오래된 풍력 발전 단지를 위한 기능적 부스터로서의 배터리 저장 시스템 피닉스컨택트는 개방형 제어 기술을 사용하여 발전, 저장 및 추가 사용 간의 격차를 줄입니다.
간단한 요약
신선한 바람이 불어오면 풍력 터빈 발전기를 담당하는 모든 사람들은 바람의 힘으로 얻을 수 있는 발전량에 행복해합니다. 바람이 약해지면 전기 에너지 수요가 있어도 터빈이 회전하지 않습니다. 재생 에너지원은 그 자체로는 안정적인 에너지원이 될 수 없다는 점이 문제입니다. 그러나 이 문제는 풍력 발전 시설에 자체 저장 시스템이 있다면 해결될 수 있을 것입니다. 배터리 저장 시스템은 풍력 발전 시설에 효율성, 공급의 안정적 확보 및 전력망 품질 측면에서 진정한 기능적 부스터를 제공합니다. 특히 오래된 시스템의 경우 더 오랫동안 그리드에 연결된 상태를 유지할 수 있도록 외부 자금 조달을 통해 저장 시스템을 효과적으로 설치할 수 있습니다. 피닉스컨택트는 빌딩 블록 시스템에 에너지 저장 장치를 설치하기 위한 시스템을 통해 이러한 개발을 지원하고 있습니다.
1,253억 kWh의 생산량을 자랑하는 풍력 발전은 독일 에너지믹스 (Energy mix)의 가장 중요한 원천입니다.
제2의 시작을 위한 풍력 발전과 저장 장치의 결합
독일에서는 총 전력 소비의 46.2%가 재생 가능한 에너지원으로 충당됩니다. 연방환경청의 2022년 관련 수치에 따르면, 생산량은 1,253억 kWh로 풍력 발전이 에너지 믹스에서 가장 중요한 제공자라고 설명합니다. 스태티스타(Statista)에 따르면 풍력 발전 비중은 21.7%입니다.
일단 만족스러운 상황으로 보일 수 있지만, 기후 목표를 달성하기 위해서는 더 빠른 속도로 풍력 발전을 확장해야 한다는 연방환경청의 의견을 간과해서는 안 됩니다. 추가의 확장 외에도 초기에 건설된 풍력 터빈 발전기(WTG)를 어떻게 처리할지에 대한 문제도 자주 논의됩니다. 이러한 풍력 터빈 발전기는 대부분 2000년에 발효된 독일 재생 에너지 자원법(EEG)에 따라 국가 자금으로 건설된 풍력 터빈 발전기입니다. 현재 최초로 건설된 WTG는 수명이 20년 정도 되었고 기능을 다 한 것으로 간주됩니다.
정부 보조가 종료됨에 따라 운영자는 시스템을 해체해야 하는지 아니면 계속 운영해야 하는지와 관련하여 경제적 이익과 연관된 고민에 직면하게 됩니다. 세 번째 옵션: 산업용 에너지 저장 시스템과 연계하여 새롭게 시작합니다. 이 버퍼를 통해 오래된 풍력 발전소도 1차 제어 전력 시장에 참여할 수 있습니다. 이 경우, 풍력 발전 시설과 저장 시스템의 조합은 공통 그리드 연결 지점에 위치하는 것이 가장 좋습니다. 이는 에너지 저장 시스템을 통해 기본 제어 전원을 제공할 수 있는 예비 장치를 생성합니다 이러한 에너지 저장 장치와의 결합은 완전히 새로운 비즈니스 및 사용 모델을 제시하여 노후화된 풍력 발전 시설이 제2의 삶을 시작할 수 있도록 합니다.
피닉스컨택트는 빌딩 블록 시스템에 에너지 저장 장치를 설치하기 위한 시스템을 통해 이러한 개발을 지원하고 있습니다. 또한 피닉스컨택트는 개방형 제어 기술을 사용하여 발전, 저장 및 추가 사용 간의 격차를 해소합니다. 이러한 지원의 숨은 목표는 피닉스컨택트가 All Electric Society를 위해 계속해서 노력하고 있는 섹터 커플링입니다.
Rüdiger Meyer 박사는 피닉스컨택트의 에너지 저장 장치 전문가입니다.
그리드를 안정적으로 유지하는 세 가지 형태의 제어 전원
전원 그리드을 안정적으로 유지하려면 1차 제어 전원이 필요합니다. 당연히 에너지를 저장할 물리적 기회는 없습니다. 따라서 수요와 공급의 균형을 지속적으로 관리해야 합니다. 이때 에너지 산업은 시간 경과에 따른 가용성으로 정의되는 세 가지 형태의 제어 전원을 구별합니다. 기본 제어 전원은 30초 이내에 사용할 수 있어야 합니다. 2차 전력의 경우 예비 전력에 5분의 시간이 주어지며, 15분 이내에 1차 전력의 규모를 인계받아 복구할 수 있도록 하는 임무도 갖습니다. 3차 제어 전원은 '분' 예비 전력이라고도 합니다. 또한 네거티브 및 포지티브 제어 에너지의 경우 15분 이내에 사용할 수 있어야 합니다. 양 전원의 경우 일반적으로 빠르게 증가시킬 수 있는 발전소가 사용됩니다. 음 부하는 전기 아크로, 야간 저장 난방 시스템, 양수식 저장 플랜트 및, 심지어 풍력 터빈 발전기의 강제 정지와 같은 대규모 부하를 사용하여 달성할 수 있습니다. 간략하게 설명된 이 모든 조치들은 그리드 안정성 보장이라는 목표를 함께 추구합니다. “부하가 너무 높으면 주파수가 떨어집니다. 부하가 떨어지면 주파수가 증가합니다. 두 경우 모두 피해야 합니다."라고 피닉스컨택트의 에너지 저장 장치 애플리케이션 전문가인 Rüdiger Meyer 박사는 요약합니다.
