[RethinkX- 배터리 저장장치는 전 세계 어디에 있을까?] 2030년까지 미국 본토 전역과 세계의 대부분 인구 밀집 지역에서 태양광, 풍력, 배터리(SWB)를 조합하여 전기 수요의 100%를 충족하는 것이 물리적으로 가능하고 경제적으로 저렴해지게 된다. 보조금이 없는 태양광과 풍력은 이미 많은 지역에서 가장 저렴한 전기 공급원이며, 그 결과 이러한 발전 기술의 기하급수적 성장과 대량 도입을 목격했다. 하지만 배터리는 어떨까?https://www.rethinkx.com/blog/where-is-all-the-battery-storage
배터리 저장장치는 전 세계 어디에 있을까?
배터리는 필수 불가결하다. 태양광, 풍력 배터리(SWB) 시스템에서 배터리는 필수 불가결하다. 태양광과 풍력은 풍부하고 저렴하며 깨끗한 전기를 생산하는 확장 가능한 기술이라는 수많은 이점을 제공하지만 가장 큰 과제는 간헐성이다. 태양이 빛나지 않거나 바람이 불지 않으면 전기가 생성되지 않는다. 태양광과 풍력만으로는 에너지 수요의 100%를 충족할 수 없다. 에너지 생산이 사회적 요구에 미치지 못하는 기간이 불가피하게 있기 때문이다. 배터리는 이 방정식을 바꾼다.
에너지 시스템에서 배터리는 여러 가지 중요한 기능을 수행한다: 재생 에너지의 간헐성 균형 맞추기: 높은 생산 기간(예: 맑거나 바람이 많이 부는 날)에 과잉 에너지를 저장하고 생산이 적거나 수요가 많은 기간에 방출한다. 이렇게 하면 일반적으로 몇 시간에서 며칠 또는 몇 주에 이르는 장기간에 걸쳐 일관되고 안정적인 에너지 공급이 보장되어 재생 에너지원의 내재적 변동성을 완화할 수 있다.
백업 전력 및 복원력: 정전이나 비상 시 즉각적인 백업 전력 제공
그리드 안정화 및 피크: 공급과 수요 간의 단기적 변동을 균형 잡기 위해 신속하게 대응하는 전력 제공, 특히 피크 기간 동안의 높은 수요 충족(일반적으로 화석 연료로 구동되는 피크 발전소에서 충족하는 기능) 지난 몇 년 동안 배터리 설비가 급증한 후, 이러한 이점이 이를 채택한 지역에서 실제로 나타나는 것을 보았다. 예를 들어 올해 8월 텍사스에서는 폭염과 기록적인 에너지 수요에도 불구하고 주민들에게 평소처럼 에너지를 절약하라는 요구가 없었다. 태양광 및 풍력 발전 용량이 증가하면서 에어컨 수요 증가를 충당할 만큼 충분한 에너지가 생성되었고, 배터리 용량이 증가하면서 저녁에 해가 져도 공급이 중단되지 않았다. 9월 캘리포니아에서 비슷한 폭염이 발생했을 때 극심한 더위로 인해 천연 가스 발전소에서 생성할 수 있는 에너지 양이 감소했고, 동시에 산불로 인해 인근 지역에서의 전력 수입과 전기 전송이 중단되었다(수요 증가에 대한 일반적인 해결책). 새로운 그리드 규모의 배터리 용량 덕분에 비상 사태가 선포되지 않았고, 이 기간 동안 전기 가격은 에너지 수요가 크게 증가한 동안 안정적으로 유지되었다.
2023년 그리드 규모 배터리 지난 몇 년 동안 전 세계적으로 설치된 배터리 에너지 저장 시스템의 양이 엄청나게 증가했다. 특히 그리드 규모에서 그렇다. 이러한 그리드 규모 시스템은 지역 또는 국가 수준에서 설치된 배터리(대부분 리튬 이온)로, 에너지 유틸리티에서 현재 생산하여 가정, 기업 및 산업에 분배하는 전기를 지원한다. 이 전기는 해당 지역의 전기 혼합에 따라 재생 가능 및/또는 비재생 가능을 포함한 모든 출처에서 나온다. 2023년 말에 전 세계에 설치된 그리드 규모 배터리 저장 용량은 약 56GW/200GWh로, 5년 전의 3GW에서 증가했다. 56GW는 배터리의 전력 용량을 나타낸다. 즉, 배터리가 언제든지 공급할 수 있는 최대 전력량이다. 200GWh는 배터리의 에너지 용량을 나타낸다. 즉, 배터리가 시간이 지남에 따라 저장하고 방출할 수 있는 총 에너지량이다.
