미국 ESS 시장의 10가지 예측
국내 에너지 저장 시스템(이하 ESS)은 최근 화재와 REC 단가 하락으로 주춤하고 있는 현재, 전 세계에서 가장 ESS가 활발히 논의되고 적용되고 있는 시장은 단연 미국입니다. 미국의 ESS 시장은 신재생에너지 발전에 따라서 지속적으로 성장하고 있으며, 많은 변화가 일어나고 있습니다.
신재생에너지 관련 전문 Research 기관인 GreenTech Media에서 이런 미국의 ESS 시장이 2030년까지 어떻게 변화할 것인지에 대하여 3가지 큰 맥락에서의 10가지 예측이 있어 이에 대하여 간단히 정리해 볼까 합니다.
통합된 시스템이 새로운 표준이 될 것입니다.
1. 더 많은 에너지 저장 시스템이 사용될 것입니다.
2025년까지 모든 태양광 시스템에 배터리 시스템에 대한 인센티브 제도가 신설될 것이며, 일부의 경우는 에너지 저장 시스템이 의무화 될 것입니다. 현재 많은 주택소유자와 많은 기업들이 전기 요금 절감과 보조적원 확보를 위하여 태양광 시스템을 도입하고 있으며, 기존의 단순 빌링 위주의 전기 계량 시스템은 설비 설치 비용과 전력요금을 비교하여 실시간으로 전력량과 전기 요금을 계량하는 시스템으로 대체될 것이며, 이러한 추세는 현재 캘리포니와와 미국 북동부의 여러 주에서 실행되고 있습니다. 에너지 저장 시스템은 이런 추세에서 에너지 관리의 핵심으로 더 많은 태양광 발전 시스템에 적용될 것입니다.
2. 배터리 시스템 적용에 따라 시스템 비용은 증가할 것입니다.
배터리가 도입된 태양광 시스템은 기존 계통에 바로 연계하는 시스템보다 2배 가량 높은 설치비가 요구되며, 향후 배터리와 혼합된 태양광 시스템 도입에 따라 시스템 비용은 증가할 것입니다. 시스템 비용에 증가에 따라 태양광 시스템과 에너지 저장 시스템 도입을 통해 사용자들이 얻을 수 있는 세금 감면 및 인센티브 등의 수익과 하드웨어와 소프트웨어를 비롯한 실제 시스템 비용에 대한 주의 깊은 분석이 필요할 것입니다. 현재는 배터리에 대한 비용은 이러한 고객들이 얻을 수 있는 수익에 비하여 약간 낮은 수준으로 분석되고 있습니다.
3. 배터리와 인버터가 같은 브랜드로 패키지화 될 것입니다.
에너지 저장 시스템에서 배터리가 차지하는 비용이 크기 때문에, 인버터 회사들은 수 많은 브랜드의 배터리를 검토하고 있으며, 더 많은 브랜드의 배터리를 제안하고 적용할 것입니다. 향후 배터리를 배터리 메이커로부터 구입하여 시스템으로 패키징하여 공급하는 배터리 회사들은 전체 시스템을 통합함으로써 실용적인 배터리 회사가 될 것입니다.
4. 에너지 저장 시스템은 히트 펌프나 에어컨 처럼 취급(표준화) 될 것입니다.
캘리포니아의 새로운 Title 21은 태양광 시스템의 표준화를 요구하고 있으며, 이러한 표준화는 ESS에도 동일하게 적용될 것입니다. 향후에는 시스템 설치업자나 건설업자들은 현재 집에서 사용하는 보일러나 에어컨을 선택하듯 카달로그에서 표준화된 ESS 제품 라인업 중 하나를 선택하여 사용하게 될 것입니다. 유일한 문제가 있다면 ESS가 태양광 모듈과 패키지 되었느야 아니면 분리되었느냐 하는 것일 겁니다.
표준은 진화할 것입니다.
5. 브랜드에 대한 평판과 명성이 중요해 질 것입니다.
에너지 저장시스템에 대한 표준적인 지표의 부족은 사용자들의 제품 선정을 부족한 지식과 입소문에 의지하게 만들고 있습니다. 이로 인하여 시스템 선정에서 브랜드 및 시스템에 대한 평판이 중요해 질 것입니다. 장기적으로 이러한 점은 신규 배터리 업체와 시스템 업체의 진입을 막는 장벽으로 작용할 것이며, 결국 시장에서 신뢰받는 소수의 브랜드와 시스템만이 살아남게 될 것입니다.
6. 새로운 안적 규격 및 표준이 현재 기술 수준을 따라잡을 것입니다.
지난 10월, 국가 화재 방지 협회(National Fire Protection Association)은 에너지 저장 시스템은 위한 안전 규격, NFPA 855 코드의 첫번재 버젼을 출시하였습니다. NFPA 855에는 UL 9540과 UL 9540A가 포함된 시험 규격과 국제 가정 규격 및 국제 화제 규격 등이 반영되어 업데이트 되었습니다. 신귝 내용에는 시간당 사용량에 대한 제한, 설치, 현장 및 보호 설비에 대한 표준화 요구 등이 포함되어 있으며, 향후 설치자와 검사자가 상호 이해하에 적용할 수 있게 될 것입니다.
모든 것은 기술적으로 유지될 것입니다.
