[유럽] 풍력발전을 보완하기 위한 수력발전 활용
전문가들은 유럽이 풍력에너지 투자와 관련하여 노르웨이 수력발전이 전기공급의 안정화를 위한 중요한 키(Key)를 제공한다고 말한다.
북유럽 해상발전 그리드 개발에 있어 중요한 원동력은 발틱해와 북해에서 이루어지는 막대한 투자 덕분이다.
해상 그리드 개발을 통해 2050년까지 CO2 배출량을 현재 대비 최대 80~95%를 절감할 것으로 기대된다.
노르웨이과학산업기술연구재단(SINTEF)의 Daniel Huertas-Hernando는 "프로젝트가 성공적으로 진행된다면 안정적으로 전기 공급이 유지되어야 한다"고 말한다. 그는 안정적인 전기 공급을 위해 과학자들은 노르웨이 수력발전이 얼마만큼 유럽 풍력발전에 기여할 수 있는지를 검토하고 있다고 밝혔다.
유럽연합(EU)에 따르면 지난 2011년 말까지 유럽지역에 설치된 해상풍력 총 설비용량은 3.8 GW인 것으로 나타났다. 유럽풍력에너지협회(European Wind Energy Association, EWEA)는 2030~2050년 사이에 총 설비용량이 150 GW로 증가할 것으로 예상하였다.
이와 같은 용량은 150개의 중규모 석탄화력발전소에서 생산하는 에너지량에 해당한다. 풍력발전 증가의 대부분은 북유럽에서 발생할 것으로 예상된다. 육상 및 해상 풍력단지의 대규모 건설은 발전의 다양성을 제고하는데 기여할 것이다.
이와 더불어 에너지 서비스의 균형을 유지하는 것에 대한 요구가 높아질 것이다. 즉 풍력발전이 거의 이루어지지 않는 상태에서 발생하는 격차를 보완하기 위한 보조 에너지원이 필요하다는 것이다.
Huertas-Hernando는 "오늘날 다음 24시간 동안에 풍력단지로부터 얻을 수 있는 전기량을 예측할 수 있게 해주는 유일한 지표는 풍속(Wind Velocity)뿐"이라고 말한다.
그는 "만약 이러한 예측이 정확히 이루어지지 않았거나 좋지 못한 기상상태로 인해 터빈가동이 불가능해지면, 에너지 격차(Gap)를 빠른 시간 내에 보완해 줄 수 있는 효과적인 에너지원이 필요할 것이다.
바로 이러한 이유로 노르웨이의 수력발전을 개발해야 한다. 수력발전은 에너지를 저장하였다가 필요시 에너지를 다시 방출할 수 있기 때문"이라고 설명하였다.
관련 연구원들은 현재 노르웨이에 있는 수력발전소를 개조하는 방안이 유럽에서 벌어지고 있는 대규모 풍력단지 투자를 지원하는 것이라고 보았다. Huertas-Hernando는 "환경에 부정적인 영향을 주는 새로운 수력발전소를 추가적으로 건설할 필요는 없다.
다만 현재 존재하고 있는 풍력발전용 터빈을 업그레이드하고, 양수발전소(Pump Storage Power Plant)를 도입하는 것으로 충분한 용량을 확보할 수 있다"고 설명하였다.
양수발전소는 반복적으로 에너지 충전과 방전을 할 수 있는 설비이다. 이들은 과잉의 에너지가 발생하였을 때 이를 사용하여 물을 높은 지역의 저장소까지 끌어올린 후 에너지가 필요하게되면 다시 터빈을 통해 물을 내보내어 에너지를 생산한다.
이러한 발전소가 전력 그리드에 연결되면 일종의 배터리 역할을 하게 된다. 연구진의 계산에 따르면 이러한 접근방식으로 발전용량을 11~18 GW 증가시킬 수 있는 것으로 나타났다.