이를 좀 더 구체적으로 살펴보면, NYISO에 따르면 뉴욕시는 연간 약 50,000GWh의 전기를 사용한다. 즉, 2023년 전 세계의 모든 그리드 규모 배터리 저장은 뉴욕시에 하루 반 동안만 전력을 공급할 수 있다는 뜻이다. 숫자가 비교적 적기 때문에 그다지 인상적이지 않을 수 있지만, 성장은 엄청나게 빠르다. 다른 파괴적 기술과 마찬가지로 배터리 채택은 기하급수적이다. 2020년대와 그 이후에 설치 용량이 빠르고 상당히 증가할 것으로 예상한다. 또한 Rethinking Energy 2020–2030에서 발견했듯이, 지역이 SWB 에너지 시스템에 투자함에 따라 배터리 용량보다 상대적으로 더 많은 태양광 및 풍력 발전 용량을 구축할 것으로 예상한다.
Rethinking Energy 보고서의 주요 결과 중 하나는 SWB 시스템을 설계하는 데 사용할 수 있는 개념인 Clean Energy U-Curve이다. 곡선의 논리는 저렴한 에너지 생성 용량을 과도하게 구축하여 전기 수요의 100%를 유지하는 데 덜 비싼 에너지 저장이 필요하다는 것이다. 이는 필요한 배터리 양과 시스템의 총 비용을 크게 줄일 뿐만 아니라 저렴하고 깨끗하며 매우 풍부한 전기인 SWB 수퍼파워를 제공한다. 전 세계 어디에 배터리가 다 있을까?
배터리 에너지 저장 시스템은 주거용에서 상업용, 그리드 규모에 이르기까지 전 세계적으로 모든 규모로 배포되고 있는 분산형 분산 기술이다. 개인, 기업 및 에너지 유틸리티는 사용 사례, 에너지 수요, 저장 기술 및 부지 가용성에 가장 적합한 용량으로 필요한 곳 어디에서나 프로젝트를 구축하고 배포한다. 많은 것이 태양광 또는 풍력 발전소에 부착되어 있지만, 다른 것은 독립형 에너지 저장 시설이다.
2023년에 0.5GW 이상 설치된 모든 국가 지금까지 전 세계적으로 그리드 규모 배터리 에너지 저장 배치의 주요 중심지는 중국(~27GW)과 미국(~16GW) 두 곳뿐이다. 이 두 나라는 또한 세계에서 가장 큰 개별 배터리 프로젝트의 대부분을 보유하고 있으며, 그 중 다수는 현재 에너지 용량 측면에서 GWh 규모이다. 현재 세계에서 가장 큰 시스템은 2024년 1월에 완공된 캘리포니아의 Edwards & Sandborn Solar Plus Storage Project이다. 태양광 발전과 함께 배치된 이 배터리 시스템은 용량이 875MW이며, 무려 3.3GWh의 전기를 공급할 수 있다.
