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Date 2024/05/13 22:55:53
Name 오후2시
Subject [일반] 뉴욕타임스 5. 7.일자 기사 번역(거대 배터리 에너지 저장소)

기사제목 : 거대 배터리가 미국의 전력사용 방식을 완전히 바꾸고 있다.


기사내용

1) 캘리포니아 주는 다른 주보다 더 많은 전력을 태양광에서 얻는다. 태양광 전력은 낮에 풍부하지만, 전력수요가 최고치인 저녁이 되면 사라진다. 저녁 시간대의 전력수요를 충족하기 위해, 전력회사들은 화석연료를 태운다.

2) 2020년부터, 캘리포니아 주는 중국을 제외한 전 세계보다 더 큰 규모의 배터리를 설치했다. 배터리는 낮 동안 초과 태양광 전력을 흡수하고 저장해, 밤에 전력을 공급한다.

3) 첫번째 그래프에서 보듯, (2024년) 4월 30일 오후 7 ~ 10시 사이에 배터리는 캘리포니아 주의 전력 소요 중 20% 이상을 공급했으며, 몇 분 동안 7기의 대형 원전과 동등한 7,046 Mkw 전력을 뿜어냈다.

4) 미국에서 풍력과 태양광은 일정하지 않아, 전력을 저장하기 위해 배터리를 건설하고 있다. 지난 3년 넘게, 미국 전력망의 배터리 저장 용량은 10배로 성장해 16,000 Mkw가 되었다. 올해, 텍사스, 캘리포니아, 애리조나 주에서 최대 성장과 함께 2배 가까이 증가할 것으로 예측된다.



5) 배터리 전기차 산업이 지난 10년 동안 확장되는 동안, (배터리) 가격은 80% 감소해 대규모 전력 저장소의 경쟁력을 가지게 했다. 정부의 행정명령과 보조금 또한 성장에 원동력이 되었다.

6) 배터리가 확산되면서, 전력 회사들은 새로운 방식으로 (배터리를) 활용해 태양광과 풍력 발전소의 전력 생산량 변동을 관리하며 송전망의 혼잡을 줄이고 모든 것을 태울듯한 폭염에서 대정전을 예방하는데 도움이 된다. (온도가 상승하면 에어컨 등 전력 소요가 폭증한다.)

7) 캘리포니아 주는 기후변화와 맞서기 위해 야심 찬 목표를 세웠으며, 정책 입안자들은 전력망 배터리가 2045년에 탄소 배출량 0의 전력원에서 100%의 전력을 확보하는데 도움이 되기를 기대한다. 해당 주는 여전히 지구 온난화의 주요 원인인 천연가스에 지나치게 의존하는 동안, 배터리는 화석연료 시장을 잠식하기 시작했다. 주 규제기관은 2035년까지 배터리 용량을 약 3배로 늘릴 계획을 세우고 있다.

8) 2010년대 전력회사가 전력망에 배터리를 처음으로 연결할 때, 전력회사는 배터리가 발전소의 갑작스러운 중단으로 소규모 전력공급 중단을 없애는데 주로 쓰인다고 말했다. 대다수 배터리 운용사들은 여전히 수익의 대부분을 [*전력계통운영 보조서비스]에서 얻는다.

* ancillary services (전력계통운영 보조서비스) : 전력은 1년 365일 24시간 내내 수요에 맞게 공급되어야 한다. 또한 설비 고장이나 사고에서도 전력공급은 지속되어야 한다. 갑자기 예상하지 못한 발전과 부하의 불균형이 생길 경우, 전력을 공급한다.

9) 하지만 전력회사들은 배터리를 거래의 일환으로 사용한다. 전력이 풍부하고 가격이 낮을 때 배터리를 충전하고, 전력공급이 부족하고 가격이 비쌀 때 전력망에 전력을 공급한다. 캘리포니아 주는 태양광 발전이 전력수요보다 많은 정오에 전기료가 폭락하는 경우가 많다. 특히 에어컨 사용량이 적은 봄철에 그렇다. 저녁이 되면 태양이 지고 전력망 운영자가 화력발전소나 수력발전소의 출력을 늘릴 때 전기료가 급증한다. 이제 캘리포니아 주는 전력망에 연결된 배터리 용량이 [*10GW로] 1,000만 가구에 몇 시간 동안 전력을 공급하기에 충분하다.


