재생에너지: 이제 모든 것은 에너지 저장 시스템에 달려 있습니다
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Google에서 Xpert.Digital을 선호하세요ⓘ게시일: 2020년 11월 30일 / 업데이트일: 2024년 8월 21일 – 저자: Konrad Wolfenstein
에너지 저장 분야 연구는 매우 중요하며, 상당한 시장 개발 잠재력과 차세대 에너지 발전소 건설 기회를 제공합니다
재생 에너지: 이제 모든 것은 에너지 저장 시스템에 달려 있습니다 – 이미지: petrmalinak|Shutterstock.com
재생에너지 시장은 성장하고 있습니다. 전 세계 재생에너지 투자액은 지난 10년 동안 거의 두 배로 증가했습니다. 전 세계적으로 가장 큰 호황을 누리고 있는 독일에서는 태양광 발전을 제외하고는 투자가 감소하고 있습니다. 2019년 독일에는 약 110억 유로가 투자되었으며, 이 투자의 대부분은 태양 에너지에 집중되었습니다.
독일의 재생에너지 발전소 건설 투자 현황 – 2000년~2019년 – 이미지 출처: Xpert.Digital
독일의 태양광 발전 투자 현황 – 2000년~2019년 – 이미지 출처: Xpert.Digital
2014년 이후 독일의 태양광 시장은 다시 상승세를 보이고 있습니다.
2019년 전 세계 풍력 에너지 기술 투자액은 약 1,430억 달러에 달했습니다. 태양 에너지 기술 투자액은 최근 1,410억 달러를 기록했습니다.
풍력 에너지 기술에 대한 전 세계 투자 현황 – 2004년~2019년 – 이미지 출처: Xpert.Digital
전 세계 태양 에너지 기술 투자 현황 – 2004년~2019년 – 이미지 출처: Xpert.Digital
현재 독일의 재생에너지 수치는 감소 추세이지만, 독일이 화석 연료 대비 재생에너지 비중(52%)에서 세계 최고 수준이라는 점은 간과해서는 안 될 사실입니다.
글로벌 개요: 다른 에너지원 대비 재생 에너지 비중 – 이미지: Xpert.Digital
재생에너지 소비 및 공급 측면에서 독일은 224테라와트시로 중국과 미국에 이어 3위를 차지하고 있습니다. 이는 인구와 면적이 훨씬 큰 인도와 브라질보다 앞선 수치입니다.
2019년 상위 15개국의 재생에너지 소비량 – 이미지: Xpert.Digital
2020년 11월, 독일은 전력 생산량의 54%를 재생 에너지원에서 얻었습니다. 2019년 12월부터 2020년 11월까지의 연평균은 52.46%였습니다.
독일의 전력 공급에서 재생 에너지 비중 – 2019-2020 – 이미지: Xpert.Digital
하지만 이는 일정한 성능이 아닙니다. 2019년 11월 37%에서 2020년 2월 최고 61.7%까지 변동폭이 컸습니다. 이러한 문제는 재생에너지의 확대로 인해 가까운 미래에 더욱 심화될 것입니다.
재생에너지의 등장으로 전국적인 전력망도 변화하고 있습니다. 지금까지는 중앙 집중식 발전망이 주를 이루었지만, 이제는 분산형 발전 시설로의 전환이 추세입니다. 이는 태양광 발전, 태양열 발전소, 풍력 터빈, 바이오가스 발전소와 같은 재생에너지 발전에 모두 적용됩니다.
프라운호퍼 전기연구소 소장인 클레멘스 호프만 교수는 "태양광 및 풍력 발전소에서 전기를 생산하는 것은 기존 화력 발전소를 운영하는 것보다 전력 공급 시스템을 훨씬 더 파편화시키고 날씨에 의존하게 만든다"고 말합니다.
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이로 인해 특히 부하 제어, 배전망 전압 조정, 계통 안정성 유지 측면에서 훨씬 더 복잡한 구조가 발생합니다. 중대형 발전소와 달리 소규모 분산형 발전소는 저전압 또는 중전압 계통과 같은 낮은 전압대에 직접 전력을 공급하기도 합니다.
재생에너지 비중이 증가함에 따라 에너지 저장 시스템을 통해 에너지 생산량 변동과 에너지 소비량 변동의 균형을 맞추는 것이 더욱 중요해지고 있습니다.
따라서 에너지 저장 시스템이나 에너지 저장 발전소를 이용한 전기 에너지 저장 가능성은 향후 몇 년 동안 중요한 역할을 할 것입니다.
2018년 에너지 저장 시스템의 용량은 약 17기가와트시(GWh)였습니다. 블룸버그 뉴 에너지 파이낸스(bnef.com)의 추산에 따르면, 이 용량은 약 20년 후 2,800GWh를 넘어설 것으로 예상됩니다.
