혼스데일 파워 리저브와 그리드 배터리 저장의 의미

재생 가능 에너지는 세계적으로 점점 커지는 기후 비상 사태를 막기 위한 싸움의 주요 요구 사항으로 오랫동안 알려져 왔습니다. 정부는 조치를 취하는 데 더디지만 가격은 계속 하락하고 재생 에너지에 대한 주장은 날이 갈수록 더욱 강해지고 있습니다.

그러나 재생에너지는 항상 가용성 문제를 둘러싸고 어려움을 겪어 왔습니다. 태양광 발전은 태양이 빛날 때만 작동하고, 풍력 발전기는 바람이 불 때만 작동합니다. 확실한 해결책은 피크가 아닌 기간에 초과 에너지를 저장하기 위해 일종의 대형 그리드 연결 배터리를 만들고 이를 사용하여 재생 가능한 출력이 낮을 때 그리드를 지원하는 것입니다. 2017년 남호주에서 입증된 것처럼 요즘에는 실제로 실행 가능한 아이디어입니다.

2016년 9월 28일, 남호주(South Australia) 주는 전례 없는 폭풍우에 직면했습니다. 돌풍은 시속 120km를 초과했고, 쏟아지는 비로 저지대 지역이 침수될 위험이 있었습니다. 혼란 속에서 주요 송전선과 상호 연결 장치가 손상되고 전체 전력망이 다운되었습니다. 170만명의 사람들이 갑자기 전력이 끊겼습니다.

다행히도 이후 몇 시간 동안 문명은 그대로 남아 있었습니다. 비상대원들은 비교적 신속하게 전력망을 복구할 수 있었고 주 대부분의 지역은 24시간 이내에 가동되었습니다. 그럼에도 불구하고, 이 사건은 빠르게 정치적 축구로 이용되었고, 친석탄을 지지하는 연방 정부는 주의 재생 에너지의 과도한 사용을 정면으로 비난했습니다. 이는 거짓임이 입증되었지만 태양열 및 풍력 발전이 비실용적일 때 그리드 복원력을 개선하고 그리드 저장 장치를 사용하는 것에 대한 더 큰 논의를 불러일으켰습니다.

폴라바는 도전장을 던진 엘론 머스크의 눈길을 끌었다. 계약 서명 후 100일 이내에 설치되는 배터리 기반 스토리지 솔루션입니다. 그렇지 않으면 무료입니다. 더 많은 억만장자들이 참여했고 주 정부는 프로젝트를 시작했습니다. 실제로 건설은 2017년 9월 29일 계약이 체결되기 전에 시작되었으며, 배터리는 55일 후에 완료되어 기술적으로 예정보다 훨씬 앞섰습니다. 어떤 사람들은 이를 홍보용 스턴트라고 비난했지만 Hornsdale Power Reserve는 이제 전력망에 바로 연결된 세계 최대의 리튬 이온 배터리를 자랑합니다.

설치된 배터리는 Tesla Model 3와 유사한 Samsung 21700 리튬 이온 셀을 사용하여 129MWh의 저장 용량을 갖추고 있습니다. 최대 방전 속도는 100MW가 가능하며 최대 기울기에서 배터리는 1시간 조금 넘게 작동할 수 있습니다. 그러나 일상적인 작동에서는 배터리가 그런 방식으로 사용되지 않습니다. 대신, 배터리는 그리드의 요구 사항에 맞게 여러 가지 다른 방식으로 작동하도록 축소됩니다.

30MW(또는 90MWh 용량)의 3시간 출력이 부하 이동을 위해 확보되었습니다. 이곳은 그리드에서 필요하지 않을 때 잉여 재생 에너지가 배터리에 저장되는 곳입니다. 이 전력은 나중에 전기 가격이 더 높은 피크 시간대에 시장에 판매됩니다.

그 다음에는 전력망 안정성 유지를 위해 70MW의 출력이 예약되어 있습니다. 전력망은 전력망의 전압과 주파수가 허용 가능한 범위 내에 유지되도록 하기 위해 연결된 여러 발전기를 주의 깊게 관리해야 합니다. 이는 전체 그리드에 걸쳐 전력 공급과 수요 간의 균형을 유지함으로써 달성됩니다. 공급 또는 수요의 급격한 변화는 전력망을 오프라인 상태로 만들거나 연속 정전으로 이어질 수 있는 주요 이탈을 방지하기 위해 연결된 발전기의 빠른 반응이 필요합니다. 일반적으로 석탄 발전소와 같은 주요 발전기에 결함이 있거나 영국에서 연속극이 끝나고 수천 가구가 동시에 주전자를 켤 때 이런 일이 발생합니다. 이를 현지 시장에서는 FCAS(주파수 제어 및 보조 서비스)라고 하며 일반적으로 가스 구동 발전기에 의해 처리되며, 이는 몇 초에서 몇 분 단위로 응답할 수 있습니다.

그러나 Hornsdale 배터리는 훨씬 더 빠른 응답 시간을 제공합니다. 2017년 12월 14일, Loy Yang A 석탄 발전기가 작동 중단되어 전력망에서 560MW의 발전량이 갑자기 손실되었습니다. 주 주파수가 49.8Hz로 떨어지자 단 몇 밀리초 만에 Hornsdale 설치는 7.3MW를 그리드에 전달하여 몇 분 동안 주파수를 높이는 동시에 다른 인프라는 온라인 상태가 되었습니다. 이러한 빠른 방전 기능을 통해 배터리는 다른 발전기보다 훨씬 강력한 성능을 발휘할 수 있습니다. 이로 인해 배터리 소유자인 Nueon은 FCAS 서비스를 그리드에 제공하여 상당한 이익을 얻었으며 기존 사업자로부터 시장의 55%를 차지했습니다. 기존 청구 시스템은 원래 응답 속도가 느린 기존 발전을 중심으로 설계되었기 때문에 배터리 소유자의 출력에 대해 적절하게 보상할 만큼 실제로 빠르지 않다는 불만이 있었습니다.