* 10GW는 원전 10개의 발전설비 용량에 해당함.

10) 텍사스 주는 태양광 발전에서 캘리포니아 주를 빠르게 따라잡으며, 배터리는 저녁 시간대 전력 수요 최고치에 점점 도움이 되고 있다. 4월 28일 태양은 지고 풍력은 예상치 못한 공급 저하가 있었으며 화력발전소 대부분은 정비로 가동을 중단했다. 그 당시 배터리가 개입해 텍사스 전력 중 4%를 공급해, 백만 가구에 충분한 전력이었다. 작년 여름 기록적인 폭염에서 배터리는 추가 전력을 공급해, 텍사스 주의 저녁시간대 대정전을 방지하는데 도움이 되었다.



11) 텍사스와 캘리포니아 주는 서로 다른 방식으로 배터리 저장소를 짓고 있다. 캘리포니아 주에서 주 정부의 행정명령이 원동력이 되었다. 2019년 규제기관은 노후된 화력발전소들이 너무 많이 폐쇄되어 대정전을 우려했고, 전력운영회사에게 수천 메가와트 용량의 전력 저장소를 신속히 설치하도록 지시했다.

12) 텍사스 주는 시장의 조절이 지배적이다. 주 정부는 전력계통의 규제를 없애 전기료가 가파르게 변동할 수 있도록 허용했으며, 전기공급이 매우 부족해질 때 1Mkh 당 5,000 달러 (약 680만 원)까지 오를 수 있다. 배터리 저장소 개발자는 주기적으로 전력공급망이 막히는 곳의 전기료 급등을 이용해 수익성을 개선한다.

13) 다른 주들도 뒤따르고 있다. 애리조나와 조지아 주의 공기업들은 데이터 센터와 공장의 수요 증가를 관리하기 위해, 수천 Mkw급 용량의 배터리 저장소를 설치할 계획이다.

14) 하지만, 배터리 산업계는 여전히 장애물에 직면하고 있다. 리튬이온 배터리는 가연성을 가지며, 운용사가 (화재) 위험을 줄이는 조치를 수행해도 일부 지역은 본인 지역에 배터리 저장소 건설을 반대한다. 대부분의 배터리는 중국산이며, 무역 분쟁에 취약하다. 텍사스 주에서 천연가스 발전소에 보조금을 주면 배터리 호황에 악영향을 줄 수 있다. 다른 주의 복잡한 규제들은 공기업이 에너지 저장소를 추가하는데 막는 경우가 있다.

15) “이런 에너지 저장소는 최근에 등장했기 때문에, 규제가 여전히 뒤따르고 있다.” 환경단체 ‘천연자원 보호협회 (Natural Resources Defense Council)’에서 전력망 분야를 담당하는 ‘Natalie McIntire’이 말했다.

16) 한 분석가에 따르면, 현재 텍사스 주의 많은 배터리들은 탄소 배출량을 증가시키고 있다. 운영회사는 매출을 최대화하는데 집중해, 때로는 화력발전소로 배터리를 충전하기 때문이다.

17) 이와 대조적으로 캘리포니아 주의 배터리는 화석연료의 탄소 배출량을 줄이는 것 같다. 주의 4월 천연가스 사용량은 7년 만에 최저치로 감소했다. “우리는 태양광 발전량이 위, 아래로 변동할 때 배터리가 천연가스를 대체한다는 결론에 도달했습니다.” 전력량 자료를 수집하는 회사 ‘Grid Status’의 최고경영자 ‘Max Kanter’가 말했다.

18) 캘리포니아 주는 전력의 약 40%를 천연가스에서 얻고 있으며, 현재 배터리 기술로 전부 대체하기는 어려울 수 있다. ‘BloombergNEF’ 사의 한 분석가는 태양광과 배터리가 수요가 최고치일 때만 가동하는 소규모 [첨두*] 화력발전소보다 비용-효과 측면에서 대안이 될 수 있다고 밝혔다. 하지만 배터리는 대규모 천연가스 발전소를 대체하기에는 너무 비용이 들며 천연가스 발전소는 낮과 밤에도 일정한 전력을 생산한다.

