태양광 ESS, 돈 먹는 하마나 마찬가지

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¶ 주한규

 

-<2050 탄소 중립 시나리오> 넷제로안 태양광이 전체 소요 전력의 50% 차지 예측 

-흐린 날 대비 잉여전력 저장할 전력 변환 장치 구축에만 1,389조 추가 비용 불가피 

-수소 발전 활용도 효율 40%… 재생 에너지 주창자들 애써 눈 감는 까닭 알고 싶어 

 

 

 

 

최근 정부가 공개한 <2050 탄소 중립 시나리오>(초안)에 따르면, 2050년 예상되는 평균 전력 수요는 140GW입니다. 현재보다 2.2배나 많은 엄청난 전력이 필요하다는 예측입니다.

 

그런데 세 가지 시나리오 가운데 넷제로(net zero)안을 보면 태양광이 소요 전력 전체의 50%를 차지하고 있습니다. 이에 소요되는 에너지 전환 장치(ESS) 용량과 충방전 패턴을 1년 중 대표되는 날을 대상으로 한 번 구해 봤습니다. 전력 수요 패턴과 풍력 발전 패턴은 2020년 자료입니다. 원자력, 풍력, 기타 발전 수단으로 공급하지 못하는 전력은 ESS나 태양광으로 공급한다고 보고 필요한 태양광 발전량을 계산했습니다. ESS에 충전한 전력은 방전 효율이 85% 라고 잡았습니다.

 

 

원자력 10%, 풍력 15%, 기타 30%인 경우에 계산하면, 태양광 발전 비중은 49.4%(ESS 충방전 시 손실 15%를 고려해야 하기 때문에 발전량이 45%보다 많음)이고, 태양광 발전량 중 56.1%는 저장해야 되며, 나머지는 전력망에 직접 공급되어 전체 전력 중 태양광 직접 전력 공급 비중은 21.6%, ESS를 통해 공급되는 전력 비중은 23.4%가 됩니다.

 

1GWh ESS 설비를 구축하는 데 현재 대략 0.4조 원이 듭니다.

 

ESS의 용량에서 전력 변환 장치(PCS)의 용량은 140GW의 120%인 169GW, ESS 충전률 80%를 적용할 때 저장 용량은 1,157GWh가 필요합니다. 이것은 태양광 발전량의 반일치 저장에 필요한 용량입니다. 다음날 흐릴 경우를 대비하여 1.5일치를 저장한다면 무려 3,471GWh가 필요합니다.

 

1GWh ESS 설비를 구축하는 데 현재 대략 0.4조 원이 듭니다. 이를 기준으로 태양광 발전량 1.5일치를 저장하는 데 대략 1,389조 원이 필요하다는 계산이 나옵니다. 장마도 오기 마련인데 이만큼만 저장해도 될까요?

 

2025년에 예상되는 ESS 운용 비용은 kWh당 175원 정도 됩니다. 발전량의 50%를 저장해야 한다면 88원이 kWh당 태양광 발전 비용에 추가되어야 합니다. 태양광이 ESS와 짝을 이루어 정상적인 발전원으로 작동하려면 최소한 이만큼 저장 비용이 더 든다는 말입니다.

 

반면 원자력을 40%로 늘리고 태양광을 30%대로 줄이면 태양광 저장 수요가 57%선으로 줄어듭니다. 그러나 발전량 중 53.6%는 여전히 저장해야 합니다. 여전히 막대한 비용이 듭니다(PCS 용량 100GW, ESS 용량 661GWh).

 

태양광 잉여 전력을 ESS 대신 수소 전기 분해에 사용했다가 수소 발전을 한다면 비용이 더 들 겁니다. 현재 수소 1kg을 생산하는 데  전력이 50kWh 드는데, 수소 1kg으로 발전하면 전력이 20kWh밖에 나오지 않아 효율이 40%에 불과하기 때문입니다.

 

이처럼 태양광 확대에는 잉여 전력 저장이라는 문제점이 확실히 존재합니다. 재생 에너지 주창자들은 왜 이처럼 중요한 문제에는 크게 관심을 기울이지 않는 것일까요?

 

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