재생에너지와 관련하여 기저부하 발전소는 꼭 필요한가요?

압력을 받고 있는 원자력 및 석탄 화력 발전소: 에너지 전환이 기본 부하를 어떻게 변화시키는가

기저부하 발전소는 지속적으로 필요한 전력(기저부하)을 공급하므로 전통적인 에너지 공급에서 중심 역할을 합니다. 원자력 발전소, 석탄 화력 발전소와 같은 발전소는 지속적으로 가동되며 낮은 변동 비용으로 전기를 생산합니다. 그러나 재생에너지(RE)의 확대로 인해 그 필요성에 대한 의문이 점점 커지고 있습니다.

적합:

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지금까지 기저부하 발전소가 필요한 이유

기저부하 발전소는 전력망의 최소 수요를 충족하는 데 필수적이었습니다. 이는 24시간 내내 전기를 생산하고 지속적으로 작동할 때 경제적으로 효율적이도록 기술적으로 설계되었습니다. 대표적인 예로 갈탄발전소, 원자력발전소, 하천유수발전소 등이 있다. 그러나 이러한 기술은 그다지 유연하지 않으며 변동하는 수요나 재생에너지 공급에만 제한된 범위에서만 대응할 수 있습니다.

재생에너지가 제기하는 과제

풍력, 태양광 등 신재생에너지는 날씨에 따라 전력을 지속적으로 생산하지 않고 변동이 심하다. 이러한 특성으로 인해 기술적으로 고전적인 의미에서 기본 부하를 감당할 수 없습니다. 그럼에도 불구하고 지능형 그리드, 저장 기술 및 추가적인 유연한 발전소를 통해 전력 공급을 안정적으로 확보할 수 있습니다.

에너지 전환으로 인해 견고한 기본 부하 발전소의 필요성이 감소했습니다. 대신 '잔류부하'라는 개념이 더욱 중요해지고 있다. 재생에너지로 감당할 수 없는 전력수요 부분은 가스발전소나 수소가스터빈 등 유연발전소가 충당하고 있기 때문이다.

기저부하 발전소가 여전히 필요한가요?

연구에 따르면 재생 에너지를 기반으로 한 에너지 시스템은 기저 부하 발전소 없이도 작동할 수 있습니다. 태양광 에너지와 풍력 에너지를 저장(예: 배터리 저장 또는 수소), 유연한 부하 제어 및 잔류 부하 발전소와 결합하면 공급 보안을 보장할 수 있습니다. 기저 부하 발전소의 통합은 경제적으로 경쟁력이 있는 경우에만 의미가 있지만 높은 투자 비용으로 인해 그렇지 않은 경우가 많습니다.

잔류 부하 발전소는 소위 잔류 부하를 충당하기 위해 사용되는 발전소입니다. 잔여부하는 풍력, 태양광 등 변동이 심한 재생에너지에서 공급되는 전력을 뺀 나머지 전력수요의 일부를 말한다. 이러한 발전소는 공급 안정성을 보장하므로 점점 더 재생 가능 에너지로 특징지어지는 에너지 시스템에서 중심 역할을 합니다.

잔류 부하 발전소의 종류

• 가스 발전소: 신속하게 가동하거나 종료할 수 있기 때문에 특히 적합한 것으로 간주됩니다.
• 바이오가스 플랜트: 이 재생 가능 에너지원은 잔여 부하를 충당하는 데에도 유연하게 기여할 수 있습니다.
• 수력 발전소(예: 양수 발전소): 잉여 전력을 저장했다가 필요할 때 다시 방출합니다.

전원 공급 장치 보안을 위한 대체 접근 방식

• 저장 기술: 양수 발전소, 대형 배터리 또는 수소 저장은 생산과 소비 간의 변동을 보상할 수 있습니다.
• 네트워크의 유연성: 지능형 네트워크(스마트 그리드)를 통해 수요와 공급을 더 잘 제어할 수 있습니다.
• 잔여 부하 발전소: 필요할 때만 가동되며 수소나 바이오메탄과 같은 저배출 기술을 사용하는 경우가 많습니다.
• 다양화: 분산형 재생 에너지원을 광범위하게 혼합하면 개별 기술에 대한 의존도가 줄어듭니다.

재생에너지가 지배하는 에너지 시스템의 맥락에서 기저부하 발전소는 더 이상 절대적으로 필요하지 않습니다. 재생 에너지, 저장, 유연한 발전소 및 지능형 그리드의 조합을 통해 공급 보안을 보장할 수 있습니다. 보다 유연하고 지속 가능한 솔루션을 선호하면서 기본 부하의 개념은 덜 중요해지고 있습니다.

재생에너지는 기저부하와 관련하여 에너지 공급에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. 그러나 많은 재생 에너지원은 날씨에 의존하고 따라서 변동성이 크기 때문에 기본 부하를 충당하는 데 대한 기여도는 기존 발전소의 기여도와 크게 다릅니다. 그럼에도 불구하고 기본 부하 공급에 통합할 수 있는 다양한 접근 방식과 기술이 있습니다.

재생에너지와 기저부하에서의 역할

1. 기저부하 재생에너지

• 유수 발전소(Run-of-river Power Plant): 이는 일정한 전기를 생산할 수 있기 때문에 자연적으로 기저 부하가 가능합니다.
• 바이오매스 발전소: 지속적인 에너지를 제공할 수 있으므로 기본 부하가 가능한 것으로 간주됩니다.
• 지열 발전소: 지열 에너지를 사용하고 안정적이고 지속적인 전력 생산을 제공합니다.

