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캘리포니아의 전력망을 더 강력하게 만드는 거대 배터리
크레딧: Pixabay/CC0 퍼블릭 도메인
4년 전 이맘때, 캘리포니아의 전력망은 폭염으로 인해 이틀 동안 수십만 명의 주민들이 순환 정전으로 어려움을 겪었습니다.
2년 전, 주 공무원들이 기업과 주택 소유자들에게 전력 중단을 피하기 위해 자발적으로 전기 사용을 줄이도록 요청하는 11개의 "플렉스 경보"를 발령했을 때 이런 일이 다시 일어날 뻔했습니다.
그러나 올해는 6월 중순부터 7월까지 3주 동안 기록적인 폭염이 주를 휩쓸어 베이 지역과 센트럴 밸리의 기온이 110도 이상으로 치솟았을 때 충분한 힘이 있었습니다. 경고가 없습니다. 부족함이 없습니다. 플렉스 경고가 없습니다.
전문가들은 그 이유 중 큰 부분을 거대 배터리 프로젝트 건설의 붐이라고 말합니다.
휴대폰 및 전기 자동차의 배터리와 유사한 수천 개의 리튬 이온 배터리로 지어진 캘리포니아의 하이테크 배터리 센터는 더 많은 재생 가능 에너지 추진의 주요 단점, 즉 밤에 태양이 빛나지 않는다는 사실을 해결하고 있습니다.
캘리포니아의 배터리 저장 용량은 2020년 1,474메가와트에서 현재 10,383메가와트로 지난 5년 동안 7배 증가했습니다. 메가와트는 750가구가 사용할 수 있는 전기입니다.
이전에는 매년 여름 저녁에 해가 지면 거대한 태양광 발전소가 전기 생산을 중단하여 이른 저녁에 주 전역에서 전력 부족이 발생하기도 했습니다. 이제 주 전역에서 점점 더 많은 배터리 저장 공장이 풍부할 때 낮 동안 태양 에너지를 저장할 수 있습니다.
배터리 저장 공장은 해가 지면 저녁에 배터리 저장고를 전력망으로 다시 방출하지만, 수백만 명의 캘리포니아 주민들이 에어컨을 가동하고 있기 때문에 더운 날씨로 인해 전기 수요가 높게 유지됩니다.
"에너지 은행 계좌와 같다고 생각하십시오"라고 폴섬에 있는 캘리포니아 전력망을 관리하는 기관인 California Independent System Operator의 사장 겸 CEO인 Elliott Mainzer는 말했습니다. "한낮에, 당신은 큰 예금을 만들고 있습니다. 하루가 끝나면 우리는 그 계좌에서 인출합니다."
2020년 이후 캘리포니아의 기업들은 중국을 제외한 전 세계 어느 곳보다 더 많은 대규모 배터리 저장 프로젝트를 건설했습니다. 5년 전만 해도 이 주에는 36개의 공장이 있었습니다. 현재 175개가 있으며, 수십 개가 더 계획되어 있거나 건설 중에 있습니다.
"신뢰성을 향상시키는 데 있어 확실히 게임 체인저였습니다"라고 Mainzer는 말했습니다.
이러한 변화는 많은 사람들을 놀라게 했습니다.
가장 큰 배터리 공장의 대부분은 팜 스프링스, 블라이스 및 랭커스터 근처의 남부 캘리포니아 사막에 있습니다. 그러나 가장 큰 발전소 중 두 곳은 옛 PG&E 모스 랜딩 발전소 부지에 위치한 몬터레이 카운티에 있습니다.
1950년에 지어졌으며 500피트 높이의 콘크리트 굴뚝 두 개로 유명한 이 천연 가스 화력 발전소는 현재 텍사스 회사인 Vistra 소유의 750메가와트 배터리 저장 공장과 PG&E 소유의 182메가와트 공장의 본거지입니다. 그들은 세계에서 가장 큰 두 개의 공장입니다. Vistra는 자사의 공장이 세계에서 가장 크다고 말합니다.
PG&E 공장에는 256대의 Tesla "메가팩" 유닛이 있습니다. 각각 선적 컨테이너 크기와 56,000파운드의 무게가 나가는 반짝이는 흰색 강철 상자는 리노 근처에 있는 Tesla의 기가팩토리에서 제작되었습니다. 깔끔하게 줄지어 콘크리트 패드 위에 앉아 있는 그들은 배경에서 윙윙거리는 팬으로 시원합니다. 배터리 저장 공장은 2022년에 문을 열었으며 저장 장치는 136,000가구에 충분한 전기를 공급합니다.