* 첨두부하 (peaker load) : 시간 또는 계절에 따라 변동하는 발전부하 중 가장 높은 수요. 하루의 전력 사용량에서 여러 부하가 겹쳐 종합 수요가 커지는 시간의 부하.

19) “남은 메가와트시 용량의 전력을 모두 흡수하는 배터리 저장소는 너무나 비싸기 때문에 짓는 것을 원하지 않을 겁니다.” 캘리포니아 버클리 대학교의 경제학자 ‘Meredith Fowlie’가 말했다.

20) 국립 재생에너지 연구소의 에너지 저장소 전문가 ‘Nate Blair’에 따르면, 현재의 리튬이온 배터리는 방전되기까지 2 ~ 4시간 동안만 전력을 공급할 수 있다. 비용이 계속 줄어들면, 배터리 회사들은 용량을 8 ~ 10시간으로 확장할 수 있을 것이다. (배터리 팩을 추가할 것인지의 문제이다.) 하지만 그 이상은 경제성이 없을 것이다.

21) 캘리포니아 주가 재생 에너지에 더 크게 의존하려면, 몇 주 동안 바람이 불지 않거나, 흐린 날씨에 대처해야 한다. 다른 난제도 있다. 태양광 전력은 겨울보다 여름에 더 생산되며, 계절별 차이를 처리하기 위해 몇 달 분량의 전력을 저장할 수 있는 배터리는 없다.

22) 일부 회사들은 해결책을 찾고 있다. 캘리포니아 주 새크라멘토 시의 스타트 업 ‘ESS’ 사는 플로우 배터리를 건설해 전해액에 에너지를 저장하고 최소 12 시간 이상 전력을 공급할 수 있다. 다른 스타트 업 ‘Form Energy’ 사는 100 시간 용량의 철-공기 배터리를 건설했다. 이런 발상은 원자력 발전, 지열발전 또는 전력을 녹색 수소로 저장하는 대안들과 경쟁할 것이다.

23) 캘리포니아 주의 규제기관들은 어느 방식이 우위를 가질지 명확하지 않지만, 21세기 중반이 되면 전력 저장 용량이 5배로 증가되어야 한다고 말했다.

* 첫번째 그래프 주석
  해당 그래프는 하루 평균 발전량을 5분 단위로 연료 유형에 따라 반영했다. 그래프에서 배터리가 전력을 공급할 때, 다른 지역의 전력을 공급받은 것을 보여 준다. 하지만, 그래프는 배터리 충전과 타 지역으로의 송전을 보여주지 않는다. 자료는 전력회사 규모의 발전을 반영하지만, 주택 옥상의 태양광 발전과 같은 “자체 수요용 발전”을 포함하지 않는다. 날씨에 따른 변수를 보정하지 않았다.
‘California Independent System Operator’ 사의 천연가스 발전량 집계 방식은 23년 12월에 바꿨다. 대변인에 따르면 이전 방식으로는 천연가스 발전량이 “수백 메가와트 범위에서” 과대 집계되었다.
평균 일출, 일몰 시간은 그래프에 나와 있다.

* 몇년 전, 한국도 재생에너지를 저장할 ESS 건설이 늘었지만 화재 사고가 자주 나 위축되었습니다.
   미국은 이 문제를 어떻게 해결했는지 궁금하네요.
   추가로 비용과 폐 배터리 문제를 어떻게 처리할지 흥미롭습니다.

