“신재생에너지, 거의 100% 전력 수요 충족 수준까지”

호주 기후변화 솔루션 싱크탱크인 비욘드제로에미션(Beyond Zero Emissions), 뉴사우스웨일즈대학, 호주국립대학 등 연구팀이 호주에서 거의 100% 재생 가능 에너지를 이용한 전력망을 구축하기 위한 시뮬레이션을 실시하고 있다. 이 시뮬레이션에 따르면 호주는 2040년대까지 전력망에서 이용되는 전력 97%를 재생 가능 에너지로 하는 게 가능하다고 한다. 하지만 호주 청정에너지 관련 분석을 하는 리뉴이코노미(Renew Economy)는 호주에서 재생 가능 에너지 사용률이 더 높은 수준 목표로 하고 있다고 보도하고 있다.

연구팀이 실시하는 재생 가능 에너지를 이용한 전력망 구축에 관한 시뮬레이션은 실제 발전량, 수요량에 관한 데이터를 사용하고 거의 실시간으로 시뮬레이션을 수행한다는 2가지가 다른 시뮬레이션과 다르다. 이 시뮬레이션에선 전력 시장 공개 데이터를 정리하는 오픈NEM(OpenNEM)에 공개된 전력 관련 데이터를 기반으로 실시간으로 변화하는 전력 수요를 시뮬레이션하고 있다고 한다.

재생 가능 에너지 기본이 되는 풍력 발전, 태양광 발전 개인과 공공 사업 부문이 1년간 채우는 전력 수요는 각각 전체 중 60, 25, 20%로 상정됐다. 이는 지난 7일간 각 발전이 전력 수요 어느 정도를 충족했는지를 기반으로 계산된다. 이 비율이 100%를 초과하는 이유는 재생 가능 에너지 전력망 최적화 모델에선 대량 과발전을 제공하는 게 중요하기 때문이다. 이유는 몇 개월에 걸쳐 전력 부족이 발생하는 걸 상정해 두는 것보다 매달 어느 정도 과잉으로 발전을 실시하는 상정으로 발전 계획을 세우고 발전 과부족에 따라 발전량을 재검토하는 쪽이 시뮬레이션으로 뛰어나기 때문이라고 한다. 연구팀은 또 구축한 시뮬레이션에선 연간 18% 과잉 발전이 발생하고 있다. 풍력 발전 60%, 태양광 발전 45%라는 비율은 대략적인 최적화 실험에 근거한 것으로 풍력 발전은 겨울이나 야간에 평균 이상 발전량을 기록하는 경량이 있기 때문에 태양광 발전을 보완하기에는 최적이라고 한다.

이 시뮬레이션을 더 발전시키고 높은 수준 재생 가능 에너지 사용률을 목표로 리뉴이코노미는 시뮬레이션에 기존 수력 발전과 전력 저장을 더하고 있다. 다만 이 시뮬레이션에선 오픈NEM이 공개한 수력 발전 관련 데이터를 바탕으로 수력 발전에 발전 능력은 200∼6,000NW, 주 발전량은 168GWh가 넘고 연간 발전량이 이상적으론 1만 5,000GWh 가까이에서 호주 전력 수요 7.5%에 해당한다. 또 수력 발전에 대해선 전력 수요 몇 %를 담당할지 설정하지 않고 수력 발전이 필요 없는 날에는 발전량을 최소한으로 억제해 풍력과 태양광 발전량이 전력 수에서 크게 부족한 날에는 발전량을 올리도록 설정했다고 기술하고 있다.

이 시뮬레이션에선 풍력, 태양광, 축전, 수력 등 어느 쪽도 전력 수요를 채울 수 없는 경우를 상정해 다른 발전 방법을 준비하고 있다. 덧붙여 기타 발전은 바이오 연료 등 재생 가능 연료를 이용한 발전이 이용될 가능성도 있지만 이 시뮬레이션에선 재생 가능 에너지를 이용한 발전으로는 간주되고 있지 않다.

실제 전력 수요를 재생 가능 에너지로 어느 정도 충족할지 52주에 걸쳐 시뮬레이션을 한 결과 최종적으로 전력 수요 98.8%를 재생 가능 에너지로 채울 수 있다는 게 밝혀졌다. 이에 따르면 재생 가능 에너지로 채울 수 있는 연간 전력 수요는 98.8%였다. 나머지 1.2%는 다른 발전에 의해 조달됐다. 다른 발전의 연간 평균 설비 이용률은 4.3%에 불과했다. 수력 발전 수요도 6.9%로 매우 적은 수준으로 당초 예상치였던 7.5%, 실제 호주에선 수력 발전 이용률인 8%를 둘다 밑돌고 있다. 또 풍력 발전과 태양광 발전 총발전량 17%가 전력 수요를 초과해 발전되고 11%가 저장되고 있다. 저장 전력은 전력 수요 10%를 충족하는데 사용됐다. 더구나 전력 수요 82%가 축전 등을 이용하지 않고 풍력 발전과 태양광 발전 2가지로 직접 전력을 공급받고 있다.

재생 가능 에너지 이외 발전 방법에 대한 필요성도 밝혀졌다. 호주에선 늦가을부터 겨울에 걸쳐 재생 가능 에너지를 이용한 전력망이 어려운 시기를 맞는다는 걸 명확하게 나타내고 있다는 지적이다. 실제로 6월말부터 8월초에 걸쳐 태양광 발전량은 연간 평균 절반 정도까지 떨어진다.

또 겨울에는 풍력 발전량이 평균을 웃도는 경향이 있지만 풍력 발전량이 평균을 크게 하회하는 날이 2∼3일 연속한다는 경우도 있다. 따라서 기존 수력 발전에선 완전히 매립할 수 없는 전력 수요가 발생하고 재생 가능 에너지만으론 전력 수요를 맞추기 어려워지는 경우가 많다고 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.