Tesla는 2022년 스톡턴 남쪽 Lathrop에 연간 약 13,000개의 메가팩을 생산할 수 있는 새로운 배터리 공장을 열었습니다.
그러나 이 기술에 논란이 없는 것은 아닙니다.
2021년 9월 4일과 2022년 2월 14일에 Vistra 공장에서 화재가 발생했습니다. 조사 결과 화재 스프링클러 시스템의 오작동으로 인해 물이 방출되고 여러 장치가 과열된 것으로 나타났습니다.
그러던 중 2022년 9월, PG&E 엘크혼 배터리 공장에서 화재가 발생했습니다. 경찰은 12시간 동안 1번 고속도로를 폐쇄했습니다. 조사 결과 256개 유닛 중 하나에 부적절하게 설치된 환기 실드로 인해 빗물이 유입되어 배터리가 단락된 것이 원인인 것으로 밝혀졌습니다. 소방관, PG&E 직원 또는 일반인에게는 부상이 없었습니다.
이후 개빈 뉴섬 주지사는 캘리포니아의 배터리 저장 공장이 지역 소방서와 함께 비상 대응 계획을 수립하고 화재 안전을 강화하도록 요구하는 법안에 서명했습니다.
"주의 배터리 저장량을 늘리는 것은 우리의 청정에너지 목표를 달성하는 데 필수적입니다"라고 법안을 작성한 주 상원 의원 John Laird, D-Santa Cruz는 말했습니다. "그러나 우리는 또한 이러한 시설에 근로자와 주변 지역 사회의 건강과 복지를 보호할 수 있는 안전 시스템을 갖추고 있는지 확인해야 합니다."
지난달 샌디에이고 카운티 배터리 저장 시설에서 두 건의 화재가 발생한 후 샌디에이고 카운티 감독관은 카운티 공무원에게 가정, 학교 및 기타 시설 근처의 배터리 저장 시설을 제한하는 더 엄격한 규칙을 마련하도록 요구했습니다.
그러한 화재는 드물다고 스탠포드 대학의 환경 공학 교수인 마크 제이콥슨은 말했습니다. 그리고 주의 재생 가능 에너지가 계속 성장할 수 있도록 지원함으로써 천연 가스에서 생성되는 전기의 양을 줄이고 있으며, 이는 다시 그을음과 스모그를 줄입니다.
제이콥슨은 "캘리포니아에서는 매년 12,000명이 대기 오염으로 사망하고 있다"고 말했습니다. "완벽한 것은 없지만, 우리가 에너지를 원한다면 이것이 가장 좋은 방법입니다."
온실 가스 배출과 대기 오염을 줄이기 위한 노력의 일환으로 캘리포니아 정치 지도자들은 PG&E, Southern California Edison 및 San Diego Gas & Electric과 같은 대형 유틸리티가 재생 가능 에너지로 점점 더 많은 전기를 생산하도록 점점 더 많이 요구하고 있습니다.
2018년 제리 브라운 전 주지사는 2045년까지 주 전력의 100%를 태양열, 풍력, 지열, 수력 및 원자력과 같은 무탄소 전력에서 얻도록 요구하는 법에 서명했습니다.
재생 가능 에너지를 보다 안정적으로 만들기 위해 주 규제 기관은 유틸리티에 배터리 저장 장치를 건설하거나 회사와 계약을 체결하도록 요구했습니다. 이제 유틸리티는 전력이 풍부한 한낮에 저렴한 가격으로 전력을 구입하고 초저녁에 더 높은 가격에 판매하여 돈을 벌고 있습니다.
올해 어떤 날은 배터리 전력이 캘리포니아 전력망에서 가장 큰 전기 공급원이 되었습니다. 수요일 오후 7시 35분 현재 기록적인 8,320메가와트의 배터리 전력이 전력망에 공급되었는데, 이는 천연가스 화력 발전소 16개 또는 디아블로 캐니언 크기의 원자력 발전소 4개가 최대 용량으로 가동되는 것과 같습니다.
"정말 순식간에 일어났습니다"라고 스탠포드 대학의 제이콥슨 교수는 말했습니다. "불과 몇 년 전만 해도 아무도 그리드의 배터리에 대해 이야기하지 않았습니다. 캘리포니아는 이것이 얼마나 유익할 수 있는지 처음으로 실제로 보여주었습니다."
이상의 기사는 2024년 8월 19일 TechXplore에 게재된 “How giant batteries are making California's power grid stronger, and reducing the risk of blackouts during heat waves”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : How giant batteries are making California's power grid stronger, and reducing the risk of blackouts during heat waves (techxplore.com)