물론 새로운 발전은 육상에 위치한 그리드에 연결되어야 한다. 따라서 중요한 이슈는 서로 다른 풍력단지들이 제반설비를 공유하고 육상의 수력발전원과 연결될 수 있는 조화된 해결방안(Coordinated Solutions)이 경제성을 확보할 수 있는가에 대한 문제이다.
Huertas-Hernando는 "그리드를 구축하기 위해서는 비교적 오랜 시간이 필요하기 때문에 이러한 질문에 대한 해결책을 바로 찾는 것이 중요하다"고 밝혔다.
그는 "프로젝트의 목표는 넓은 맥락에서 사회-경제적으로 혜택을 줄 수 있는 그리드 개발 전략을 실행하는 것이다. 우리는 노르웨이 수력발전을 활용하여 해상에 건설되는 어떠한 전력 그리드라도 그 장점을 부각시키는데 많은 기여를 할 것으로 생각하고 있다.
지금까지 서로 다른 국가들을 직접적으로 연결하고 확장하는 유일한 송전선은 크로스 보더 트레이딩 케이블(Cross-border Trading Cable)이라 불리는 것"이라고 말했다.
[원문보기]
Hydropower Set to Balance Wind Power
While Europe invests in wind energy, Norwegian hydropower offers the key to stable electricity supplies, experts say.
The key driver of the development of a northern European offshore power grid is the massive investment being made in wind power in the Baltic and in and around the North Sea. The aim here is to reduce CO2 emissions by as much as between 80 and 95 per cent by 2050.
"If this project is to succeed, we must secure stable electricity supplies," says Daniel Huertas-Hernando at SINTEF.
This is why researchers are currently looking into how Norwegian hydropower plants can contribute as a potential 'blue-green' battery for European wind power.
No need for 150 coal-fired power stations
According to the EU, a total offshore wind power capacity of 3.8 GW had been established in Europe by the end of 2011. The European Wind Energy Association (EWEA) anticipates that this will rise to 150 GW in the period 2030 to 2050. This is equivalent to the energy produced by about 150 medium-sized coal-fired power stations.
Most of this increase in wind power generation will come from northern Europe. The widespread construction of both on- and offshore wind farms will result in greater variability in power generation, and consequently a greater need for what we call 'balancing services' -- that is, energy sources which can fill the gap if wind power generation is reduced to very low levels or zero.
'A blue battery'
"Today, forecasts of wind velocities provide the only information which gives us any indication of power generation levels from wind farms for the next 24 hours," says Huertas-Hernando.
"If these prognoses turn out to be wrong, or if bad weather makes generation from the turbines impossible, we will need an effective stand-by source which can fill the energy supply gap at short notice," he says.
"And this is exactly what Norwegian hydropower can do, because it makes it possible to store energy which can then be released on tap as and when it is needed," he explains.
Renovation before new development
The researchers conclude that the renovation of existing Norwegian hydropower plants is all that is needed to boost the exploitation of Norwegian hydropower as a 'blue-green' battery supporting future European investment in wind farms.
"We don't have to build any more new hydropower plants which have a negative impact on the natural environment," says Huertas-Hernando. "We have calculations that show that we will obtain sufficient capacity if we upgrade our existing hydropower turbines and install pump storage power plants," he explains.
A pump storage plant is a hydropower plant which can be repeatedly 'charged' because water can be pumped back into the reservoir after it has flowed through a turbine. When connected to the power grid, these types of power plant function as 'batteries'. Calculations show that these two initiatives will provide an increase in power capacity of between 11 and 18 GW.
New power grid
New power generation must of course be connected to the onshore grid. A key issue is whether it will be profitable to introduce so-called 'coordinated solutions' in which different wind farms share infrastructure and make it possible to hook up to power from onshore hydropower sources.
"Since grid construction takes such a long time, it's important to find the answer to this question now, so that we can plan in time," says Huertas-Hernando. "The aim is to achieve a grid development strategy which is socio-economically beneficial in a wider context.
We believe that Norwegian hydropower will strengthen the benefits of any future power grid established offshore. So far the only power cables we have extending directly between different countries are the so-called 'cross-border trading cables'," says Huertas-Hernando.
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