비용 효율성의 관점에서 볼 때, 분 예비 전력을 위해 빠르게 사용 가능한 가스 터빈 발전소를 사용하는 것은 풍력 발전 시설을 폐쇄하는 것만큼 비효율적입니다. 한편으로는 1차 에너지 사용량 대비 높은 비율로 전기 에너지가 생성되지만, 다른 한편으로는 풍력의 가용 운동 에너지를 활용할 수 없습니다. 이러한 딜레마와 관련하여, Rüdiger Meyer 박사는 기존 풍력 발전 시설에 산업 규모의 에너지 저장 시스템을 갖추는 방안을 매우 낙관적으로 생각하고 있습니다. “풍력 발전 시설과 대규모 저장 시스템을 결합하면 그리드의 부하 분산이 완충될 수 있습니다. 자체 저장 시스템을 보유함으로써 풍력 터빈을 계속 작동하면서 그리드가 가득 차면 생성된 에너지를 저장할 수 있습니다.” 반대로 바람이 불지 않더라도 저장 시스템에서 전력을 끌어올 수 있고, 이로 인해 장치는 그리드 안정성에 중요한 역할도 하게 됩니다.
피크 부하를 완화하는 동시에 수익도 창출
그리고 여기가 바로 초기에 건설된 풍력 발전 시설을 재탄생시키기 위한 새로운 아이디어가 만들어지고 있는 곳입니다. 리튬 이온 배터리 또는 레독스 플로우 셀에 기반한 저장 시스템과의 결합은 그리드 안정성에 크게 기여합니다. 또한 차익거래(arbitrage transaction)를 통해 운영자에게 새로운 수익 기회를 열어줍니다. 전력 가격의 급격한 변동은 현물 시장에 영향을 미칩니다. 저장 시스템은 요금이 낮은 시간대에 풍력 발전을 흡수했다가 일시적으로 최대 부하가 발생할 때 더 높은 가격으로 다시 내보냅니다. 이 경제 모델은 의심할 바 없이 금전적 동기를 갖고 있지만, 저장 시스템의 도움으로 전력 생산과 에너지 소비가 일시적으로 분리될 수 있음을 보여줍니다. 따라서 이러한 분리는 All Electric Society로 가는 과정에서 섹터 커플링 위한 새로운 기회를 제공합니다.
피닉스컨택트는 풍력 터빈 발전기 장비를 위한 바로 설치 가능한 부분 애플리케이션을 포함한 사전 준비된 솔루션을 제공합니다. 기능 범위는 현재와 미래의 통신 표준 통합을 포함하여 클라우드 애플리케이션까지 확장됩니다. 개별 요구 사항을 손쉽게 충족하기 위해 사용할 수 있는 개방형 PLCnext Control 플랫폼은 여기서 중요한 역할을 합니다. 여기에는 IoT 기반 비즈니스 모델도 포함됩니다. 이는 클라우드 기반 서비스 및 데이터베이스 지원 정보 프로세스와 관련해 필요합니다. 하드웨어 수준에서는 무엇보다도 피드-인 관리를 위한 완벽한 솔루션이 사용됩니다. 예를 들면 광범위한 시스템은 전원 전자 장치를 위한 모든 크기의 연결 솔루션을 제공합니다. 또한 피닉스컨택트는 네트워크 모니터링을 위한 애플리케이션을 제공합니다. 필수: 고성능 어레스터를 통해 낙뢰로부터 효과적이고 안정적으로 보호합니다.
재생 가능한 하이브리드 발전소
“오늘날 우리는 전체 포트폴리오를 통해 엔지니어링을 포함하여 산업용 에너지 저장 시스템을 설치하여 풍력 발전 시설의 재가동을 지원할 수 있게 된 것을 행운으로 생각합니다. 우리는 이러한 방식으로 섹터 커플링을 위한 필수 기반을 만들고 있습니다.”라고 Rüdiger Meyer 박사는 요약합니다. 에너지 저장 시스템을 설치하여 풍력 발전 시설을 업그레이드하면 에너지 생산을 위한 재생 가능한 시스템이 재생 가능한 하이브리드 발전소로 바뀝니다. 이는 발전과 에너지 저장이 한 곳에서 이루어짐을 의미합니다. Rüdiger Meyer 박사는 "배터리 저장 시스템의 경우 배터리 저장 시스템을 먼저 시동할 필요가 없고 밀리초 내에 전력을 공급할 수 있기 때문에 피크 부하 발전소를 대체하기 위한 매우 사용하기 쉬운 대안입니다"라고 말합니다.