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전기쥐
24/05/13 23:02
수정 아이콘
대량의 전기를 저장하는 것은 굉장히 어려운 일입니다. 그래서 에너지 낭비와 각종 비효율이 이로부터 비롯되죠. 다른 산업이 발달할 동안 배터리의 발전은 심히 더뎠기 때문에..
사람되고싶다
24/05/13 23:19
수정 아이콘
사실 전기차는 따위로 만들만한 대격변이 이쪽이죠. 수소랑 연계해서 전력망 구상하는 것들이 참 재밌어보이는데 어떻게 될런지가 관전 포인트입니다. 아무리 배터리 가격이 떨어졌다지만 BESS는 여전히 비싸니...
부스트 글라이드
24/05/14 00:01
수정 아이콘
(수정됨) ESS의 안정화는 시간문제라고 봅니다. 이제 리튬이온 배터리를 고집할 필요가 없으니까요.
비록 용량은 약간 적어지고 무게는 좀 늘어날지언정 가격과 안정성이 좋은 배터리들이 양산되거나 양산을 곧 앞두고 있으니...
장소나 무게에서 자유로운 ESS에서는 사용하기 딱좋죠. 이쪽 시장도 어마어마해질것 같으니 수요도 문제없어보이구요.
풍력과 태양광 발전은 기존보다 훨씬 더 효율적인 발전원이 되겠죠.
VictoryFood
24/05/14 00:27
수정 아이콘
20년 전부터 얘기가 나왔던 스마트 그리드가 이제서야 빛을 볼 수도 있지 않을까 싶습니다.
특히 본문과 같이 낮에 태양광으로 많은 전력 생산이 가능해 지면 전기차에 낮에 충전하고 밤에 판매하는 방식이 일상이 될 수도 있을 거 같아요.
물론 그를 위해선 전력망의 ICT 화가 우선이 되어야 하겠지만요.
안군시대
24/05/14 07:20
수정 아이콘
ESS관련 사업은 앞으로도 점점 더 커질거라 봅니다. 배터리 분야가 좀더 발전했으면 좋겠네요.
바람돌돌이
24/05/14 08:10
수정 아이콘
친환경 발전은 이런 방법을 써서 잘 알려진 문제를 해결하고 있죠. 이것도 이미 경제성이 나온 방법이구요. 친환경발전이 이렇다 저렇다하는 얘기는 20년간 업데이트를 안하고 하는 소리에 가까워요. 염화 열응축이라던지 Na배터리도 상업화되고 있구요.
24/05/14 08:56
수정 아이콘
한국 배터리 3사에서 LFP 만든다는 것도 전기차 보다는 ESS 시장을 노린거라고 보고 있습니다. 과연 물려있는 나의 삼성SDI와 LG엔솔 주식은 복구 할 수 있을것인지..
24/05/14 09:27
수정 아이콘
수소로 저장하거나 위치에너지로 저장하면 어떤가싶은데..
iPhoneXX
24/05/14 09:43
수정 아이콘
수소 쪽은 확실히 투자 하는 곳이 많습니다. 다만 사업성이 나오는 지점이 아직은 오래 걸릴 것으로 예상이 되네요.
Starscream
24/05/14 10:03
수정 아이콘
수소는 장미빛으로 보이는거에 비해 메리트가 별로 없어요.
전기분해: 그냥 물에나 전극 꽂으면 되는게 아닌 정제가 필요하고 전극열화를 극복해야함
수소저장: 액화 및 저장에 많은 에너지가 필요
수소운반: 높은 압력을 감당할수있는 CFRP용기가 필요하나 가격이 비쌈, 수소흡장합금은 아직 갈길이 멈
수소발전: 수소전지도 비쌈, 수소를 태우는건 효율이 별로임 등등....
VictoryFood
24/05/14 13:00
수정 아이콘
수력발전소 중에는 발전에 쓰인 물을 전력소모 적은 야간에 다시 양수기로 퍼올리는 방식을 쓰는 발전소가 한국에도 있습니다
사람되고싶다
24/05/14 13:10
수정 아이콘
사실 지금도 전기 저장시설은 양수발전이 대다수라더라고요. 양수발전이 다 좋은데 지을 수 있는데가 한정적이고 수몰 문제가 있다보니 막 늘릴 수가 없는 게 단점이죠. 그래서 배터리가 점점 입지를 넓혀가고 있고요.
호비브라운
24/05/14 13:48
수정 아이콘
수소는 발전용보단 탈탄소 어려운 산업에서 소비하는 게 더 효율적일 겁니다.
Liberalist
24/05/14 10:55
수정 아이콘
ESS 산업은 신재생 드라이브를 전세계적으로 쎄게 걸고 있는 이상(국내 언론은 몇몇 단편적인 부분을 침소봉대하면서 퇴조네 뭐네 헛소리 신나게 지껄이고 있습니다만), 끊임없이 팽창할 수밖에 없습니다. 결국 간헐성을 극복하기 어려운 신재생 발전은 ESS와 세트로 갈 수밖에 없으니까요. 다만 우리나라는 고창에서 크게 불난 이후로는 수 년간 너무 위축이 되어 있는데, 이거 생각 좀 잘 했으면 좋겠습니다.
코우사카 호노카
24/05/14 11:29
수정 아이콘
배터리면 무슨 주식을 사야할까...
안군시대
24/05/14 13:07
수정 아이콘
에코프로비엠?
Starscream
24/05/14 11:39
수정 아이콘
(수정됨) 몇년 전, 한국도 재생에너지를 저장할 ESS 건설이 늘었지만 화재 사고가 자주 나 위축되었습니다.
・원래도 안전성이 약점인 삼원계 전지를 극한으로 끌어쓰는 바람에 사고가 난거죠.
미국은 이 문제를 어떻게 해결했는지 궁금하네요.
・미국에서도 가끔 화재가 납니다. 천하의 테슬라를 포함해서
추가로 비용과 폐 배터리 문제를 어떻게 처리할지 흥미롭습니다.
・배터리가격은 계속해서 내려가고 있죠. 인산철계열이 특히요. 폐 배터리의 리사이클이 큰 과제긴 한데 많은 연구가 되고 있습니다만, 현재까지는 리사이클하느니 새거 사는게 싸다인 단계입니다. 기술의 발전과 법규의 강제로 리사이클 비지니스에 시동이 걸리기를 기대하는 중입니다.
오후2시
24/05/14 23:22
수정 아이콘
답변 감사합니다.
탑클라우드
24/05/14 11:58
수정 아이콘
일부 지역에서라도 이게 온전히 돌아간다는게 검증되고 나면 전세계적으로 본격적인 사이클이 오리라고 생각합니다.

