밤에도 태양열로 전기를 생산하는 Crescent Dunes Solar Energy Project

 오늘날 신재생 에너지 (Renewable energy) 로 태양 에너지가 크게 각광을 받는 것은 사실이지만 몇가지 결정적인 단점이 존재하기 때문에 널리 사용되지는 못하고 있습니다. 그 단점 가운데 하나는 하루 중 태양이 잘 빛추는 시간에만 발전이 가능하다는 것입니다. 밤에는 아예 발전이 불가능하며 낮이라도 구름이 많이 끼거나 비가 내리면 발전이 안되거나 그 양이 매우 줄어들게 됩니다. 

 이런 이유에서 사실 널리 보급된 태양 전지들은 보급된 발전양에 비해서 기존의 재래식 연료 (화석 연료 든 원자력이든) 발전을 대체하는 능력이 현저하게 제약을 받을 수 밖에 없습니다. 즉 한 가정에 전력을 모두 공급할 수 있는 용량의 태양광 패널이 있다고 해도 실제로 그 가정에 전력을 공급하지 못하는 시간이 더 많기 때문에 여전히 기존의 발전소가 그대로 필요하게 되는 것입니다. 

 또 대개 기존의 화력 발전소들은 가열하는 데 걸리는 시간이 있기 때문에 태양광 패널의 전력 공급이 떨어졌다고 해서 바로 발전양을 늘리기는 힘들고 항시 어느 정도 발전양을 확보해야 합니다. 그런 이유에서 실제 태양 에너지를 이용한 전력 생산은 생각보다 대체 에너지로써의 가치가 크게 떨어지게 됩니다.

 이를 대비하기 위해 낮시간 동안 생산된 전기를 저장했다가 밤에 사용하는 방법도 생각할 순 있겠지만 실제로는 에너지 손실이 많은데다 비용적인 측면에서 손해가 크기 때문에 널리 사용되지는 않고 있습니다. 따라서 태양 에너지를 이용해서 전기를 생산하는 경우 태양광 방식이든 태양열 방식이든 간에 과연 태양에너지를 얻을 수 없을 때 어떻게 에너지를 저장할 것인지에 대해서 많은 연구가 진행중에 있습니다.  

 태양열을 사용하는 발전의 경우 열에너지 형태로 저장을 할 수 있는데 최근에는 용융염 (Molten salt) 을 에너지 저장 매체로 사용하는 연구가 진행중에 있습니다. 용융염은 글자 그대로 액체상태로 용융된 염수를 의미하며 섭씨 1000 도 이상 높은 온도로 가열이 가능합니다. 그리고 장시간 열을 보존하는데 유리합니다. 

 현재 건설되는 태양열 발전소 가운데 용융염을 열 저장 매체로 사용하려는 시도가 진행중에 있는데 그 중에서 현재 건설되는 태양열 발전소 중 가장 큰 축에 속하는 Crescent Dunes Solar Energy Project 가 있습니다. 

 이 태양열 발전소는 이전에 소개드린 네바다 솔라 원 (  http://blog.naver.com/jjy0501/100065193095 참조) 과 비교해서도 더 큰 발전용량을 가진 태양열 발전소로 최대 발전 용량은 110 MW, capacity factor 52%, 연간 예상 발전양 500 GWh 정도인 발전소입니다. 

 면적은 1600 에이커 (6 ㎢) 로 네바다 솔라 원보다 4배 정도 큰 편입니다. 다만 솔라 타워형식이기 때문에 거울의 반사면적은 상대적으로 적어서 1.1 ㎢ 정도입니다. 하지만 이를 달성하기 위해 62.4 ㎡ 크기 Heliostat 17500 개가 필요합니다. 따라서 그 규모는 상당하다고 할 수 있죠. 솔라타워 자체의 높이는 540피트이고 이 위에 열 저장 탱크가 마련된다고 합니다. 여기에서 용융염을 높은 온도로 가열한 후 밤에는 이 저장된 열을 이용 증기를 발생시켜 터빈을 돌려 밤에도 전력을 생산합니다. 리시버를 합친 이 타워의 대략적인 총 높이는 200 미터 남짓으로 보입니다.

 참고로 솔라 타워 방식은 헬리오스타트라는 수많은 거울이 태양 빛을 반사해서 타워 위에 리시버를 가열해서 에너지를 모으는 방식입니다. 크레센트 듄 솔라 에너지 프로젝트는 네바다주 토노파 (Tonopah) 인근에 건설되는데 라스 베가스에서 약 310 km 정도 떨어져 있다고 합니다. 이 지역의 건조한 사막은 태양열 발전에 적합하기 때문에 다른 태양열 발전 프로젝트들이 이곳에서 많이 진행되고 있습니다. 

(현재 건설 중인 크레센트 듄 솔라 에너지 프로젝트   출처 : http://en.wikipedia.org/wiki/File:CrescentDunes.jpg ) 

 예상되는 총 공사비는 10 억 달러에 이를 것으로 예상되었으며 미국 에너지부로 부터 7억 3700 만 달러를 융자받아 공사가 진행중입니다. 전기는 밤에도 생산이 가능하며 kWh 당 0.135 달러에 구매해주기로 합의를 본 상태입니다. 공사는 2011 년 9월 1일 시작되어 2013 년 12월 완공 예정입니다. 

 사실 비용이 엄청난 점은 인정해야 겠지만 아무튼 보조적인 에너지가 아닌 지속적 사용가능한 에너지로써의 용융염 태양열 발전의 미래를 주목해 볼 이유는 있을 것 같습니다. 다만 비용의 문제는 앞으로 해결해야 할 숙제라고 하겠습니다. 

 참고  

http://en.wikipedia.org/wiki/Crescent_Dunes_Solar_Energy_Project