[마이크로그리드] 마이크로그리드는 캘리포니아의 전원 차단 (순환 정전)을 어느 정도 줄일 수 있다

Emma Foehringer Merchant | July 7, 2023

 

캘리포니아의 일부 지역에서는 언제든지 산불의 위협에 맞서 전력을 공급받지 못할 수 있습니다. 지난 몇 년간 대형 유틸리티 공급업체들은 바람이 매우 건조한 날씨에 장비가 불을 일으키는 것을 방지하기 위해 전력을 차단했으며, 일부 주택과 기업은 전기를 여러 차례 차단당했습니다.

 

캘리포니아에서 지난 8년간 발생한 20개의 대형 산불 중 6개는 유틸리티 장비로 인해 발생했습니다. 따라서 약 10년 동안 주정부는 불을 일으키지 않기 위해 유틸리티 회선에서 전력을 차단하는 것을 허용하고 있습니다. 이러한 정책은 불을 일으키는 것을 방지하지만, 전기 의존적인 의료 장비나 전기 없이 운영할 수 없는 기업들도 전력 공급이 차단됩니다.

 

이러한 전력 차단의 영향을 최소화하기 위해 캘리포니아는 자체 전력을 생산할 수 있는 마이크로그리드를 고려하고 있습니다.

 

새로운 연구는 태양광 패널, 풍력 발전기, 가스 엔진 및 배터리를 갖춘 마이크로그리드가 시골 지역 커뮤니티에 대한 전력 차단 영향을 최소화하면서 전기 비용을 절감할 수 있으며, 캘리포니아 전력 공급에 현재 흐르고 있는 양만큼의 재생 에너지를 포함할 수 있다는 것을 시사합니다.

 

“디젤 발전기와 비교하여, 재생 에너지 기반의 마이크로그리드가 많은 지역에서 더 유망하다는 것을 발견했으며, 이러한 전력 차단의 영향을 상당히 최소화할 수 있습니다.”라고 말하는 박사인 Dasun Perera는 프린스턴 대학의 Andlinger Center for Energy and the Environment의 연구원이자 Applied Energy 저널의 저자 중 한 명입니다.

 

그러나 이러한 해결책은 모든 전력 차단을 방지하기 위해 의존할 경우에는 너무 비싸집니다.

 

마이크로그리드 배치의 경제적 타당성을 평가하기 위해 해당 연구는 매우 높은 화재 위험 지역에서 1,424개의 작은 캘리포니아 커뮤니티를 식별한 다음, 그 중 7개 지역에 마이크로그리드 시스템을 설치하는 것이 1년 동안 어떤 영향을 미칠지 모델링하였습니다. 그들은 재생 가능 에너지를 최대 60%까지 포함하는 마이크로그리드가 전기 손실을 1년 총 사용 전력의 3% 미만으로 제한할 수 있으며, 전기 비용은 평균 이하로 유지할 수 있다는 것을 발견했습니다. 오늘날 재생 에너지(가정용 태양광 발전 제외)는 캘리포니아 전체 전력 사용량의 약 34%를 차지하고 있지만, 캘리포니아는 2030년까지 60%의 목표를 세우고 있습니다.

 

이미 일부 병원, 소방서, 커뮤니티 센터 및 와이너리에서는 마이크로그리드가 설치되어 있습니다. 2018년, 캘리포니아 주의 의회는 이러한 사용 확장을 위한 법률을 통과하였으며, 2021년, 유틸리티 규제 기관은 이러한 프로젝트를 지원하기 위해 2억 달러의 예산을 인가하였습니다.

샌디에이고 대학교의 재생 에너지 및 고급 수학 연구소 소장인 Patricia Hidalgo-Gonzalez는 주정부의 자금 지원이 자체적으로 솔루션을 제공할 수 없는 가장 많은 전력 차단의 영향을 받는 커뮤니티에서 마이크로그리드 개발로 집중되어야 한다고 말합니다. 그녀는 현재 수입, 기후 구역 및 기존 대기 오염과 같은 요소를 고려하면서 캘리포니아 커뮤니티의 더 많은 샘플에 대한 마이크로그리드 배치 가능성에 대한 별도의 연구를 수행하고 있습니다.

 

프린스턴 논문은 이전 연구보다 캘리포니아에서 어디에 마이크로그리드가 작동할 수 있는지에 대한 더 포괄적인 개요를 제공합니다. 주정부가 이러한 프로젝트의 가능성을 평가함에 따라, 마이크로그리드가 커뮤니티에 어떤 영향을 미치는지에 대해 더 종합적인 관점을 취하여 시스템 비용을 절감하기 위해 화석 연료에 의존하는 마이크로그리드가 지역 오염을 증가시킬 수 있다는 것과 같은 문제를 평가해야 합니다. 또한 주정부가 더 많은 마이크로그리드를 배치함에 따라, 이러한 시스템이 주 정전에 어떻게 상호 작용하는지 이해하기 위해 더 많은 연구가 필요합니다.

