[일본] 재생에너지로 만들고 수소 EMS로 관리
일본 T사는 2015년 3월 다른 7개 단체와 공동으로 해외 최초의 수소실증실험에 참가한다고 발표하였다. 풍력과 태양광만으로 수소를 제조하고 저장된 수소를 연료전지차에 공급하며, 연료전지에 보내는 전력을 얻을 수 있다는 것이다. 실증시험 장소는 스코틀랜드 파이프(Fife)주 메틸시(Methil)이다. 북해에 인접한 곳으로 18세기부터 1970년까지 오랫동안 석탄저장 항구로 이용되었다.
스코틀랜드는 전력원에 차지하는 재생가능에너지의 비율을 높이는 정책을 실시하고 있다. 2009년 당시, 재생가능에너지 비율은 이미 1/4을 넘는 27.4%이다. 2012년에 12%까지 저하되었지만, 해상풍력 등에 의해 2015년에 50%, 2020년에 100%로 높일 계획이다. 전력원으로서 북해유전에 의존하지 않는다는 것이다. 이번에 실증시험을 통해 에너지의 자급자족과 이산화탄소 배출이 없는 시스템을 만드는 것이 목표이다. 메틸시에는 수소관련설비를 적용하는 비영리기업인 Bright Green Hydrogen이 설치한 출력 750kW의 풍차와 전력을 이용하여 물로부터 수소를 생성하는 출력 30kW의 수전해장치가 있다.
파이프주는 2011년 1월에 Fire Renewables Innovation Centre가 완성되었다고 발표하였다. 470만 파운드를 투자한 시설이다. 이때 이미 풍차와 계통전력을 에너지원으로서 수전해장치를 이용하고 있다. 계통전력과 풍차에서 유래하는 전력, 수소연료전지의 전력을 전환하여 센터로 보낼 수 있다. 연료전지 이외의 전력은 지중열 히트펌프를 구동하는 것에도 사용된다. 센터에 난방용 온수를 공급하기 위해서이다.
실증시험 기간은 2015년 4월부터 2020년 3월까지이다. 우선 2016년도 내에 새롭게 설비를 도입한다. 남은 4년 동안 운용 데이터를 수집한다. 도입한 설비는 출력 200kW의 태양광발전시스템과 두 종류의 수전래장치(60kW와 250kW), 수소저장탱크, 출력 100~150kW의 연료전지, 25대의 업무용 하이브리드차이다.
풍력발전과 태양광발전으로 전력을 공급, 물을 분해하여 얻은 수소를 탱크에 저장한다. 수소의 사용은 수소연료전지와 디젤엔진으로 움직이는 하이브리드차의 연료로서 공급하는 것과 연료전지를 통해 전력을 얻어 비즈니스 파크(사무실)에 공급하는 것이다.
T사의 역할은 ‘수소 EMS(Energy Management System)의 제공과 시스템 전체의 제어이다. 전력의 수급예측에 기초하여 수소의 제조, 저장, 이용을 최적 제어하는 체계이다. 각 장치에 센서를 배치하고, 정보를 모아 수소의 용도를 결정한다. 이것에 의해 시스템 전체의 제어가 가능하게 된다. 예를 들면, 야간의 전력수요에 따라 비즈니스 파크에 수소유래의 전력을 공급한다. 타사의 기기를 포함한 시스템 전체의 운용 데이터를 취득하고, 앞으로의 수소사업 전개를 추진한다. Bright Green Hydrogen아 실증시험 전체를 총괄, 운영한다. 파이프주는 수소이용을 지원하고, 업무용 하이브리드 차량의 일부를 제공한다. 다른 5개 단체는 모두 재생가능에너지에 직접 관련되어 있다.
이번 실증시험은 스코틀랜드 지방정부가 2014년 11월에 공모한 재생가능에너지 활용을 촉진하는 ‘Local Energy Challenge Fund’에 의한 것이다. 이 펀드에는 114개의 제안이 있으며, 그 중 17개가 첫 번째 기간에 추진된다. 실증시험의 자금원은 첫 번째로 Local Energy Challenge Fund로 영국 Fire Today지의 보도에 의하면 400만 파운드이다. 두 번째는 민간자금이다.
일본 T사는 수소 EMS를 메틸시 이외의 여러 장소에서 운용하고, 복수의 시스템 구성으로부터 다른 운용데이터를 얻는다. 이 회사는 가와사키시와 공동으로 2015년 4월부터 2020년까지 수소시스템의 실증실험을 추진한다. 가와사키시에 설치하는 시스템에는 소규모 수소 EMS를 조합시킬 예정이다. 그리고 당사의 사업소에는 ‘수소실증동’을 계획하고 있으며, 연구개발 이외에 쇼룸으로서 이용한다. 여기에도 수소 EMS를 도입한다.
그림 1. 메틸항과 풍차
그림 2. Fife Renewables Innovation Centre의 설비와 동작
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 3월 25일]
[원문보기]
再生エネで作り「水素EMS」で管理、水素ディーゼル自動車も
東芝は2015年3月8日、他の7つの団体と共同で海外初の水素実証試験に参加すると発表した。風力と太陽光だけで水素を製造し、蓄えた水素を燃料電池車に供給する他、燃料電池に送って電力を得るというもの。
実証試験の舞台となるのはスコットランドのファイフ州メチル（Methil、メトヒルとも）。北海に面した立地だ（図1）。18世紀から1970年代まで、長年、石炭積み出し港として栄えた歴史がある。
スコットランドは電力源に占める再生可能エネルギーの比率を高める政策を打ち出している。2009年当時、再生可能エネルギーの比率は既に4分の1を超える27.4％。2012年にはいったん12％まで下がったものの、洋上風力などにより、2015年には50％、2020年には100％に高める。電力源として北海油田には頼らない形だ。
「スコットランドが再生可能エネルギーに舵を切る中、メチルは石炭、すなわち二酸化炭素排出のイメージが強かったため、再生可能エネルギー関連の企業を州政府が集めた。今回の実証試験を通じて、エネルギーの地産地消と二酸化炭素レスの仕組みを作ることを目指している」（東芝）。
メチル港には、水素関連設備を運用する非営利企業であるBright Green Hydrogenが設置済みの出力750kWの風車と、電力を利用して水から水素を生成する出力30kWの水電解装置がある。
図2にはメチル港のドック3（図中央）に面したBright Green Hydrogenの風車（図左）と、同社の社屋（図右下）が写っている。
ファイフ州は2011年1月にFife Renewables Innovation Centreが完成したことを発表している。470万ポンドを投じた施設だ。このとき既に、風車と系統電力をエネルギー源として、水電解装置を動かしている（図3）。同センターは図2のすぐ手前の方向に広がっている。
系統電力と風車に由来する電力、水素燃料電池の電力を切り替えてセンターに送ることができる。燃料電池以外の電力は地中熱ヒートポンプを駆動することにも使う。センターに暖房用の温水を供給するためだ。
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