세계적으로 신재생에너지가 지속적으로 성장하고 있지만, 화석연료에 비해 낮은 효율성과 높은 비용은 여전히 큰 문제로 자리잡고 있습니다.
이러한 문제를 극복하기 위해 떠오르고 있는 것이 바로 ‘신재생에너지 하이브리드 시스템’입니다!

[신재생에너지 하이브리드 시스템이란]

신재생에너지 하이브리드 시스템이란 신재생에너지를 포함한 둘 이상의 에너지생산 시스템과 에너지저장 시스템을 결합해 전력, 열, 가스를 공급∙관리하는 시스템을 말합니다.
쉽게 말해, ‘태양광+풍력+에너지저장장치’처럼 2개 이상의 신재생에너지를 조합하여 지역적 특성에 맞춰 친환경적 에너지를 공급하는 융복합 에너지 공급 시스템입니다.
첫 시작은 단순했지만 최근에는 단순한 조합을 넘어 보다 효율적인 에너지 융복합 실현이 가능하도록 발전하고 있습니다.

[신재생에너지 하이브리드가 주목받는 이유]

신재생에너지는 화석연료에 비해 에너지 수집 과정에서 발생하는 온실가스 배출이 적기 때문에 환경오염을 최소화할 수 있다는 장점이 있습니다. 그러나 발전효율이 낮고 환경에 영향을 많이 받기 때문에 안정적인 공급이 불가능하다는 단점도 함께 가지고 있죠.
정부는 이를 해결하기 위해 하이브리드 시스템에 눈을 돌리기 시작했습니다.
신재생에너지의 불안정성을 해결하고 효율성을 높이기 위한 해답, 바로 신재생에너지 하이브리드죠.
기존의 신재생에너지 하이브리드 시스템은 단순한 조합으로 인해 수요-공급에 여러 가지 문제점이 있었는데요. 최근에는 ICT 융합 플랫폼을 통해 수요 맞춤형 에너지 공급이 가능해지면서 에너지손실이 최소화될 것으로 기대되고 있습니다.

[신재생에너지 하이브리드의 유형]

재생에너지 하이브리드 시스템은 에너지 결합 방식에 따라 크게 3가지 유형으로 구분됩니다.

① 신재생에너지 발전과 에너지 저장장치가 결합된 형태
이는 시간에 따라 불균일하게 만들어진 전력을 저장했다가 필요할 때 공급해 안정적으로 전력을 수급할 수 있게 합니다. 예를 들면 생산한 에너지를 효율적으로 사용하기 위해 잠시 저장해두었다가 필요에 의해 안정적인 전력 공급이 이루어지는 방식이죠.

②서로 다른 특성을 지닌 신재생에너지가 결합된 형태
이는 각각의 신재생에너지가 상호보완을 통해 신뢰성을 향상시키고, 최종적으로 에너지 효율과 경제성 확보가 가능한 방법입니다.
예를 들면 태양광에너지와 태양열에너지의 결합입니다. 혹시 열병합발전을 들어보셨나요? 전기를 생산하면서 발생한 열을 함께 활용하는 방식을 말하는데요.
일반적으로 태양열을 이용한 온수 시스템은 50~60%의 효율성이 있으며 여기에 15%가량 효율의 태양광발전을 추가하면 전체적으로 75%의 병합 효율이 가능하다고 합니다.
현재 이 시스템은 높은 가격이 단점이지만, 향후 안정세에 접어든다면 가정 및 지역 단위의 전기와 열 공급에 유용하게 사용될 것으로 기대하고 있습니다.

③ 기존의 화력발전과 신재생에너지가 결합된 형태
화력발전과 신재생에너지를 결합시키기 위해 가장 먼저 주목했던 것은 바로 태양에너지였습니다. 2000년대 후반부터 각광을 받던 이 결합은 서로의 단점을 보완해준다는 장점이 있습니다. 화력발전에 태양에너지 장치를 연결하면 기존 장치의 전력 생산 규모를 높이면서 연료 사용량 및 이산화탄소 배출량을 낮출 수 있다고 합니다.
태양에너지 역시 단독보다는 결합하여 사용할 때 더욱 안정적이고 경제적인 전력 생산이 가능하다고 하니, 참 좋은 시너지 효과 아닌가요?

[신재생에너지 하이브리드의 사례]

2020년까지 전력의 40%를 재생에너지원으로 생산하려는 목표를 가진 아일랜드.
청정 에너지 사용부문에서 EU 회원국 중 상위권을 차지하고 있는 아일랜드지만, 환경에 유해하고 냄새나는 토탄을 태우는 방법으로 필요 전력의 9%를 얻고 있다고 합니다.

아일랜드 케리 카운티의 섀넌 강 주변에 설치된 13기의 풍력터빈은 총 37mW 발전 용량을 갖추고 있으며, 각 풍력터빈의 타워 바닥에는 소형 자동차 크기의 리튬이온 배터리가 설치되어 있습니다. 이 배터리는 시간당 69kW의 전력을 저장할 수 있고 필요에 따라 전력망에 전기를 공급할 수도 있죠.
곧 다가올 미래에는 바람이 불지 않더라도 전력망에 전기를 공급할 수 있을 것으로 보입니다. 전력 저장 장치(배터리)가 통합된 세계 최초의 상용 풍력발전소가 개발되면 풍력 에너지를 안정적으로 공급할 수 있고, 에너지 믹스에 더 많은 풍력에너지를 활용할 수 있다는 것을 보여줍니다.
이러한 하이브리드 솔루션만 있다면, 바람이 불지 않더라도 화석연료 발전소의 가동률은 감소하고, 전력 수요가 적은 날에는 초과 전력을 저장해두었다가 필요에 따라 끌어다 사용할 수도 있습니다.
이 프로젝트가 효과적이고 경제적이라는 점이 확인되면, 이는 아일랜드를 넘어 전세계 발전소의 본보기가 될 수 있을 텐데요.

최근 태양광과 풍력을 융합해 활용하는 하이브리드가 많은 관심을 모으고 있습니다.
지난 ‘2019 국제그린에너지엑스포’에서는 선앤윈드에너지가 개발한 풍력과 태양광 기술을 동시 적용 ‘하이브리드 가로등’가 소개되었습니다. 이 제품은 기존 가로등 대비 50~70%의 에너지 절감효과는 물론 배터리 과충전·과방전을 제어해 충전효율도 극대화할 수 있다고 합니다.
부산 수영구에서도 태양광과 풍력을 활용한 ‘하이브리드 LED 도로명판’을 망미역 교차로에 설치해 야간 시인성, 관광지 안내, 도로명주소 홍보 효과를 기대한다고 하는데요.
오늘 소개해드린 신재생에너지 하이브리드 시스템이 더욱 발전할 수 있도록, 우리의 꾸준한 관심 또한 필요할 것입니다.

 

내용 출처
한국에너지기술평가원 그린에너지기술저널 29호
ISTANS, 2017년 06호

이미지 출처
– 게티이미지뱅크(www.gettyimagesbank.com)