신재생에너지
발전기술 에너지 저장기술의 필요성 및 시급성
에저지저장시설 용합가능한 필요성 시습성 저장기술
해상풍력발전기술
-풍량에 따라 발전전력의 생산가변성 발생 -해상풍력단지 프로젝트가 다수 계획 및
추진되고 있음
-에너지 저장기술을 활용한 생산전력의 안 정화가 요구
-육상풍력에 비해 대용량 터빈이 적용됨 -해상풍력단지의 입지가 육상에서 멀리 떨
어져 있으므로 해상에서 적용할 수 있는 에너지 저장시설 및 기술 필요
높음 높음
-CAES -2차전지 -플라이휠
육상풍력발전기술
-에저지 저장기술의 필요성은 크게 요구됨 -풍력발전기술이 점차 해상으로 입지를 확
장하고 있음
-에저지 저장 기술 연구개발에 의한 파급 효과가 해상풍력에 비해 낮을 수 있음 -풍력터빈의 용량이 다양하게 설치되고 있
으며, 소규모 터빈의 설치가 많으며 수용 가와 비교적 가까움
높음 중간
-CAES -2차전지 -플라이휠
제4장 연구비전 및 목표
제1절 기술발전 시나리오
신재생에너지
발전기술 에너지 저장기술의 필요성 및 시급성
에저지저장시설 용합가능한 필요성 시습성 저장기술
태양광발전기술
-에너지 저장기술이 요구되지만 일광의 특 성상 발전전력이 높은 주기성을 지니고 있음
-다른 발전기술과 연계하여 상호 보완적 전력 생산을 하는 것이 경제적일 것으로 예상
-주간 전력소비가 많은 산업의 기저전력으 로 활용가능
중간 중간 -CAES -2차전지
조력발전기술
-조수의 특성상 발전전력이 높은 주기성을 지니고 있으나 조수의 시간대가 변경되므 로 에너지 저장기술이 요구됨
-대규모 개발이 가능한 에너지원이므로 대 규모의 에너지저장기술의 적용이 필요함
중간 중간 -양수발전
-CAES
조류발전기술
-에너지 저장기술이 요구되지만 조류의 특 성상 발전전력이 주기성을 지님
-다른 발전기술과 연계하여 상호 보완적 전력 생산을 하는 것이 경제적일 것으로 예상
중간 중간 -CAES -2차전지
파력발전기술
-에너지 저장기술이 요구되지만 파력발전 기술이 연구개발 단계에 있음
-해상조건에서 적용가능한 저장기술 필요
높음 낮음 -CAES -2차전지
바이오디젤 -생산량을 조절할 수 있으므로 현재의 기
술로 저장이 가능 낮음 낮음 -
바이오가스 발전 -생산량을 조절할 수 있으므로 현재의 기
술로 저장이 가능 낮음 낮음 -
◦ 현재의 CAES 기술은 발전전력 설비와 연계하여 발전 효율을 높이는 기술과 무정 전 전원장치 또는 공기자동차와 같이 소형의 용기에 고압의 압축공기를 이용하여 동력을 얻는 기술로 대표될 수 있다. 그러나 CAES 기술은 에너지 저장 기술의 하나로 융합될 수 있는 기술분야가 다양하며, 최근에는 독일, 미국에서 내어놓는 에너지 정책에서 찾아볼 수 있듯이 신재생에너지 발전전력의 생산가변성 문제를 해결하기 위한 수단으로 주목받고 있다.
◦ 2차전지를 이용한 에너지 저장기술은 활용가능성 및 파급효과가 높을 것으로 판단 되지만 2차전지 성능 개선 연구를 통한 경제성 확보 시 비교적 쉽게 신재생 에너 지 발전시설 및 스마트 그리드와 연계될 수 있으므로 2차전지의 성능향상을 목적 으로 기술개발이 진행될 것으로 예상된다.
