에너지 저장 기술에 대해 꼭 알아야 할 10가지 사항

에너지 저장은 전력망 안정화, 재생 에너지 통합, 산업 전반의 에너지 효율 개선에 매우 중요합니다. 다음은 알아야 할 10가지 주요 사실입니다:

1. 에너지 스토리지는 재생 에너지의 신뢰성을 보장합니다.

에너지 저장 솔루션은 본질적으로 재생 가능한 전원의 간헐성을 해결합니다. 태양광 및 풍력 발전의 가용성은 기상 조건과 시간대에 따라 달라지기 때문에 전력 수요가 적을 때 전력을 생산하게 되는데, 이때 저장 솔루션이 이러한 전력을 공급할 수 있습니다. 국제에너지기구는 2030년 재생 가능 전력원 목표를 달성하기 위해 필요한 그리드 기반 스토리지 솔루션의 규모가 6배 이상 증가해야 한다고 말합니다.

2. 현재 시장을 지배하고 있는 리튬 이온 배터리

현재 사용 가능한 모든 저장 솔루션 중에서 리튬 이온 배터리가 가장 많이 사용되고 있습니다. 이는 90% 이상의 왕복 효율을 제공하는 리튬 이온 배터리의 높은 에너지 밀도 덕분이며, 배터리 가격이 2010년에 비해 90% 가까이 하락했기 때문입니다. 현재 리튬 이온 배터리는 새로 설치된 배터리 기반 스토리지의 85% 이상을 차지합니다.

3. 플로우 배터리로 장시간 에너지 저장 가능

리튬 이온 배터리는 짧은 방전 주기에서 빛을 발하지만, 그 용도로만 사용하도록 설계되지 않았습니다. 반면 플로우 배터리는 이러한 요구 사항을 충족합니다. 플로우 배터리는 외부 탱크에 들어 있는 액체 전해질에 에너지를 저장하도록 설계되었습니다. 따라서 6시간에서 12시간 이상 장시간 사용할 수 있는 애플리케이션에 이상적입니다. 이러한 요구 사항은 재생 에너지가 주를 이루는 그리드에서 필요합니다.

4. 차세대 배터리, 솔리드 스테이트 배터리

먼 미래를 내다볼 때, 전고체 배터리가 그 자체로 획기적이고 혁신적인 기술이라는 것은 의심의 여지가 없습니다. 인화성 액체를 전혀 포함하지 않기 때문에 더 안전하다는 점에서 현재의 배터리 기술을 변화시키거나 개선할 것으로 보입니다. 이 경우 아직은 채택이나 생산이 초기 단계에 있는 것으로 보입니다.

5. 수소 저장 및 심층 탈탄소화

수소는 배터리에 저장하는 것 외에도 장기적으로 유연한 형태의 에너지 저장 수단입니다. 재생에너지에서 생산된 잉여 에너지는 전기분해를 통해 그린 수소 생산에 사용될 수 있으며, 이를 저장했다가 에너지 발전이나 직접적인 산업 응용에 사용할 수 있습니다. 예를 들어 철강 생산 및 기타 화학 산업, 해상 운송, 장거리 트럭 운송과 같이 전기가 거의 공급되지 않는 산업에서 수소 저장은 매우 중요합니다.

6. 여전히 규모 면에서 선두를 달리는 양수 발전

배터리 스토리지 및 기타 형태의 스토리지 솔루션의 사용 증가율이 상당히 높지만, 설치 용량 측면에서는 여전히 양수 수력 발전이 선두를 달리고 있습니다. 양수식 수력 발전은 전 세계 에너지 저장 용량의 90% 이상을 차지하며, 두 저수지 사이의 고도 차이를 이용해 에너지를 저장합니다. 이 기술은 50년 이상의 수명을 가진 장기적인 솔루션입니다.

7. 피크 수요를 낮추는 열 에너지 저장 장치

열 에너지 저장은 에너지 시스템을 관리하는 또 다른 중요한 방법입니다. 열 에너지 저장은 열이나 냉기와 같은 열 에너지를 저장했다가 나중에 사용하는 것을 포함합니다. 열 에너지 저장은 피크 전력 소비를 완화하는 데 도움이 됩니다. 열 에너지 저장 기술은 집광형 태양열 발전소에서 일반적으로 사용되는 용융 염 저장 시스템, 공정 열, 냉수 저장 등 여러 가지 형태를 취합니다.

8. 슈퍼 커패시터로 즉각적인 전력 공급

배터리에서 에너지 저장은 화학적 방식이지만 슈퍼커패시터에서는 정전기 방식으로 저장됩니다. 슈퍼커패시터는 몇 초 만에 충전 및 방전할 수 있고 수백만 사이클을 처리할 수 있으며 전력 속도가 빠릅니다. 에너지 밀도는 배터리에 비해 낮지만 전기 브레이크, 주파수 조정, 전력 평활화 등 짧은 시간 동안 에너지를 사용하는 경우 슈퍼 커패시터가 좋은 선택입니다.

9. 경제적인 대안을 제공하는 나트륨 이온 배터리

리튬 배터리 공급망에 대한 우려가 커지고 있는 가운데 나트륨 이온 배터리가 보다 저렴하고 환경 친화적인 대안으로 떠오르고 있습니다. 나트륨은 쉽게 조달할 수 있어 자원 및 지정학적 우려를 해소할 수 있습니다. 나트륨 이온 배터리 기술은 리튬 이온 배터리 기술에 비해 에너지 밀도가 낮지만 비용, 안전성, 긴 수명을 최우선으로 고려하는 고정식 배터리 애플리케이션에 효과적으로 활용될 수 있습니다.

10. 세컨드 라이프 애플리케이션의 배터리: 가치 확장 및 비용 절감

마지막으로, 2차 수명 배터리는 서서히 지속 가능한 솔루션으로 자리 잡아가고 있습니다. 자동차에 사용하기 위해 필요한 기준을 충족하지 못하는 전기차 배터리는 원래 배터리 충전량의 약 70~80%를 가지고 있습니다. 이 기술은 지속 가능한 배터리 수명을 제공하는 방식으로 저장용 배터리 사용을 향상시킵니다. 자세한 내용은 Stanford Advanced Materials (SAM)에서 확인하세요.

자주 묻는 질문

1. 에너지 저장이란 무엇이며 왜 중요한가요?
에너지 저장은 전기를 저장했다가 나중에 사용할 수 있도록 하여 특히 재생 에너지원의 공급과 수요의 균형을 맞추는 데 도움이 됩니다.

2. 리튬 이온 배터리는 다른 기술과 어떻게 비교되나요?
리튬 이온 배터리는 높은 효율과 에너지 밀도를 제공하는 반면, 플로우 배터리나 나트륨 이온 시스템과 같은 대안은 장시간 사용하거나 비용에 민감한 애플리케이션에 더 적합합니다.

3. 에너지 저장에서 수소는 어떤 역할을 하나요?
수소는 장기간의 대규모 에너지 저장을 가능하게 하고 배터리가 실용적이지 않은 산업에서 탈탄소화를 지원합니다.

4. 펌핑 하이드로가 여전히 널리 사용되는 이유는 무엇인가요?
대용량, 긴 작동 수명, 입증된 신뢰성으로 인해 양수 발전은 그리드 규모 저장에 없어서는 안 될 필수 요소입니다.

5. 에너지 저장 시스템은 일반적으로 얼마나 오래 지속되나요?
리튬 이온 시스템은 약 10~15년, 플로우 배터리는 20년을 넘길 수 있으며, 양수 발전 시설은 수십 년 동안 가동되는 경우가 많습니다.