세계에서 가장 큰 시스템 중 일부는 다음과 같다: ●Moss Landing 에너지 저장 시설(캘리포니아, 미국): 750MW/3GWh ●Gemini Solar plus storage(네바다, 미국): 380MW/1.4GWh ●Crimson Large Scale Battery Energy Storage System(캘리포니아, 미국): 350MW/1.4GWh ●Desert Peak Energy Storage I(캘리포니아, 미국): 325MW/1.3GWh ●Kenhardt Solar Power Complex Station(남아프리카 공화국 북부 케이프): 225MW/1.1GWh ●Togdjog Shared Energy Storage Station(칭하이, 중국): 270MW/1.1GWh ●Lijin County Jinhui New Energy Co(창둥, 중국): 795MW/1GWh ●Oberon Solar and Storage(캘리포니아, 미국): 250MW/1 GWh ●Sierra Estrella(애리조나, 미국): 250MW/1GWh ●Manatee Battery 에너지 저장 센터(플로리다, 미국): 409MW/0.9GWh ●Baotang 에너지 저장 스테이션(홍콩, 중국): 300MW/0.6GWh ●The Victorian Big Battery(빅토리아, 호주): 300MW/0.45GWh ●Hornsdale Power Reserve(호주, 남호주): 150MW/0.19GWh ●Stocking Pelham Battery(허트포드셔, 영국, 영국): 50MW/0.05GWh 이 목록은 결코 완전하지 않다. 전 세계적으로 수천 개의 배터리 에너지 저장 프로젝트가 설치되어 있으며, 매달 더 많고 규모가 큰 프로젝트가 온라인에 올라온다.
가속기로서의 비용 리튬 이온 배터리의 가격 하락은 지난 몇 년 동안 에너지 저장의 빠른 도입을 촉진하는 주요 요인이었다. 이는 주로 중국에 의해 주도되었다. 라이트의 법칙에서 설명하듯이, 비용은 누적 생산량에 따라 감소하는 경향이 있다. 중국은 리튬 이온 배터리의 76% 이상을 생산한다. 이는 미국보다 10배 많은 양이며, 올해는 작년보다 33% 더 많이 생산했다. 가전제품이 처음에는 가장 큰 시장이었지만, 이제 전기 자동차의 폭발적인 성장으로 인해 비용을 낮출 수 있는 양이 생겨나고 있다. 사실, 10년 전인 2010년 이후로 리튬 이온 배터리의 가격은 88% 이상 하락했다. 그 결과, 2023년에 1TWh의 리튬 이온 배터리가 생산되었고, 그 중 약 15%가 에너지 저장에 사용되었다. 총 생산량이 증가함에 따라 에너지 저장 부분도 증가할 것으로 예상한다. 또한 이러한 비용 궤적은 2030년까지 지속될 것으로 예상되며, 아마도 그 이상일 수도 있다. 리튬 이온 배터리가 현재 배터리 에너지 저장에 가장 인기 있는 선택이지만, 업계는 비용을 더욱 낮추기 위해 다른 옵션에도 투자하고 있다. 에너지 저장에는 수많은 옵션이 있다. 새로 발표된 프로젝트 중 일부와 이미 완료된 프로젝트 중 일부는 리튬 이온 배터리에서 벗어나 다양화되고 있다.
가속기로서의 규제
그리드 규모의 배터리 전기 저장 비용의 놀라운 감소는 앞으로 수십 년 동안 전체 문명의 에너지 경제와 경제적 경쟁력을 재편할 것을 약속한다. 그러나 너무나 적은 국가만이 이 최고 경쟁(우승자가 저렴한 비용으로 깨끗하고 풍부한 에너지를 생성하고 저장할 수 있는 경쟁)이 이미 진행 중일 뿐만 아니라 기하급수적으로 가속화되고 있다는 사실을 알아차렸다.
중국의 배터리 저장에 대한 추진은 주로 정부가 주도했으며, 2025년까지 40GW를 설치하려는 목표를 달성하려고 노력하고 있다. 이 목표를 달성하기 위해 중국 정부는 태양광 또는 풍력의 신규 건설과 함께 배터리 저장을 건설해야 한다고 규정했다. 이는 중국이 전 세계가 합친 것보다 더 많은 태양광과 풍력을 건설하고 있다는 점을 감안할 때 강력한 촉진제이다. 다양한 수준의 정부는 또한 배터리 기술 연구에 대한 용량 임대료, 보조금 및 투자를 도입하여 추가 도입을 장려했다.