2. 풍력 및 태양 에너지의 제한된 기저부하 용량

• 풍력 및 태양광 발전소는 날씨에 따라 달라지므로 지속적으로 이용 가능하지 않습니다. 그러나 해상풍력발전소는 전부하시간이 길어 기저부하가 거의 가능한 것으로 평가된다.
• 소위 "어두운 침체"(바람도 없고 햇빛도 없음)는 스토리지 솔루션이나 기타 기술로 보상해야 하는 문제를 나타냅니다.

3. 스토리지 기술 및 유연성

• 풍력 및 태양 에너지의 변동을 보상하기 위해 배터리 저장, 양수 발전소 또는 수소 저장과 같은 저장 솔루션이 사용됩니다. 이러한 기술을 통해 잉여 에너지를 저장하고 필요할 때 방출할 수 있습니다.
• 지능형 네트워크(스마트 그리드)는 재생 에너지 공급을 최적화하고 공급 격차를 줄일 수 있습니다.

4. 기저하중의 개념 변경:

• 재생 가능 에너지가 확대됨에 따라 고정된 기본 부하라는 전통적인 개념이 점점 더 유연한 시스템으로 대체되고 있습니다. 지속적인 기본 공급 대신 동적으로 수요와 공급의 균형을 맞추는 것이 목표입니다.
• 다양한 재생 에너지원(예: 풍력, 태양광, 바이오매스)을 결합하면 부분적으로 서로 보완되므로 안정적인 공급이 보장됩니다.

도전

• 재생 에너지를 기본 부하 공급에 통합하려면 저장 및 유연한 네트워크 확장이 중요합니다.
• 공급 격차를 해소하려면 가스 발전소와 같은 가교 기술이 일시적으로 필요합니다.
• 장기적으로 저장 및 그리드 관리 분야의 기술 발전이 이루어지면 전적으로 재생 에너지에 기반한 시스템이 가능할 수 있습니다.

재생 가능 에너지는 적절한 조합, 저장 기술 및 지능형 그리드 제어를 통해 기본 부하에 중요한 기여를 할 수 있습니다. 그러나 고정된 기저부하라는 전통적인 개념은 점점 더 유연한 접근 방식으로 대체되고 있습니다.

기존의 기저부하 발전소는 항상 에너지 공급의 중심 역할을 하여 전력망에 필요한 최소량의 전기를 24시간 내내 지속적이고 최소한으로 공급해 왔습니다. 이러한 지속적인 에너지 공급은 정전을 방지하고 전력망 안정성을 보장하는 데 필수적입니다.

기존 기저부하 발전소가 (여전히) 필요한 이유는 무엇입니까?

• 전원 공급 확보: 시간이나 기상 조건에 관계없이 지속적인 에너지 공급을 보장합니다. 이는 산업 공정, 연속 작동하는 가전제품(예: 냉장고), 가로등과 같은 공공 인프라에 특히 중요합니다.
• 전력망 안정성: 기저부하 발전소는 전력망의 주파수 및 전압 안정성에 기여하며 이는 전체 시스템의 안전한 작동에 필수적입니다.
• 낮은 변동 비용: 이러한 발전소는 일반적으로 지속적으로 운영되므로 비용 효율적으로 전기를 생산하도록 설계되었습니다.

어떤 발전소가 기본 부하를 담당합니까?

전통적으로 기술적으로 장기간에 걸쳐 전기를 생산할 수 있는 기저부하 발전소가 사용됩니다.

• 기존 발전소: 석탄, 원자력 및 천연가스 발전소는 신뢰성과 낮은 변동 운영 비용으로 인해 이곳에서 지배적입니다.
• 재생 가능 에너지: 하천 발전소, 바이오매스 발전소, 지열 발전소는 지속적인 에너지를 공급할 수 있기 때문에 기본 부하를 충당하는 데 도움이 될 수 있습니다.

미래 전망

재생에너지로의 전환에 따라 기저부하 발전소의 역할이 재평가되고 있습니다.

• 풍력 및 태양광과 같은 휘발성 발전기는 생산이 날씨에 따라 달라지므로 기본 부하를 지원하지 않습니다. 따라서 통합에는 저장 솔루션이나 전력-가스 또는 가상 발전소와 같은 보완 기술이 필요합니다.
• 변동을 보상하고 기본 부하를 지원할 수 있는 재생 에너지를 만들기 위해 배터리 저장 또는 양수 저장 발전소와 같은 저장 기술이 점점 더 중요해지고 있습니다.
• 전통적인 기저 부하 발전소가 없는 미래: 시나리오는 재생 에너지가 효율적으로 네트워크로 연결되고 저장되면 전통적인 기저 부하 발전소 없이도 에너지 시스템이 작동할 수 있음을 보여줍니다.

기존 기저부하 발전소는 현재 안정적인 에너지 공급을 위해 꼭 필요한 요소입니다. 동시에 에너지 전환의 일환으로 그 중요성이 혁신적인 기술과 지속 가능한 솔루션으로 보완되거나 대체되고 있습니다.

적합:

• 태양광, 풍력, 수력, 배터리 저장장치로 구성된 하이브리드 발전소
• 가상 발전소: 분산형 에너지, 중앙 제어 - 네트워킹을 통한 안정적인 네트워크 - 전력 생산 및 소비 최적화