항을 제시할 것입니다.

© Fraunhofer IOSB-AST/Martin Käßler

참여하는 지자체들은 혁신적인 온라인 도구인 TRAILstarter를 활용하여 지역 에너지 시스템 전환을 위한 방안을 도출할 수 있습니다: www.trail-energie.de