미국은 인플레이션 감소법(2022) 및 기타 정책을 통해 중국의 지배력에 도전하는 노력을 가속화하고 있으며, 여기에는 배터리 제조 및 배치에 대한 세액 공제 및 인센티브 제공, 특히 대규모 및 독립형 배터리 저장 프로젝트(단순히 태양광 설비와 결합된 프로젝트가 아님)가 포함된다. 미국은 또한 다양한 규모의 에너지 저장이 도매 에너지 시장에 참여할 수 있도록 하는 명령을 통과시켰으며, 이는 재정적으로 더 실행 가능해졌다. 몇몇 주에서는 에너지 저장 설비 목표를 설정했으며, 연방 정부의 정책을 보완하기 위해 할인, 보조금, 세금 인센티브와 같은 자체적인 의무 및 인센티브 프로그램도 도입했다.
1인당 관점에서 데이터를 살펴보면, 아일랜드, 호주, 영국, 독일 등 다른 4대 채택국은 미국과 중국만큼 총 설치 용량이 많지 않다. 그러나 이들 국가 정부는 SWB 에너지 시스템의 일부인 배터리 저장이 국가의 미래에 미칠 변혁적 효과를 분명히 인식하고 있다. 4개국 모두 배터리가 에너지 시스템의 일부로 채택되도록 지원하는 다양한 프로그램과 규정을 가지고 있다.
아일랜드(~0.4GW)는 인구가 적고 대규모 배터리 설비가 몇 개 있어서 목록의 맨 위에 있다. 아일랜드 정부는 최근 아일랜드의 미래 에너지 시스템에서 에너지 저장의 역할을 공식화하고 성장을 가속화하기 위한 주요 정부 조치를 설명하는 중요한 정책 프레임워크인 전기 저장 정책을 발표했다. 또한 배터리 저장 시스템이 그리드 서비스를 제공하고 수익을 창출할 수 있도록 하는 상업적 계약인 EirGrid DS3 프로그램도 있다.
호주(~1.8GW)에서는 국가 에너지 시장에서 에너지 저장 공급업체가 전기를 거래할 수 있어 그리드 규모 저장의 성장을 촉진한다. 정부의 새로운 용량 투자 제도는 전국적으로 배터리 에너지 저장과 깨끗한 발전 용량에 대한 새로운 투자를 지원한다. 호주에는 또한 가상 발전소 프로그램이 있어 가구가 피크 타임에 저장된 에너지를 그리드에 다시 판매할 수 있다. 여러 주에서는 광범위한 옥상 태양광 채택과 분산형 에너지 시스템을 지원하기 위해 주거용 배터리 설치에 대한 직접 보조금을 제공한다.
영국(~3.6GW)은 최근 배터리 저장 장벽을 제거하기 위해 에너지 규정을 개정하여 전국에 배포를 늘리고자 노력했다. 용량 시장 및 향상된 주파수 응답 프로그램은 그리드 서비스를 제공하는 에너지 저장 공급업체에 보상을 제공한다. 독일(~1.7GW)의 국유 은행은 주거용 태양광 플러스 저장 시스템에 저금리 대출과 보조금을 제공한다. 상업 및 산업 사용자도 그리드 요금 면제 혜택을 받아 추가 비용 없이 에너지를 저장하고 방출할 수 있으며, 피드인 관세는 저장된 초과 에너지를 그리드로 다시 공급하도록 유도하여 분산화를 촉진한다.
독일, 호주 및 미국은 이 데이터에 포함되지 않은 상당하고 증가하는 주거용 배터리 에너지 용량을 설치했다. 배터리 저장을 위한 글로벌 경쟁이 치열해지고 있지만 2023년 현재 배터리 에너지 저장이 거의 없거나 전혀 없는 국가가 여전히 너무 많다. 에너지의 미래는 SWB(저렴하고 깨끗하며 풍부한 전기)에 있으며 국가는 경쟁력을 유지하기 위해 신속하게 행동해야 한다. 태양광과 풍력은 에너지 저장을 통해 실현 가능하며, 이 기술의 배치를 미루는 사람들은 에너지 안보뿐만 아니라 경제적 기회에서도 뒤처질 위험이 있다. 중국과 미국이 선두를 달리고 있어 경쟁이 시작되었다. 국가들은 탄력적인 SWB 시스템을 구축하기 위해 신속하게 움직여야 하며 그렇지 않으면 더 빨리 행동한 국가에 모든 이점을 넘겨줄 위험이 있다.
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