조금 다른 이야기이긴 한데,
얼마전 제주도에 갔다가 이상하리만치 조용하다는 생각이 들어 도로를 보니 다수의 전기차들이 다니고 있더라구요.
확실히 전기차가 조용하고 매연도 없다보니 괜히 기분이 더 좋아지고,
제주도 같은 관광지는 전기 자립이 정말 필요하겠다는 생각이 들었습니다.

이를 위해 전력 발전도 발전이지만, 저장과 활용이 매우 중요할텐데,
ESS를 비롯한 인프라 구축에 적극적으로 나서서
제주도가 청정에너지 중심 친환경 지역으로 발전해서, 앞으로도 자주 힐링하러 갈 수 있었으면 좋겠네요.
뒹굴뒹굴
24/05/14 13:11
수정 아이콘
방장 사기맵도 친환경을 하는데 우리나라는 ㅠㅠ
호비브라운
24/05/14 13:48
수정 아이콘
(수정됨) 첨두부하 같은 단어가 공급자 중심의 전통적인 전력 산업에서 쓰던 개념입니다. 다만 앞으로는 분산전원으로 전환하면, 수요 중심의 전력산업으로 바뀝니다. 첨두부하 해소가 문제라면, 첨두부하를 줄이면 되는 것이지요. 물리적인 설비가 없이도 첨두부하 문제를 해소할 수요반응자원 같은 개념도 있습니다. 전력 소비 큰 공장에 인센티브를 적당히 주고 에너지가 좀 널럴한 시간대로 전력소비를 유도하는 것이죠. 예비력 위해서 노는 발전소를 안 지어도 되는 장점도 있고, 전력계통을 유연하고 스마트하게 운영할 수 있는 장점도 있지요. ESS를 한도 없이 늘리지 않아도 되기도 하고요


덧붙여,,
전력시장이 다소 생소한 분야라서 잘 아는 분들이 많진 않은데, 저런 모델로 나아가려면 우리와 같은 형태로는 거의 불가능합니다. 전력시장이나 계통을 화석연료랑 원전 포트폴리오뿐인 독점적 지위자가 다 잡고 있어서요. 이런 걸 좀 개선해야하는데, 그거 하려고 하면 민영화 프레임이 씌워지고 전력시장의 지읒도 모르는 분들이 거품물고 달려오긴 합니다. 이 딜레마를 어떻게 풀지 참 어렵습니다. 지금 여당이 하면 우파의 전형적인 민영화 시도로 매도될 테고, 정권 교체 후에 하려고 하면, 이미 시기가 늦고..
자급률
24/05/14 19:37
수정 아이콘
에너지 크레딧이 화폐처럼 구현된 스텔라리스 의문의 1승?
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