태양광/풍력 에너지를 압축 공기로 저장하는 연구 기사

안녕하세요.

 

오늘은 pv magazine에 게시된 내용 중 태양광/풍령에너지를 저장하는 연구관련 논문에 대한 소개 내용을 소개한 글을 소개합니다. 어려운 내용이 있음에 따라 번역된 내용이 잘 이해가 안될 수 도 있으나, 관심이 있으신 분야에 도움이 되시길 바랍니다.  

 

해상 소금 대수층에 재생 가능한 태양광이나 풍력에너지를 저장하기 위해 압축 공기를 사용할 수 있다는 가능성에 대한 연구내용으로 이 기술은 영국 해역에서 77-96 TWh를 최대 두 달 동안 유지할 수 있습니다. 하지만 비용을 억제하기 어려운 것으로 나타 났습니다. 

 

 

 

압축 공기로 태양광 에너지와 풍력에너지를 저장
Storing solar and wind energy with compressed air

MAY 5, 2020 EMILIANO BELLINI

 

에든버러 대학교가 실시한 연구에 따르면 영국 수역 아래의 소금물 대수층은 계절 에너지 저장에 필요한 2개월의 기간 동안 77-96 TWh의 재생 에너지 동력 압축 공기를 저장할 수 있다고 합니다.

Edinburgh 연구진에 따르면 6,300-7,800의 해양 유정에 1,600-5900만 달러를 투자하면 54-59%의 스토리지 효율성을 달성할 수 있으며, 그 결과 전기의 평준화 비용은 $0.42-4.71/kWh였습니다.

스코틀랜드의 대학 그룹은 최종 전력 비용에서 이러한 광범위한 변화를 다공성 물질 압축 공기 에너지 스토리지(PM CAES)로 알려진 해상 대수층 스토리지가 경제성이 있는지 여부를 평가하기 어려웠지만, 이 과정을 소금물 대수층을 사용한 계절 간 압축 공기 에너지 스토리지(Inter-Seasonal compressed-air energy storage) 상용화 충분하다고 Nature Energy 발간된 글을 통해서 인정하였습니다.  

기존 CAES는 압축 공기를 생성하여 지하에 저장하는 잉여 전력을 포함합니다. 그 공기는 가스터빈을 사용하여 전기를 발생시키는 열을 생산합니다. CAES 가스 터빈은 일반적으로 가스 발전소에서 사용되는 복합 사이클 장비의 경우 388g/kWh와 달리 일반적으로 생성된 약 228g/kWh의 CO2 배출량을 생성합니다.

 

 

 

 

 

지하 장소 

에든버러 연구원인 Julien Mouli Castillo는 그러한 지하 소금 동굴 시설 두 개가 운영되고 있다고 말했습니다: 독일 Huntorf의 전력회사 E.on에 의해 개발된 290 MW 프로젝트와 미국 앨라배마 주의 McIntosh의 시스템입니다. "하지만 제 연구에서 논의된 기술은 전세계에 상업용 발전소나이나 입증이 없는 다른 종류의 지질학 저장소를 사용합니다."라고 그는 pv magazine에 말했습니다. "70년대 미국에서 현장 테스트가 실시되었지만요."

Castillo와 그의 동료들은 연안 대수선들의 사용 가능성을 고려하기를 원했고 알려지지 않은 매개변수와 관련된 수치적 추정치를 생성하기 위해 무작위 샘플링을 반복하는 'Monte Carlo' 방법을 사용하여 수치화에 도달했습니다.

에든버러 팀은 재생 에너지(태양광, 풍력 등)가 전력의 80% 이상을 공급하는 국가나 육지와 물이 제한된 국가에서 해상 압축 공기 저장소를 사용할 수 있다고 제안했습니다.

에든버러 그룹은 이러한 시설의 올바르지 못한 운영으로 암석 위의 압력 변화가 기계적인 고장으로 이어질 수 있고 심지어 붕괴를 초래할 수 있기 때문에 산업은 규제를 받아야만 할 것이라고 경고했지만, 결과적으로는 전기 수요가 많은 인구 밀집 지역들 또한 혜택을 볼 수 있습니다. "저장소를 둘러싸고 있는 밀폐암의 무결성 여부 또한 고려되어야 합니다."라고 이 논문은 말하고 있습니다. 

 

 

 

 

 

변 형

연구진에 따르면 PM CAES 설비가 올바르게 작동하면 저장소가 변형되어 시간이 지남에 따라 안정화될 것으로 기대된다고 합니다. 

에든버러 팀은 압축공기의 생성에 의해 생성되는 열이 우물 안의 유기체를 죽일 수 있기 때문에 기술로 인한 환경 영향에 대한 추가 연구가 필요할 것이라고 말했습니다. 학계에 따르면 시추공 주변의 소금 침수와 압축 공기 저장고 밀봉의 안정성 또한 향후 연구를 통해 얻을 수 있는 이점이라고 합니다. 

"추가적인 연구에서는 확인된 대수층 내의 부지를 식별하고, 저수지 내의 무기물 및 유기 매개 화학 반응의 정도와 주의를 기울여야 하며, 가능한 위에 가로 놓이는 밀봉에 대해서 초점을 맞춰야  합니다."라고 이 논문은 결론지었습니다. 

 

 

원문출처 : https://www.pv-magazine.com/2020/05/05/storing-solar-and-wind-energy-with-compressed-air/

 

 

다양한 저장기술은 지속 연구되고 있으나 상용에 항상 시간이 더 걸리기 때문에 태양광이나 풍력 효율을 극복하거나 효율을 뛰어넘는 새로운 자원 개발+상용화 속도가 되 관건이지 않을까요?! ^^