저장 공간이 늘어나면 더 많은 비용이 든다

주정부는 마이크로그리드 개발에 투자하고 있지만, 배포가 얼마나 광범위할지에 대한 불확실성이 남아 있습니다. 현재 캘리포니아에는 건물 여러 개에 전력을 공급하거나 둘 이상의 에너지 자원을 사용할 수 있는 대형 시스템만을 반영하는 약 90개의 마이크로그리드가 있습니다. UCSD 에너지 연구 센터의 조력 연구원이자 박사인 라이언 한나는 병원과 데이터 센터와 같은 "특수한" 환경에서 격리된 성장이 이루어질 것으로 예상합니다.

 

그는 "마이크로그리드는 필요하고 지불을 감수할 고객들의 신뢰성과 내구성을 개선하기 위한 훌륭한 기회와 수단이지만, 전체 전력망에 대한 훌륭한 전략은 아닙니다."라며, 마이크로그리드에 의존하는 것이 캘리포니아의 전력망을 분열시키고, 신뢰성 있는 전기 서비스를 공공재로 인식하여 투자하는 것을 방해할 수 있다는 우려를 표시했습니다.

 

마이크로그리드 전체적으로는 비용이 많이 들기 때문에, 개별적으로 설계되는 경우가 많으며, 고객이 더 긴 백업 전력 기간을 원하는 경우, 추가적인 에너지 저장장치 비용으로 인해 가격이 올라갈 수 있다는 것입니다. 그리고 마이크로그리드는 캘리포니아의 상대적으로 비싼 전기와 경쟁할 수 있는 비용 경쟁력을 가질 수 있지만, 한나는 짧은 정전에 대해서는 가스 발전기가 더 경제적인 선택이 될 것으로 생각합니다.

 

페레라는 기후 변화로 인한 산불부터 심한 폭풍까지 발생 빈도가 증가할 수 있다는 점과 배터리 가격이 더욱 하락할 수 있기 때문에, 마이크로그리드 시스템을 설치하는 경제적 계산이 변할 수 있다는 점을 지적했습니다. 일부 캘리포니아 지역에서는 정전이 짧지 않거나, 같은 지역에서 짧은 정전이 연속적으로 발생할 수 있습니다. 또한 약 1100만 명의 캘리포니아 주민(주민의 4분의 1에 해당)이 화재 위험 지역에 위치하고 있습니다.

 

그는 "대부분의 장소에서 산불 위험이 1년에 2시간 이상이 아닙니다. 기후 변화로 인해 이러한 극단적인 기후 사건이 상당히 자주 발생하고, 이 빈도는 증가하고 있습니다."라고 말했습니다.

 

페레라와 그의 동료들은 마이크로그리드를 제공할 수 있는 좋은 후보 지역이 그것을 얻을 수 있는지 여부를 평가하지 않았습니다. 마이크로그리드가 제공할 수 있는 장점을 가진 지역 중 많은 지역들은 부유하지 않을 가능성이 높으며, 프로젝트의 20~25년 수명 동안 경제적으로 합당하다 해도, 선진 에너지 그리드와 비교하면 재생 에너지 비율에서 밀릴 수 있다는 것을 한나는 지적합니다.

 

그는 "시스템의 가치 판단은 고객에게 신뢰성이 얼마나 중요한지와 고객이 지불할 수 있는지에 따라 달라집니다. '어느 정도 우리는 전기를 위해 얼마나 지불하고, 얼마나 신뢰성 없는 순간을 견딜 수 있는가'에 대한 트레이드 오프 지점을 우리 사회가 찾아야 합니다."라고 말합니다.

 

기후 변화가 진행됨에 따라 산불이 크게 증가할 것으로 예상되기 때문에, 히달고-곤잘레즈는 현재 전력망이 전기라는 기본적인 필요를 일관되게 충족시키는 능력에 대한 비용을 고려하여, 경제적인 측면을 넘어서 바라봐야 한다고 제안합니다.

 

"마이크로그리드 배치 방향으로 나아가면 더 비싸지겠지만, 이제는 경제적인 문제뿐만 아니라 접근성 문제라는 것을 고려해야 합니다."라고 말했습니다.

 

Study: Microgrids Could Reduce California Power Shutoffs—to a Point - Inside Climate News