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ESS는 Energy Storage System의 약자로,
직역하면 에너지 저장 시스템으로 해석된다.
ESS는 뭣 하는 놈인지, 원리가 무엇인지
ESS는 어디에 써먹을 수 있는지
알아보자
ESS는 '에너지'를 저장한다!
전기를 저장하는 방식은 크게 두가지가 있다.
물리적인 방법과
화학적인 방법이 있다.
먼저 물리적인 저장방법부터 알아보자!
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1. 양수 발전
양수발전 한 번쯤 들어봤지?
중학교때 수업에 집중한 게이들은
전기를 많이 사용할때 발전을 하고
전기를 적게 사용할때 양수를 한다.
물을 배터리라고 보면 이해되겠지?
양수 발전은
장점은
연료비랑 설비비용이 싸고
옛날부터 사용해오다보니 가장 발달되어있고, 세계적으로 많이 쓰고 있다.
용량 또한 다른 ESS에 비해 월등히 크고
수요에 따른 반응시간도 나름 빠르다.
음.. 옛날부터 양수발전을 사용해왔으니 좋다고 할 수도 있겠지만,
단점은
지으려면 너무 시간이 오래 걸린다.
환경보전 문제로 인허가 하는데 수년이 걸리고, 지리적으로 안 맞으면 퇴짜 맞고..
그래도 세계적으로 양수 발전이 많이 쓰이고 있으니 아직까진 쓸만한가봐
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2. 공기 압축식 에너지 저장장치(CAES : Compressed Air Energy Storage)
압축공기를 광산에 꾸역꾸역 넣은 후에 뚜겅을 닫고 필요할때 뚜껑 열어서 터빈 돌리는거야
쉽게 보면 풍선에 공기 불어넣고 필요할때 푸쉬쉭 쓰는거랑 같은 원리지
장점은
걍 공동 한 곳에 압축공기 몰아 넣고 빼쓰면 되서 공동이 있을때 시설을 짓기 쉽다.
단점은
기체 이동 과정에서 에너지 손실이 크고
지하에 대규모 공동 없으면 못 만든다.
인공적으로 만들 수 있는데, 비용이 장난 아니다.
우리나라에선 대규모 공동이 없기 때문에 이 방식을 쓰고 있지는 않음,
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다음은 화학적인 방법에 대해서 알아보자
화학적인 부분은 길어지면 극히 씹노잼이므로
간단히 설명하도록 하겠음
1. 리튬 이온 전지(Li-on battery)
원리는 리튬 배터리랑 같다.
크기가 엄청나게 커진걸로 보면 돼
장점은
양수발전, CAES 방식에 비해 시설면적을 덜 잡아먹는다는 점,
반응속도가 빠르고
효율도 양수발전급이랑 다양하게 써먹을 수 있다는 점이 있고
단점은
리튬을 박으면 꼼짝 못해!
너무 비싸다..
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2. NaS(Sodium-Sulfur) Battery
리튬의 애미창렬인 가격문제를 어느정도 해결한 모델인 NaS Battery
장점은
나트륨과 황은 쉽게 구할 수 있어서 싸고
높은 에너지밀도를 가지고 있다는 장점이야
단점은
높은 온도에서 동작하기 때문에 나트륨이 불안정해서 안전성에 문제가 있어
2011년엔 일본 NGK사에서 NaS 생산 중 화재가 발생해서 NaS 생산을 전면중단한 일도 있었지
어차피 화학쪽으로 파고 들면 끝도 없이
글이 길어지니 ESS의 종류에 대해선 이쯤에서 정리해보자
전력망 운영에 있어 발전기들은
응답시간이 빠르고, 용량이 큰게 좋아
자, 그럼 ESS는 어디에 쓰이는 것일까?
요약하면
신재생 연계형
주파수 조정용
차익 거래형
으로 볼 수가 있다.
1. 신재생 연계형 ESS
위 그래프들은 일별 풍력, 태양광 발전기출력표야
풍력은 시간대마다 지맘대로 파악 올라갔다, 파악 내려가고
태양광은 일정 시기에만 파악! 올라가는 걸 볼 수 있지
이런 상태로 직접 전력망에 연결해 전력을 공급한다면?
전력망 박살난다
그렇다면 풍력, 태양광을 전력망에서 사용하려면?
신재생+ESS+PCS, 인버터 등등..
안정적으로 60Hz 를 유지할 수 있게 되기 때문에
전력망을 박살 안내고 신재생에너지와 계통을 연결할 수 있다.
그래서 신재생연계형 ESS라고도 한다.
2. 주파수 조정용 ESS(FR ESS)
우리나라 전력망은 60Hz를 사용하고 있어
한국전력이나 전력거래소에서 60Hz를 유지하기 위해
5분, 5초 단위로 발전기 출력을 변경해서 60Hz를 지키려고 해
심지어 60Hz를 지키지 못하면 강제로 순환정전을 시켜서 유지하려고 하지
60Hz를 지키기 위해선 발전기를 돌리고 있다가
전력거래소 명령이 내려오면 발전기를 계통에 연결해서 주파수를 조정해
근데 계통에 연결하기 위해선 발전소측에서도 준비해야될께 많기 때문에
순간적인 주파수 변화 대응엔 ESS로 대체하자 이거지
그러면 발전소도 따로 안 지어도 되고 개꿀
3. 차익 거래형
쉽게 설명하면 전기를 사람들이 안 쓰는 시간대에 20원에 사서
전기를 많이 쓰는 시간대에 30원에 파는거야
10원 이득이지?
이걸 차익 거래형이라 하는거야
이걸 통해서 부하도 안정화 시킬 수 있고,
돈도 벌고 두마리 토끼 잡는 격
4. 투자 회피
일시적으로 전기가 필요하거나,
부하 변동이 심하거나,
섬, 산간지역 등에는
송배전설비를 깔기가 어려워
일시적인 현상인데 반영구적인 시설을 제작하는 건 유지보수도 어렵고,
손익분기점 넘기기도 힘들겠지
그런 곳에는
ESS+신재생에너지발전설비를 깔면 가능하다
바로 에너지자립섬이야
외부에서 송전탑 안 끌고와도 되고,
건설비용도 적고
중앙 계통과의 독립성이라는 것이지
울릉도, 마라도, 전라도 섬일대에서 이런 방식을 적용하거나 하고 있다고 하네