전 세계 에너지 저장 용량 – 2018년 및 2040년 – 이미지: Xpert.Digital
독일에서는 이미 대규모 배터리 저장 시스템이 전력망 안정화에 사용되고 있습니다. 2017년 기준, 해당 시스템의 용량은 약 250메가와트시였습니다.
독일의 전력망 안정화를 위한 대규모 배터리 저장 시스템의 용량 – 이미지: Xpert.Digital
이에 비해 2017년 독일의 가정용 배터리 저장 시스템 용량은 545메가와트시였습니다.
독일 가정용 배터리 저장 시스템 용량 – 이미지: Xpert.Digital
성공적인 에너지 전환을 위해서는 에너지 저장 분야 연구가 매우 중요합니다. 효율적인 에너지 저장 기술이 조속히 개발될수록 전력망의 변동성을 완화하고 화석 연료에서 벗어나는 전환을 더 빨리 이룰 수 있습니다. 2019년 독일 정부는 전기화학적 에너지 저장 시스템 연구에 약 9백만 유로를 지원했습니다.
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에너지 저장 분야에 대한 연방 정부의 부문별 자금 지원 현황 – 2018년 및 2019년 – 이미지 출처: Xpert.Digital
태양광 모듈 시장은 이미 경쟁이 매우 치열하며, 에너지 저장 시스템의 용량 요구 사항을 고려할 때, 이 분야에는 여전히 상당한 시장 개발 잠재력이 있다는 것이 금방 분명해집니다.
독일 시장 점유율 기준 주요 태양광 에너지 저장 시스템 제조업체 – 이미지: Xpert.Digital
KfW 지원금을 받을 자격이 있는 에너지 저장 시스템만 여기에 포함됩니다. KfW 지원금을 받을 자격이 없는 제조업체의 에너지 저장 시스템은 목록에 포함되지 않습니다. 2017년 SMA의 독일 태양광 에너지 저장 시장 점유율은 약 6%였습니다. Sonnenbatterie: 이 회사는 2015년 11월부터 Sonnen GmbH로 운영되고 있습니다.
독일에 설치된 태양광 에너지 저장 시스템의 총 개수 – 이미지 출처: Xpert.Digital
2018년 예측에 따르면 독일에는 태양광 에너지 저장 장치를 갖춘 태양광 발전 시스템이 약 10만 대 설치되었습니다. 설치 시스템 수는 매년 크게 증가하고 있는데, 2013년에는 독일에서 태양광 에너지 저장 시스템이 5,000대밖에 집계되지 않았습니다.
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포커스 온라인 과의 인터뷰에서 Sonnen GmbH의 CEO인 올리버 코흐는 배터리 네트워크와 가상 발전소를 깨끗하고 분산된 에너지 시스템으로 설명하며, "가정에서 발전소를 대체하고 전기가 분산적으로 생산된다"고 말했습니다. 코흐 CEO에 따르면, 전기 요금이 0유로가 되는 것도 가능하다고 합니다.
코흐 씨는 에너지 효율 개선법(EEG) 보조금 지급이 곧 종료될 예정인 발전소 운영자들이 상황을 재검토하고 향후 자체 생산 전력을 사용하는 방안을 고려해야 한다고 권고했습니다.
저희는 이미 지난 9월에 이 방안을 제안했습니다. 어떻게 해야 할까요? 기존 태양광 발전 시스템에 대한 보조금 지급이 종료됩니다.
튀빙겐 시립 전력 회사는 새로운 대안을 제시하고 있습니다. 2021년부터 신재생에너지법(EEG)에 따라 설치된 태양광 발전 설비 운영자에게 킬로와트시당 6센트를 제공합니다. 레흐베르케(Lechwerke AG)는 향후 태양광 발전 설비에 대한 기술적 개선과 생산된 전력을 직접 소비하는 것을 권장합니다. 적절한 에너지 저장 솔루션을 활용하면 태양광 발전 설비의 효율을 더욱 높일 수 있습니다.
하지만 향후 방향은 여전히 불확실합니다. 신재생에너지법(EEG) 개정안 초안에는 EEG 시행 이후 설치되는 설비에 대한 중요한 변경 사항이 포함되어 있습니다. 바로 전력을 모두 계통에 공급하는 소규모 태양광 발전 시스템에 대해 임시 면제를 시행하는 것입니다. 100kWp 이하 시스템에 대해서는 2027년까지 전력을 계통에 공급할 수 있도록 하는 과도기적 조치가 도입될 예정입니다. 단, 모든 전력을 계통에 공급해야 하며 자가 소비는 허용되지 않습니다.
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