왜 리튬인가?
에너지를 저장하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 물을 저장했다가 나중에 전력을 생산하는 데 사용하는 펌핑된 수력 발전소; 아연 또는 니켈을 포함하는 배터리; 열을 발생시키는 용융염 축열장치 등을 들 수 있습니다. 이러한 시스템 중 일부는 많은 양의 에너지를 저장할 수 있습니다.
리튬은 전류가 쉽게 통과할 수 있는 가벼운 금속입니다. 리튬 이온은 화학 반응이 가역적이어서 전력을 흡수하고 나중에 방전할 수 있기 때문에 배터리를 충전식으로 만듭니다. 리튬 이온 배터리는 많은 에너지를 저장할 수 있으며 다른 종류의 배터리보다 더 오래 충전됩니다. 더 많은 사람들이 리튬 이온 배터리에 의존하는 전기 자동차를 구매하기 때문에 리튬 이온 배터리의 비용이 떨어지고 있습니다.
리튬 이온 배터리 시스템은 다른 저장 시스템에 비해 저장 용량이 더 작을 수 있지만 거의 모든 곳에 설치할 수 있고 설치 공간이 적으며 저렴하고 쉽게 사용할 수 있기 때문에 인기가 높아지고 있습니다. 전기차 시장의 성장은 배터리가 필수 부품이라는 점을 감안할 때 추가적인 가격 하락에 기여했다. 실제로"US Energy Storage Monitor: Q3 2018"에 따르면 이러한 시스템 중 10,000개 이상이 전국에 설치되었습니다. 2015년에 설치된 모든 새로운 에너지 저장 용량의 89%를 차지했습니다.
태양열 저장 시스템이란 무엇입니까?
많은 태양 에너지 시스템 소유자는 시스템을 배터리에 연결하여 야간이나 정전 시 해당 에너지를 사용할 수 있는 방법을 찾고 있습니다. 간단히 말해서, 태양열 저장 시스템은 태양광 발전(PV) 시스템과 같이 연결된 태양광 시스템에 의해 충전되는 배터리 시스템입니다.
이러한 추세를 추적하기 위해 NREL(National Renewable Energy Laboratory)의 연구원들은 미국 유틸리티 규모의 태양열 저장 시스템에 대한 최초의 벤치마크를 만들었습니다. 이 연구를 위한 태양열 저장 시스템의 비용을 결정하기 위해 연구원들은 4시간(240메가와트시)의 저장이 가능한 60MW 리튬 이온 배터리와 결합된 100메가와트(MW) PV 시스템을 사용했습니다. 100MW PV 시스템은 규모가 크거나 유틸리티 규모이며 옥상이 아닌 지상에 설치됩니다.
바로 거기에서 중지합니다. 메가와트시란?
메가와트시(MWh)는 배터리가 저장할 수 있는 에너지의 양을 설명하는 데 사용되는 단위입니다. 예를 들어 최대 용량이 60MW인 240MWh 리튬 이온 배터리를 가정해 보겠습니다. 이제 배터리가 전기를 생성하기 위해 방출될 수 있는 물을 저장하는 호수라고 상상해 보십시오. 4시간 동안 저장되는 60MW 시스템은 다음과 같은 다양한 방식으로 작동할 수 있습니다.
따라서 짧은 시간에 많은 전력을 얻을 수 있고 장기간에 걸쳐 적은 전력을 얻을 수 있습니다. 240MWh 배터리는 8시간 동안 30MW에 전력을 공급할 수 있지만 MW 용량에 따라 즉시 60MW의 전력을 공급하지 못할 수도 있습니다. 그렇기 때문에 저장 시스템은 용량과 저장 시간(예: 4시간 저장이 가능한 60MW 배터리) 또는 덜 이상적이지만 MWh 크기(예: 240MWh)로 표시됩니다.
그렇다면 태양열 발전 설비를 건설하는 데 드는 비용은 얼마입니까?
이는 스토리지를 얼마나 오래 사용할지와 사용하려는 전력에 따라 다릅니다.
독립 실행형 60MW 저장 시스템은 기간이 증가함에 따라 메가와트시(MWh)당 비용이 감소합니다. 즉, 저장 기간이 길수록 MWh당 비용이 낮아집니다. 인버터 및 기타 하드웨어 비용이 더 짧은 기간 동안 시스템 비용의 더 많은 부분을 차지하기 때문입니다.
시간별 배터리 보관 비용
시스템 비용은 4시간 동안 전기를 공급할 수 있는 시스템의 경우 kWh당 $380에서 30분 시스템의 경우 kWh당 $895입니다.
자, 그렇다면 4시간 동안 보관할 수 있는 60메가와트 리튬 이온 배터리가 장착된 100메가와트 PV 시스템의 비용은 얼마일까요?
여기에도 몇 가지 옵션이 있습니다.
태양광 플러스 저장 비용 분석
공동 위치라고 하는 동일한 위치에 PV 시스템과 스토리지 시스템을 배치하면 두 시스템이 일부 하드웨어 구성 요소를 공유할 수 있으므로 비용을 절감할 수 있습니다. 공동 위치는 또한 부지 준비, 토지 취득, 설치 노동, 허가, 상호 연결, 개발자 간접비 및 이익과 관련된 비용을 줄일 수 있습니다.
PV와 배터리 저장 장치가 같은 위치에 있는 경우 DC 결합 또는 AC 결합 구성으로 연결할 수 있습니다. DC 또는 직류는 배터리가 에너지를 저장하는 데 사용하고 PV 패널이 전기를 생성하는 방법입니다. AC 또는 교류는 그리드와 기기가 사용하는 것입니다. DC 결합 시스템은 배터리 스토리지를 PV 어레이에 직접 연결하기 위해 양방향 인버터가 필요하고 AC 결합 시스템은 양방향 인버터와 PV 인버터가 필요합니다. 다양한 요소가 시스템 선택에 영향을 미치며 어떤 것이 가장 잘 작동할지 결정하는 것은 소유자에게 달려 있습니다.
DC와 AC 중에서 선택할 때 시스템 성능에 영향을 미치는 기술적 요인과 비용을 고려해야 합니다. 함께 배치된 DC 결합 시스템의 비용은 PV 및 스토리지가 별도로 배치된 시스템 비용보다 8% 낮고, 함께 배치된 AC 결합 시스템의 비용은 7% 낮습니다. NREL의 새로운 비용 모델은 유틸리티 규모의 태양열 저장 시스템의 비용을 평가하고 비용 절감을 위한 향후 연구 및 개발을 안내하는 데 사용할 수 있습니다.
이게 다 어디로 가는 걸까요?
태양 에너지가 더 저렴해지고 더 널리 사용됨에 따라 에너지 저장 장치에 대한 시장 잠재력이 커집니다. 문제는 관리 및 통합 기술을 개선하면서 더 저렴한 배터리로 스토리지를 저렴하게 만드는 것입니다. 물론 목표는 전력망이 피크 시간에 모든 사람을 수용할 수 있는 충분한 에너지를 저렴한 비용으로 배치하여 그리드의 신뢰성을 보장할 수 있도록 하는 것입니다.
