(특별기고) 미국의 재생 에너지 발전을 위한 계통 운영(상)
작성 : 2019년 09월 09일(월) 11:55
게시 : 2019년 09월 10일(화) 10:41
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함완균 번스 앤 맥노넬(Burns & McDonnell) 공학박사

미국에서의 대부분의 재생에너지원들은 풍력과 태양광 발전에 집중됐다. 재생에너지에 투자를 하는 대부분의 이유는 에너지 안정성 확보, 고용 증대, 미래의 경제 성장 동력 확보 그리고 환경에 대한 관심, 즉 화석연료 사용의 감소 등에 있다.
태양에너지 분야에서는 태양광 전력량이 2008년 1.2 GW 에서 2017년 말 50 GW 로 증가했고 2010년 이후 태양광 패널의 평균 가격이 60% 이상 감소했으며 전체 태양광 설치 비용 역시 50% 정도 감소했다.
2010년 11월 이후, 태양광 관련 고용은 123% 증가했으며 2015년까지 태양광 관련 고용 인원이 석유와 가스 관련 고용 인원을 넘어 2016년 태양광 발전 종사자는 26만명을 넘어섰다.
미국 전체 국토의 0.6%만 태양광을 설치한다면 전체 미국 전력 사용량의 충분한 양을 공급할 수 있다. 이렇게 계속 태양광 발전이 증가함에도 불구하고 기존의 에너지 공급원을 대체하고 필요한 전력 생산량을 맞추기 위해 여러가지의 문제들을 해결해야 한다.
태양광에 관련된 하드웨어 비용은 지속적으로 하락하지만 시장 진입 장벽과 계통 연계에 대한 도전 과제 등이 태양광을 더 많이 공급하는데 방해 요소가 되고 있다.
하드웨어에 관련되지 않은 비용으로 소프트웨어 비용이 있는데 그것은 허가 비용, 금융 비용, 소비자 확보 비용 등이다. 이 비용이 점점 증가해 주거지에 태양광을 설치할 경우 전체 비용의 55%가 된다.
기술의 발전과 혁신적인 해결 방안 등을 통해 효율의 증대, 비용의 감소, 그리고 전력회사의 기저부화로서 태양광 발전에 의존할 수 있는 방안의 필요성이 증대되고 있다.
미국에서의 풍력 발전은 2006년 226.5terawatt-hours 를 생산해 전체 전기에너지 사용량의 5.55%를 차지했고 2017년 1월까지 미국에서의 총 풍력발전 용량은 8만2183MW로 유럽과 중국 다음으로 많은 양을 확보했다.
최근 들어 풍력발전을 가장 많이 설치한 해는 2012년으로 1만1895MW를 설치했으며 이는 전체 풍력발전 용량의 26.5%가 된다. 그 이유는 2012년에 풍력발전 설치에 부여된 연방 정부의 세금 혜택이 끝났기 때문이다.
2030년까지 전체 전기에너지의 20%를 풍력발전이 공급하도록 진행 중에 있으며 이는 미국에서 38만명의 고용 증대를 가져온다.
미국에서 2000GW 의 막대한 해상풍력이 기술적으로 가능하며 이는 미국 전체 전력 사용량의 두 배에 해당한다.
연방에너지성에 따르면 2018년 7월까지 2만5434MW 의 해상풍력 프로젝트가 진행 중이며 이 프로젝트 가운데 현재 진행 중인 3892MW와 미분양 해상 풍력인 2만1542MW가 포함되며 미동북부의 메인주에서부터 사우스 캐롤라이나주까지의 동쪽 해안에 걸쳐 대규모의 해상 풍력 프로젝트가 진행 중이다.
정책 결정자들이 시장을 통해 재생에너지 건설을 장려하기 위해 세금혜택과 재생에너지에서의 전기 공급을 우선적으로 수급할 수 있도록 혜택을 주고 있다.
이는 각 주마다 재생에너지의 용량과 에너지에 관한 재생에너지 포트폴리오 정책을 마련해 이를 달성할 수 있도록 정책적으로 뒷받침하는 것이다.
재생에너지 공급자들은 시장에서의 입찰 경쟁을 통해 에너지를 공급하거나 전기 공급자와 전력공급 계약(PPA)를 통해 전기를 공급하게 된다. 전기공급자는 망운용자, 도매공급자 또는 소매공급자로 구분된다.
정책 결정자들이 시장을 통해 재생에너지 공급을 장려하지만, 재생에너지의 계통 연결에 관련된 절차는 모든 전력 공급원과 같은 절차에 따르도록 하고 있고, 계통 연결 절차는 계통 안정성을 확보할 수 있도록 계통 계획과 운영에 관련된 기준을 따른다.
북미전기안전위원회(NERC) 산하에 있는 지역 전력망 운영자(RTO) 또는 개별 계통 운영자(ISO)가 시스템 안전운영을 위해 모든 발전 개발자들에게 적용하는 계통 연계 절차를 확립해 운영하고 있고 따라서 계통에 재생에너지를 연결하기 위해 재생에너지 개발자들에게 부여되는 특별한 절차는 따로 없다.
함완균 번스 앤 맥노넬(Burns & McDonnell) 공학박사
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