[독일] 가정용 바이오가스 활용 동향
독일은 바이오가스(Biogas) 생산에 있어 선도적인 국가이다. 이들은 8,700개의 바이오가스 설비를 통해 3,400 MW의 설비용량을 확보하고 있다. 미국은 450개의 발전소를 통해 175 MW의 설비용량을 보유하여 그 뒤를 따르고 있다. 스웨덴은 200개 이하의 발전소가 있지만 1인당으로 볼 때 가장 높으며, 국가적으로 효율적인 바이오가스 프로그램을 운영하고 있다. 스웨덴의 대부분 도시는 지역에서 생산하는 바이오가스를 이용하여 통근용 버스를 운행하고 있으며, 린코핑(Linkoping)과 베스테르비크(Vastervik) 사이에 운영하는 통근열차의 동력을 바이오가스로부터 확보하는 최초 국가이기도 하다. 그러나 그리드(Grid)에 연결되지 않은 가정 및 농장 규모의 바이오가스를 포함한다면 중국은 전세계를 모두 합한 것보다 많은 양을 활용하고 있다.
중국에서는 베이징 인근에 위치한 Deqingyuan 양계장과 같은 지역에 현대적인 바이오가스 발전설비의 도입이 증가하고는 있으나 중국 바이오가스 설비의 대부분은 블럭과 전통적인 콘크리트로 만들어진 약 10입방미터 크기의 지하용 생물소화조(Biodigester)로 이루어진다. 불과 약 85 달러(미)가 필요한 이들 설비는 가정에 조리용 에너지를 공급하며, 60 입방미터 크기의 마을 바이오가스 설비를 통해 전기를 공급하기도 한다. 중국내 바이오가스 사용과 관련하여 쓰촨성(Szechuan)과 윈난성(Yunnan)은 제약을 받고 있는 지역이다.
일반 퇴비와 달리 바이오가스 공정은 스스로의 열을 만들지 않으며, 가정에서 사용하기 위해 가열용 보일러를 설치하는 것은 경제적으로 타당하지 않은 일이다. 중국의 바이오가스 시스템은 연중 지속적으로 가스를 생산하기 위해 전통적으로 과도한 크기로 제작되어 지하에 묻힌다. 태양광발전이 전력용으로 사용되는 반면 분산형 소규모 바이오가스는 요리에 필요한 에너지나 보조용 발전연료로 활용될 수 있기 때문에 태양광발전을 보완하는 역할을 할 수 있다. 가정용 바이오가스는 낮은 투자 비용 이외에 그리드에 연결되거나 에너지 저장 시스템을 필요로 하지 않는다. 이는 에너지가 가스 형태로 저장되어 필요시 재활용될 수 있기 때문이다.
가정에서 바이오가스 소화기를 활용하여 청정하면서 자연적인 에너지를 생산하는 것이 유일한 장점은 아니다. 이들은 적은 노동력과 악취없이 정원이나 조경을 위한 고품질 비료를 생산할 수 있다. 미 국가폐기물및재활용협회(National Waste & Recycling Association)가 지난 1월 실시한 2014 설문조사에 따르면 72%의 응답자가 퇴비를 만들지 않고 있으며, 68%의 응답자는 쉽게 만들 수 있는 방법만 있다면 그렇게 할 것이라 답변하였다. 가정용 바이오가스를 활용하면 쉽게 퇴비를 만들 수 있다. 간단히 폐기물을 생물소화조에 넣으면 되는 것이다. 육류 및 유제품 폐기물을 서로 분리할 필요가 없다. 악취나 해충의 위험도 없다. 악취는 가스를 밀폐한 환경 내에 갇혀 있게 되고, 이 곳에는 설치류나 곤충이 들어갈 수 없기 때문이다.
중국에서 그랬던 것처럼 가정용 바이오가스는 미국의 미래 에너지에 중요한 역할을 할 것이다. 미국은 국가적으로 대규모 태양발전이나 풍력발전을 강조하고 있지만 주나 도시의 매립지 전환노력은 대규모 퇴비를 만들거나 바이오가스 설비를 도입하는 것에 맞춰져 있으며, 전에는 고려되지 않았던 옵션들이 보다 가깝게 가정에 다가설 것으로 보인다.
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 11월 26일]
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Biogas at Home: A Renewable No-Brainer
Germany is the leading producer of biogas in the developed world, with 8,700 biogas plants with 3,400 MW of installed electric generation capacity. The United States lags far behind with less than 450 plants with 175 MW of capacity. Sweden has an even smaller number of plants, less than 200, but the most per capita and most prominent national biogas program. Most Swedish cities fuel their transit bus fleets with locally generated biogas and the country is home to the world’s first biogas powered commuter train operating between Linkoping and Vastervik. But if we were to do what has never been done before and include individual household and farm scale biogas plants that are not grid-tied, China easily eclipses the rest of the world combined.
Although China does have a growing number of large, modern biogas plants, such as the Deqingyuan Chicken farm near Beijing, today nearly all of China’s biogas plants are residential scale biodigesters of around 10 cubic meters (2,600 gallons) underground pit-type digesters made from brick and traditional Chinese “triple concrete” at a cost around $85 USD. These plants provide home cooking energy and are often used in conjunction with 60 cu.m. (15,800 gallon) village scale plants providing electricity. Biogas use is limited to the provinces of Szechuan and Yunnan, and remains largely unheard of in the eastern and northern cities.
Unlike conventional compost, the biogas process does not create its own heat and at the domestic scale it does not make economic sense to install a boiler to heat them. Chinese biogas systems have traditionally gotten around this by being over-sized and buried underground to maintain year-round gas production. Our Hestia Home Biogas units are the world’s first production home biogas systems for cold climates, and we have access to far more sophisticated manufacturing processes and materials than rural Chinese biogas pioneers. Our above ground 2 cu.m. (525 gallon) systems have a built-in heat exchanger intended to be heated by a solar evacuated tube water heater and are of course thoroughly insulated.
Distributed small scale biogas could complement residential PV solar as well, providing year-round cooking energy and stand-by generator fuel, while PV did the heavy lifting for electric. In addition to the lower upfront cost, home biogas does not require a grid-tie or any type of energy storage, as energy is stored in gas form and used on-demand when needed. The laws of thermodynamics are only paid once.
The natural, clean burning energy produced in a home biogas digester is not the only benefit, it also produces higher quality fertilizer for gardens and landscaping than composting with less work and no odors. In January, 2014 a survey sponsored by the National Waste & Recycling Association found that 72 percent people polled currently don’t compost, but 68% of them would if they had an easy way to do it. Home biogas could not be easier compared to compost — one simply dumps waste into the biodigester the same as emptying it into a recycling bin. Meat and dairy waste does not need to be separated and there is no turning to do. There are no odors or pest hazards, as odors are trapped inside the gastight environment where rodents and insects cannot get to it.
As it has done in China, home scale biogas could potentially play a major role in America’s energy future by helping meet the energy and waste recycling needs of individual families one household at a time. While the national emphasis has been on large scale solar and wind for energy, and state and city landfill diversion efforts have focused exclusively on large composting and biogas plants, an option that has not been considered before might just lie a little closer to home.
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