7. 자동화와 최적화가 화려한 인터페이스보다 우선시 될 것입니다.
태양광 시스템의 안정적인 운용을 위하여 일부 회사들은 그들의 ESS를 매일 관리할 수 있는 독점적인 소프트웨어 운영을 요구하고 있습니다. IEEE 2030.5와 이와 관련된 규정들은 이러한 시스템의 도입 및 요구 사항 반영에 도움을 줄 것입니다. 소규모 설치자들의 이러한 요구에 부응할 수 있는 시스템을 보유하고 있지만, 향후 소수의 설치자와 고객들오 이러한 요국에 부응할 수 있는 시스템을 쉽게 설치하고 운영할 수 있을 것입니다.
장기적으로 자동화 및 최적화는 현재의 단순 데이터 자료화를 능가하게 될 것입니다. 너무 많은 자료와 이를 보여주는 화려한 인터페이스는 오히려 사용의 어려움을 야기하여 소비자가 소외되는 문제가 발생하게 됩니다. 이러한 점을 방지하기 위하여 관계없는 데이터는 숨기고 사용자 편의를 위한 단순화가 이루어져야 합니다.
8. 전기차를 위한 시스템은 시간이 필요합니다.
닛산과 혼다와 같은 일부 자동차 제조사들이 중요한 진전을 이루었지만, 전기차와 연계된 시스템(이하 V2G)은 좀 더 시간이 필요한 상황입니다. 현재 V2G의 도입은 기술적인 면보다는 제도적, 또는 행정적인 문제가 더 큰 상황입니다. 자동차 메이커와 인터페이스 제공자가 어떻게 협의하여 계통에 연계할지, 추가적인 전력 및 보조 전원 확보를 어떻게 할지, 그리고 전기차에 대한 보증에 어떻게 해야 할지 등 많은 풀어야 할 이슈들이 있습니다.
또한 전기차를 전적으로 운송 수단으로 사용하게 되는 고객들에게는 극복해야할 소비자 신뢰도 있습니다. 향후에는 실용성 및 비용을 고려하여 이미 사용된 배터리의 사용과 배터리 재포장이 이루어질 것입니다. 배터리 재포장은 배터리 사용을 좀 더 쉽게 만들 수 있으나 그에 대한 신뢰성 확보를 필요한 상황입니다.
9. AC와 DC 연계는 당분간 같이 발전할 것입니다.
긴급 정지에 대한 국가 전기 표준의 요구사항과 기존에 설치된 시스템 구성을 고려할 경우 기존 구축된 시스템에 AC 연계를 통해 에너지 저장 시스템을 연계하는 것은 명확하고 합리적인 선택입니다.
기존 태양광 시스템에 에너지 저장 시스템이 추가됨에 따라 AC 연계를 통한 에너지 저장 시스템은 향후 크게 활성화 될 것입니다. 그러나, 이러한 AC 연계 시스템의 우위는 기존 시스템에 대한 연계에만 국한되면, 새롭게 설계되고 설치되는 시스템에는 DC 연계를 통한 ESS 시스템이 우위를 가지게 될 것입니다. 그리고 현재의 기존 시스템에 연계되는 시장이 포화되면, DC 연계 ESS 시스템이 시장에서 우위를 점하게 될 것입니다.
10. 배터리 팩 전압을 크게 증가할 것입니다.
현재의 납축 배터리 시스템은 표준 전압으로 DC 48V를 적용하고 았으며, 현재는 최대 전압 1,000Vdc 시스템이 표준화되어 있습니다. 하지만 최대 1,000Vdc 시스템은 일부 시스템에서만 실용적입니다.
전류와 전압이 반비례 관계를 갖은 옴의 법칙하에서 전기 산업은 무게와 비용을 줄이는 방향으로 발전하였으며, 이에 따라 전압을 높이고 전류를 줄이는 시도는 항상 이루어져 왔습니다. 에너지 저장 시스템에도 비용 점감을 위하여 고전압 시스템에 대한 검토가 꾸준히 이루어지고 있으며, 현재는 리튬 이온 셀을 활용하여 배터리 팩의 고전압화가 검토되고 적용되고 있습니다. 고전압 배터리 시스템은 기존 시스템보다 더 높은 효율을 가지게 될 것입니다.(전류 값의 증가는 도체 손실의 급격한 증가를 야기합니다.)
에너지 저장 시스템은 신재생에너지원의 발전에 따라 전기의 더 효율적인 발전을 위하여 꾸준히 발전하고 있습니다. 상기에 논의된 예측은 일부는 우리 나라 사정에도 부합하고 일부는 아직 먼나라 애기처럼 들리는 것도 있습니다. 하지만 전세계적으로 제도 및 기술의 표준화는 빠르게 진행되고 있으며, 미국에서 구축된 시스템이 국내에 영향을 미치고 있으며, 반대로 국내에서의 기술 발전과 경험도 미국에 영향을 주고 있습니다. 장기적인 관점에서 보면 위에서 언급된 10가지 예측은 국내 시장에도 그 모습을 다를지라도 같은 방향으로 적용될 것입니다.
* 일부 내용 번역 시 저의 지식 부족으로 오류가 수정이 다소 가해졌습니다. ^_^
내용 출처 : GreenTech Media
https://www.greentechmedia.com/articles/read/10-predictions-for-solar-and-storage-in-2020s