저렴하게 에너지를 저장하는 탄소 열 배터리 시스템.

(Credit: Antora Energy)

신재생 에너지의 보급과 함께 중요한 이슈로 떠오르고 있는 것이 에너지 저장 시스템입니다. 태양광은 밤에는 발전을 못하고 풍력도 변동성이 심하기 때문입니다.

결국 에너지를 저장할 시스템의 필요성이 커지고 있습니다. 하지만 현재 에너지 저장 시스템 (ESS)에 주로 쓰이는 리튬 이온 배터리가 매우 비싸기 때문에 대량의 에너지를 안전하고 저렴하게 저장하기 위한 대안들이 모색되고 있습니다.

그중 하나는 열에너지 형태로 에너지를 저장하는 것입니다. 열에너지 중 일부는 난방에 사용하고 일부는 전기 생산을 위해 사용하는 것입니다. 2차 전지처럼 반응이 빠르고 높은 비율로 에너지를 회수하지 못하지만 매우 저렴하다는 장점이 있습니다.

MIT의 열에너지 저장 스핀오프 기업인 안토라 에너지 Antora Energy는 빌 게이츠 등 투자자들을 끌어모아 탄소를 이용한 열 배터리를 만들고 있습니다. 탄소는 구하기 쉬울 뿐 아니라 철이

녹는 온도보다 두 배 뜨거운 섭씨 3000도에서도 고체 상태로 안정한 원소입니다.

안토라의 열배터리는 탄소를 섭씨 2000도로 가열해 에너지를 저장하는 단순한 구조로 되어 있습니다. 여기서 전기를 회수하는 일이 관건인데, 안토라는 열광전지 thermophotovoltaic (TPV) 방식을 사용합니다. 이 온도에서는 열이 복사 형태로 주로 배출되기 때문입니다.

이들이 개발한 갈륨 인듐 비소 (gallium indium arsenide) TPV는 에너지 전환 효율이 38.3%이며 움직이는 부분 없이 열에너지를 전기로 다시 전환합니다.

열배터리의 장점은 에너지 저장 밀도 대비 가격이 무척 저렴하다는 것이고 단점은 에너지의 일부만 전기로 회수할 수 있다는 것입니다. 나머지 열은 난방이나 온수로 사용할 순 있지만, 이것도 여름철엔 어렵습니다. 하지만 태양광이나 풍력으로 만든 전기 중 상당수가 수요가 없을 땐 그냥 버려진다는 점을 생각하면 대안 중 하나로 생각할 수 있습니다.

안토라 에너지는 2MW TPV 셀로 만들어진 30-60MW급 저장 시스템을 개발하고 있습니다. 과연 상업화에 성공할 수 있을지 결과가 주목됩니다.

참고

https://newatlas.com/energy/antora-carbon-heat-battery/

https://antoraenergy.com/

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