100% 재생에너지 기반 전력 시스템에서 필수적인 안정적 발전 용량과 그 요구사항

핵심 개념

변동성이 큰 풍력과 태양광 발전 기반 전력 시스템에서는 이를 완전히 대체할 수 있는 안정적이고 즉시 사용 가능한 발전 용량이 필수적이다.

초록

이 연구는 변동성 재생에너지 기반 전력 시스템에서 필요한 안정적 발전 용량(firm-dispatchable power)의 정의와 요구사항을 분석하였다.

남아프리카, 텍사스, 영국의 100% 재생에너지 시나리오를 비교하여 이러한 안정적 발전 용량의 필요성을 입증하였다.
결과에 따르면 안정적 발전 용량은 재생에너지 발전을 완전히 대체할 수 있는 수준으로 설치되어야 한다.
이 용량 요구량은 지역별 수요 프로파일이나 재생에너지 발전 프로파일의 차이에 크게 영향을 받지 않는다.
에너지 저장 기술 사용 여부에도 크게 변화하지 않는다.
다만 이 안정적 발전 용량의 실제 사용량은 경제성에 따라 달라진다.

통계

연간 평균 수요의 109%에 해당하는 안정적 발전 용량이 필요하다.
안정적 발전 용량의 연간 이용률은 약 8.6%이다.
안정적 발전 용량은 최대 수요의 84%를 차지한다.

인용구

"변동성이 큰 풍력과 태양광 발전 기반 전력 시스템에서는 이를 완전히 대체할 수 있는 안정적이고 즉시 사용 가능한 발전 용량이 필수적이다."
"안정적 발전 용량의 요구량은 지역별 수요 프로파일이나 재생에너지 발전 프로파일의 차이에 크게 영향을 받지 않는다."
"안정적 발전 용량의 실제 사용량은 경제성에 따라 달라진다."

핵심 통찰 요약

Firm-Dispatchable Power and its Requirement in a Power System based on Variable Generation

by Stephen R. C... 게시일 arxiv.org 03-19-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.10869.pdf

더 깊은 질문

변동성 재생에너지 기반 전력 시스템에서 안정적 발전 용량 외에 어떤 기술적 해결책이 있을까?

안정적 발전 용량 외에도 안정적인 전력 시스템을 유지하기 위한 다양한 기술적 해결책이 있습니다. 첫째로, 전력 그리드의 유연성을 높이는 스마트 그리드 기술을 도입함으로써 재생에너지의 변동성을 관리할 수 있습니다. 스마트 그리드는 전력 수요 및 공급을 실시간으로 모니터링하고 조절하여 전력 네트워크의 안정성을 향상시키는데 도움이 됩니다. 또한, 전력 저장 기술인 펌프드 하이드로, 압축 공기 저장, 열 저장 등의 시스템을 활용하여 재생에너지의 과잉 생산을 저장하고 필요할 때 공급함으로써 안정적인 발전을 유지할 수 있습니다. 또한, 수소 연료전지를 활용한 발전소를 도입하여 깨끗한 에너지를 공급하고 온실가스 배출을 줄일 수 있습니다.

안정적 발전 용량의 온실가스 배출 문제를 어떻게 해결할 수 있을까?

안정적 발전 용량의 온실가스 배출 문제를 해결하기 위해서는 친환경적인 연료 및 기술을 도입해야 합니다. 예를 들어, 청정한 수소 연료를 사용하는 연료전지 발전소를 구축하여 온실가스 배출을 줄일 수 있습니다. 또한, 바이오가스, 바이오매스, 그리고 태양열 등의 재생에너지를 활용하여 발전소를 운영함으로써 온실가스 배출을 최소화할 수 있습니다. 또한, CCS (Carbon Capture and Storage) 기술을 적용하여 발전소에서 발생하는 이산화탄소를 포집하고 저장함으로써 온실가스 배출을 줄일 수 있습니다.

안정적 발전 용량의 역할은 장기적으로 어떻게 변화할 것으로 예상되는가?

장기적으로 안정적 발전 용량은 더욱 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다. 재생에너지의 보급이 증가함에 따라 안정적 발전 용량은 재생에너지의 변동성을 보완하고 전력 네트워크의 안정성을 유지하는 역할이 더욱 중요해질 것입니다. 또한, 기후 변화에 대한 대응으로 온실가스 배출을 줄이기 위해 안정적 발전 용량이 더욱 깨끗한 에너지원으로 전환될 것으로 예상됩니다. 이러한 변화는 보다 지속가능하고 친환경적인 전력 시스템을 구축하는데 중요한 요소가 될 것입니다.