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환경

외외로 효과적인 "물 배터리" [Thermal Energy Storage]

by 한국 카우보이연구소 2021. 2. 1.

수소는 아직 비싸다

기후변화가 현실로 다가오고 있음에 따라, 인류는 변화를 시도하고 있습니다. 석유에서 신재생 에너지로 넘어가기 위해서 태양광 발전소와 풍력 발전소를 늘리고, 전기차, 수소차 등 친환경차를 도입하는 등의 노력을 하고 있습니다. 하지만, 태양광이나 풍력 등은 한정된 시간에 전기 생산이 가능합니다. 해는 낮 시간 동안에만 떠있으며, 바람은 매일 불지 않습니다. 그래서, 많은 재생에너지 같은 경우에 에너지 저장 시설의 구축을 필요로 합니다.

 

그래서 몇몇 사람들은 수소를 빨리 개발하자고 합니다. 그린 수소 같은 경우, 재생에너지를 활용하여 물을 분해해서 수소를 만드는 것으로, 재생에너지를 '저장' 할 수 있다는 점이 아주 뛰어납니다. 이렇게 만들어진 수소는 이제 수소차 등에서 쓰일 수 있다는 것이죠.

 

하지만, 그린 수소 같은 깨끗한 에너지 저장 수단은 아직 굉장히 비쌉니다. 일반 수소는 1kg 당 2천 원이면 만드는데, 그린 수소 같은 경우는 6천 원 이상이 들어서, 현재 세계에서 생산되는 수소의 약 99%가 그레이, 블루 수소입니다. 

 

추천 글: [환경] - 수소는 청정에너지인가 [그레이 수소, 블루 수소, 그린 수소]

 

그래서, 필자는 "물 배터리" 또는 Thermal Energy Storage은 인간 사회가 석유에서 수소로 넘어가는 시점에 징검다리가 되어 줄 수 있다고 생각합니다.

 

Thermal Energy Storage, 열에너지 저장 기술

열 에너지 저장 기술(TES)은 저장 매체를 가열 또는 냉각하여 열 에너지를 저장하는 기술입니다. 저장된 에너지가 나중에 난방 및 냉방 응용 분야 및 전력에 사용될 수 있습니다.

TES는 특히 건물 및 산업 공정에 사용됩니다. 에너지 시스템에서 TES를 사용하면 전반적인 효율성과 신뢰성이 향상됩니다.

 

특히 공장 등에서 나오는 열도 활용할 수 있습니다. 제철 공장등에서 많은 열이 대기로 다시 빠져나가는데, 이 열 에너지를 가두어서 더 나은 경제성, 투자 및 운영 비용의 감소, 그리고 환경 보호를 할 수 있습니다.

 

예를 들어, 유럽에서는, TES, 열에너지 저장 기술을 잘 활용하면 연간 약 140 만 GWh를 절약하고 4억톤의 이산화탄소 (CO2) 배출 감소를 이룰수 있을 것이라고 추산됩니다. 

태양광 / 물

실제로 활용한 케이스, 호주 대학의 "물 배터리"

호주 선샤인코스트 대학교(USC)는 열에너지 저장 기술을 활용한 "물 배터리"를 통해 효과를 입증하고 있습니다.

 

작동 첫 12 개월 동안 3GWh 이상의 전기를 생산했다고 발표하면서 찬사를 받고 있습니다.

 

퀸즐랜드 선샤인 코스트에 있는 USC의 메인 캠퍼스에 위치한 열 에너지 저장 탱크는 에너지를 생산하는 2.1 메가 와트 태양광 시스템으로 450만 리터의 물을 식혀서 냉각된 물을 저장합니다. 냉각된 물은 나중에 에어컨에 사용되며, 현재 캠퍼스에서 가장 많은 전력을 사용하고 있으며 에너지 사용량의 약 60 %를 차지합니다. 그래서, 물 저장 탱크는 800만와트 배터리 역할을 합니다.

 

그러기 위해서, 3 층높이의 물 저장 탱크를 건설하고 캠퍼스 옥상과 주차장 시설에 6,500 개 이상의 태양 전지판을 설치했습니다. 

 

그 덕에, 운영 첫해에 4,232 톤의 CO2 배출량이 감소했습니다. 그리고 앞으로 25 년 동안 100,000 톤 이상의 이산화탄소 배출량을 절약할 것으로 예상되며 이는 같은 기간 동안 호주 평균 525 개 주택의 배출량에 해당합니다. 또한, "물 배터리"로 나오는 전기가 일반 전기보다 저렴한 가격으로 판매되기 때문에 대학은 25년 동안 약 1억 달러, 1조 가량을 아낀다고 합니다. 


USC는 2025년까지 대학교 내의 탄소중립을 마친다고 합니다. 대학교 차원에서 탄소 중립을 이룬다는 목표가 참 대단한 것 같습니다.

 

추천 글: [환경] - 세계 각국의 탄소 중립 선언과 목표 시점.

 

USC의 물 배터리처럼 대한민국의 공장 등 많은 시설들이 이런 간단하고 저렴한 시설의 활용으로 더 환경 친화적이 되었으면 하는 바람입니다.

 

읽어주셔서 감사합니다. 카우보이연구소였습니다!

※ 공감과 댓글은 사랑입니다.

참고: Electrek, A Comprehensive Review of Thermal Energy Storage (2017)

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