[IT핫테크] 모래에 재생 에너지를 저장하는 TES 시스템

[2024.04.08일자]

미국 국립 재생 에너지 연구소(NREL)는 최근 가열된 모래를 사용해 며칠 동안 사용할 수 있는 에너지 저장 장치의 프로토타입을 개발했다고 밝혔다. 미국 에너지부(DOE) 지원을 받아 실증 프로젝트를 위한 시설은 내년에 착공한다. 콜로라도주 볼더 외곽에 있는 플랫아이언 캠퍼스에 10~100시간 에너지를 저장할 수 있는 규모로 지어진다.

열에너지 저장(TES) 시스템은 풍력, 태양열과 같은 저렴한 재생 에너지를 사용해 모래를 1100C 범위까지 가열해 저장할 수 있다. 가열한 모래는 사일로에 저장하고 필요 시 이를 활용해 전기를 생성하거나 산업용 열을 만들어 낸다. 기존에는 산업용 열을 얻기 위해 화석 연료를 사용해왔는데 대체가 가능하다.

NREL 연구팀이 컴퓨터 모델링을 한 결과, 상업용 규모의 시스템에서 TES가 최소 5일간 열의 95% 이상을 유지했다.

NREL은 모래가 압축공기 에너지저장 장치(CAES), 양수발전, 리튬이온배터리보다 에너지 저장에 효율적이면서도 저렴하다고 강조했다.

모래는 수백시간 에너지를 저장할 수 있는데 CAES와 양수발전은 수십시간, 리튬이온배터리는 1~4시간에 불과하다고 설명했다. 또 CASE와 양수발전과 달리 장소 제약을 받지 않는다고도 덧붙였다.

킬로와트(㎾)당 생산비용은 CAES가 150~300달러, 양수발전이 약 60달러, 리튬이온 배터리가 300달러인데 반해 모래는 4~10달러라고 소개했다. 모래 가격도 톤당 30~80달러로 저렴하다.

NREL은 “리튬 이온 배터리가 시장을 장악했지만, 탄소 감축 목표를 달성하기 위해서는 장기간 에너지를 저장하는 저장장치가 필요하다”며 “리튬 이온 배터리는 코발트 등을 윤리적으로 채굴하는 데 어려움이 있으나, 모래는 미국의 경우 중서부 지역에서 쉽게 구할 수 있다”고 설명했다.

NREL은 내년에 진행하는 실증 프로젝트를 통해 모래 기반 TES 시스템의 상업적 가능성을 검증할 방침이다.

박진형 기자 jin@etnews.com

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실용성이 문제겠네요. 모래의 비중이 2점 얼마인 것 같으니 1톤들이 공간에 2톤이 넘는 하중이 발생하겠죠. 보온까지 하려면 3톤 가까이 설비가 필요할 듯하고요. 그런데 그 정도면 채산성이 없을 테니 수백톤이나 그 이상이 되어야 쓸 만할 텐데 시설 짓는 것이 모래값보다 10-100배는 더 들 것 같습니다. 채산성 확보를 하려면 추가로 기술이 개발되어야 하겠네요.