◦ 2차전지의 경우 육상에서의 신재생에너지원에 연계하여 적용될 것으로 예상되며, 해상의 경우에는 유지보수와 수명 측면에서 장기간 운영을 위한 내구성이 확보되 어야 하는 문제가 있으므로 해상에 적용하기에는 어려움이 있을 것으로 예상되어 해상풍력과 조류, 파력 등의 해양에너지와 연계될 수 있는 에너지저장기술 개발이 필요할 것으로 예상된다.
◦ 해상풍력과 조류, 파력에너지 등의 신재생에너지원 중에서 해상풍력의 대규모 개 발이 가장 가시화되어 추진중에 있으므로 해상풍력에 적용할 수 있는 저장기술개 발이 가장 시급할 것으로 예상된다.
◦ CAES 기술의 경우, 풍력발전기술과 다음과 같은 두가지 형태로 연계될 수 있다.
- 첫째, 그림 4.1과 같이 풍력발전단지에서 생산되는 전력 중 잉여 전력을 CAES 발전 시설의 압축기 가동에 사용하여 발전효율을 개선하는 융합기술. 이 경우 대규모(수백MW급~GW급)의 중앙집중형 압축공기 저장 시설이 요구되며, 발전 효율 증대에 따른 단위 발전량 당 생산 원가를 단축할 수 있다.
- 둘째, 그림 4.2와 같이 풍전발전시설의 전력생산변동성을 완화하기 위한 융합 기술. 이 경우 중소규모(수MW급)의 압축공기 저장 시설이 요구되며, 이를 연 계하여 대규모 저장 기능을 달성할 수 있다. 해상풍력단지에 적용하기 위해서 는 압축공기 저장소는 해상에서 수중에 위치하는 것이 유리할 것임.
그림 4.1 CAES 기술발전 시나리오 1 - 대규모 압축공기저장
시나리오 1 대규모 압축공기저장
시나리오 2 중소규모 압축공기저장
압 축 공 기 저장 시설
-수백MW에서 GW급의 압축공기 저장 시설이 요구됨.
-지중 저장의 형식이 가능하며 지질학 적 입지의 영향을 받음
-초기 지중응력에 따라 저장될 수 있는 압축공기의 최대압력이 결정됨
-MW급의 압축공기 저장 시설이 요구 되며, 용기형태의 저장 구모물을 이용 하여 저장가능
-인공구조물을 이용하므로 입지의 영향 이 적음
-저장구조물의 저장용량에 따라 최대 저장 압력이 결정됨
-기존의 재료의 한계를 극복할 수 있는 재료 또는 설계 형식이 요구됨
발전시설 -기존의 화력발전소 설비 이용 -가스터빈 또는 공기터빈 이용
발전규모 GW급 MW급
기술목표 -잉여전력을 활용한 발전효율 개선 -풍력발전전력의 안정화
예 상 되 는 문제점
-지중저장시설의 초기 투자비 -기존 화력발전소와의 연계가능성 -미국, 독일의 기술선점에 의한 시장진
입의 어려움
-풍력발전단지에서 생산되는 전력규모 가 증가될수록 압축기에 작용되는 전 력의 변동량이 증가되며, 대규모의 공 기압축시설이 요구된다.
-새로운 발전 형식으로 기존의 풍력발 전 방식과 비교하여 경제성 검토가 요 구된다.
-고압을 견딜 수 있는 압축공기 저장 시설의 개발이 요구된다.
장점
-외국의 기술을 도입하여 일정 수준이 상의 기술 발전을 이룰 수 있다.
-이미 상용화되어 가동 중인 시설이 존 재한다.
-풍력에너지를 안정적으로 생산할 수 있다.
-공기터빈을 이용할 경우, 화석연료를 사용하지 않고 전력을 생산할 수 있다.
그림 4.2 CAES 기술발전 시나리오 2 - 중소규모 압축공기저장
표 4.2 기술발전 시나리오의 비교