재생 가능 에너지인 풍력발전 또는 태양광 발전이 수요를 충족시키지 못할 때를 대비하여 에너지를 장기간 저장할 수 있는 기술에 대한 필요성이 여전히 뚜렷하다. 이러한 필요를 충족하기 위해 여러 가지 기술이 개발되고 있지만, 상업 규모에서 실현 가능한 접근방식은 무엇인가?
캐나다 토론토에 본사를 둔 Hydrostor는 장기간 에너지 저장 기술의 개발과정이 실험실 규모를 넘어서 큰 것에 집중하고 있다. 이 회사는 에너지를 지하에 압축 공기의 형태로 저장하는 시스템을 개발하여 8시간 이상의 전기 생산이 가능하다.
Hydrostor의 CEO이자 공동 창업자인 Curtis VanWalleghem와의 인터뷰에서 그는 호주와 캘리포니아에서 대형 공장 건설을 착수하기까지 얼마나 가까운지에 대한 최신 정보와 회사를 대변하는 방법에 대해 전했다. 그는 자신의 제품의 단순함을 강조하였다. “바위 속의 구멍을 사용하는 매우 단순한 시스템입니다. 공기와 물이 필요하고, 장비는 석유 및 가스 산업에서 가져온 것이므로 새로운 제조업체나 사항은 필요하지 않습니다.”
장기간 저장 기술의 중요성에 대한 배경을 살펴보자. 미래의 전력망은 풍력 및 태양광 발전 시 발전 간격을 채우기 위한 에너지 저장 시스템의 혼합이 필요할 것이다. 대부분의 리튬 이온 배터리 시스템은 최대 4시간 동안 작동할 수 있다. 에너지 시스템 기획자들은 전력망이 6시간, 8시간, 12시간 이상 지속되거나 하루 이상 지속되는 저장 옵션도 필요하다고 밝혔다.
에너지부(DOE)는 장기간 저장의 필요성을 전기 시스템의 전면 탄소 저감의 필수 요소로 인식하고, 2021년에 10년 내에 기술의 비용을 90% 이상 감소시킬 수 있도록 연구, 개발 및 투자를 목표로 설정하였다.
시장 점유율을 위해 다양한 회사와 기술들이 경쟁하고 있다. 이에는 다양한 종류의 장기간 저장용 배터리와 소형수력 발전소에서 사용되는 펌프식 수력 저장소 등이 포함된다.
Hydrostor의 첫 대형 프로젝트인 호주 실버시티 에너지 저장 센터는 최대 8시간 동안 200메가와트를 방출할 수 있는 능력을 갖추게 될 것이다. 건설은 2024년 말쯤 시작되고 2027년 중순에 가동될 예정이다.
다음 프로젝트는 캘리포니아의 케른 군 로자몬드 근처에 위치한 윌로우락 에너지 저장 센터이다. 이 곳은 500메가와트의 용량을 갖추고 8시간 동안 해당 수준을 유지할 수 있다. Hydrostor는 내년 말에 건설을 시작하고 2030년 이전에 가동시키기 위해 노력하고 있다. 그러나 그 전에 회사는 캘리포니아 에너지위원회로부터 허가를 받아야 하는데, 이 과정은 잠시 중단된 후에 다시 시작되었다.
다른 일부 장기간 저장 기술 회사와는 달리, Hydrostor는 기술을 검증했다. 이 회사는 2019년부터 캐나다 온타리오 주 Goderich에 있는 작은 1.75메가와트 발전소를 운영하고 있으며, 6시간 동안 작동할 수 있다. Hydrostor 이전에 압축 공기 저장소는 이미 고려되었으며, 독일과 앨라배마에는 수십 년 동안 운영되어 온 이러한 기술이 사용되고 있다.
Hydrostor의 시스템은 재생 가능한 전기로 작동하는 초대형 공기 압축기를 사용한다. 이 시스템은 환경으로부터 공기를 흡입하여 압축하고 파이프를 통해 지하 1,000피트 이상에 있는 동굴로 이동시킨다. 공기를 압축하는 과정은 열을 발생시키며, 시스템은 이 열을 지상에 저장하여 재사용한다. 공기가 지하로 들어가면, 이는 수평으로 이동하여 웅덩이를 침식시키고 상부에 저장소로 올린다.
에너지를 방출할 시기가 되면, 시스템은 상층에 있는 수를 동굴로 방출하여 공기를 지표면으로 강제로 올린다. 그런 다음 공기는 공기가 압축될 때 저장한 열과 혼합되며, 이 뜨거운 밀도가 높은 공기는 터빈을 통해 전기를 생산한다.
이 기술의 장기적인 신뢰성은 기존의 장기간 저장 기술과 비교할 때 그 비용이 어떻게 되는지에 밀접하게 연관된다. 캘리포니아 발전소의 예상 비용은 약 15억 달러로 예상되며, 이는 펌프식 수력 발전소 및 기타 사용 가능한 옵션과 경쟁력을 유지할 수 있다. 이 공장의 서비스 이용자에는 몬터레에 본사를 둔 비영리 전력 공급업체인 Central Coast Community Energy가 포함된다.
VanWalleghem은 처음 몇 개의 공장에서 경험을 쌓으면서 비용을 낮출 여지가 있다고 말했다. 이 저장 시스템은 약 50년의 수명이 있으며, 리튬 이온 배터리 시스템과 비교할 때 중요한 데이터이다.
BloombergNEF의 분석가인 Yiyi Zhou씨는 Hydrostor가 장기간 에너지 저장에 주력하는 약 100개 회사 중 하나라고 말한다. 그는 이 회사의 기술이 “비교적 성숙”하며, 기업이 투자자로부터 가장 성공적으로 자금을 조달한 것 중 하나라고 말한다.
BloombergNEF는 지난 9월까지 펌프식 수력 저장소를 제외하고 전 세계적으로 1.4기가와트의 용량과 8.2기가와트시간의 장기간 에너지 저장 시스템이 운용중이라고 보고했다. 기간은 기가와트시간을 기가와트로 나누어 계산할 수 있다. 수치는 5.9시간이다.
이러한 점을 감안할 때, Hydrostor가 호주에서 예정한 시기에 건설을 시작할 수 있는지와 캘리포니아에서의 규제 승인 절차를 어떻게 넘어갈 수 있는지 주목할 필요가 있다.
캘리포니아 프로젝트는 큰 변화를 겪었다. 이
- 장기간 에너지 저장 기술의 필요성은 무엇인가요?
- Hydrostor의 에너지 저장 시스템은 어떻게 작동하나요?
- Hydrostor의 주요 프로젝트는 어디에 있나요?
- Hydrostor의 기술은 어떤 주요 기술과 경쟁하고 있나요?
- Hydrostor의 에너지 저장 시스템은 비용적인 측면에서 다른 기술들과 경쟁력이 있나요?
주요 용어:
- 풍력발전: 풍력을 이용해 전기를 생산하는 방법.
- 태양광 발전: 태양광 에너지를 이용해 전기를 생산하는 방법.
- 에너지 저장: 에너지를 장기간 보관하는 기술 또는 방법.
- 장기간 저장 기술: 에너지를 장기간 보관할 수 있는 기술.
- 압축 공기: 공기를 압축한 상태.
- 에너지 시스템 기획자: 에너지 시스템을 계획하고 설계하는 전문가.
- 장기간 저장용 배터리: 에너지를 장기간 보관할 수 있는 배터리.
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