마이크로 풍력발전 시스템의 이해

마이크로 풍력발전 시스템

100킬로와트 용량 이하의 마이크로 풍력 터빈은 오래된 풍차와 비슷하다. 캔자스주의 옥수수밭에 덩그러니 서 있거나, 가정집 또는 소규모 농장이나 사업체의 전기 수요를 충족한다. 풍력 터빈은 물을 퍼올리고, 배터리를 충전하고, 시골지역에 전기를 공급하기 위해 사용된다. 대개 0.4헥타르 규모의 작은 구역에 설치되므로, 상업적인 풍력발전소에서 볼 수 있는 대규모 터빈이 여러 대 설치돼 있는 모습과는 대조된다.

 

미국의 많은 시골지역에서 전력망이 아직 널리 깔리지 않았을 때, 분산형 풍력에너지가 종종 전력 격차를 메우는 데 사용되었다. 오늘날 개발도상국에서도 마이크로 풍력이 이와 유사한 역할을 하는데, 주로 전력망에 접근할 수 없는 사하라 이남 아프리카의 시골지역과 아시아 개발도상국의 11억 인구에게 전기를 공급한다. 마이크로 풍력 터빈은 가정에서 불을 밝히고 저녁 식사를 요리할 수 있는 괄목할 만한 전화 확산 기술로, 사람들의 삶의 질과 경제 발전에 여러모로 도움이 된다. 동시에 고소득 국가의 마이크로 풍력은 유틸리티 규모의 재생에너지와 결합되어 생산을 증대시킬 수 있다. 설치 장소는 매우 다양하지만, 마이크로 풍력 터빈은 동일한 기후 편익을 달성한다. 즉 온실가스를 배출하지 않고 에너지 생산에 기여한다.

 

바람은 속도에 따라 일정한 양의 운동에너지를 가진다. 터빈이 바람으로부터 동력을 추출하는 효율을 설비이용률이라 한다. 소규모 풍력 터빈의 경우, 실제 용량은 일반적으로 25퍼센트 이하다. 생산량을 극대화하기 위해서는 부지 선정이 절대적으로 중요하지만, 이를 위한 기술은 상업적 풍력발전에 비하면 지극히 초기 단계에 있다. 동시에 마이크로 풍력 터빈은 유틸리티 규모의 풍력 터빈이 가지는 문제점에서 자유로울 수 있다. 규모가 작다는 것은 미관 문제와 소음으로 인한 불만 사항을 피할 수 있다는 의미다. 마이크로 풍력 터빈은 소음이 거의 발생하지 않는다.

 

마이크로 풍력발전의 수요

현재 마이크로 풍력 터빈의 수요는 주로 전력망 밖에서 발생한다. 이는 바람이 불지 않을 때에 대비해 디젤발전기와 함께 설치한다는 의미다. 탄소 관점에서 보면, 화석연료에 의존하는 것은 이상적이지 않다. 이미 시장에서는 태양광과 마이크로 풍력발전 시스템이 결합된 형태가 출시되고 있는데, 이것이 하나의 효과적인 대안이 될 수 있다. 축전지 저장 기술을 개선함으로써 소규모 풍력발전 시스템의 실행 가능성을 증대시킬 수 있다. 이런 터빈이 전력망에 연결되어 있는 경우, 소유주들은 필요 없는 전자를 더 큰 네트워크로 보내 넷미터링을 통해 수익을 돌려받을 수 있다.

 

전문가들은 현재 전 세계적으로 100만 개 이상의 마이크로 풍력발전 터빈이 사용되며 대다수는 중국, 미국, 영국에서 가동되고 있다고 추정한다. 이 정도 수로 늘어난 주요 요인은 비용인데 이는 저소득 국가와 고소득 국가 모두에 해당된다. 현재 소규모 풍력에너지의 킬로와트당 가격은 유틸리티 규모 터빈의 가격보다 훨씬 높고, 소규모 풍력발전 시설은 개별적으로 설치되기 때문에 투자금 회수 기간도 길어질 수 있다. 아직 마이크로 풍력 기술이 많은 이에게 혜택을 줄 수 있는 것도 아니다. 다만 발전 차액 지원, 세금 공제, 자본 비용 보조금, 넷미터링 등과 같은 공공 지원제도가 지형을 바꿀 수 있고, 이를 통해 수요가 커지면 뿌리를 내릴 수 있다. 소형 터빈 제조업체들이 규모의 경제에 도달할 때까지 일반 사용자 비용은 여전히 큰 장애물로 남을 가능성이 높다. 터빈 기술 자체의 지속적인 진화 역시 가격을 낮추는 중요한 역할을 할 것이다.

 

기존 환경 내에서 마이크로 터빈을 큰 구조물에 통합하는 기술은 특별한 가능성을 보여준다. 고층건물처럼 높은 고도에 터빈을 배치할 수 있는 구조물에서는 더 강하고 안정된 바람을 이용할 수 있다. 이 기술 덕분에 에펠탑 방문객들은 지상 120미터 높이에 있는 2층에서 마르스 광장을 내려다보면서 수직축 터빈을 찾을 수 있다. 어떤 방향에서 불어오든 바람을 활용해 전기를 생산하고 에펠탑의 식당과 매장, 전시물에 전력을 제공할 수 있다. 공학 혁신의 상징인 에펠탑은 청정에너지 미래를 추진하는 데 도움을 주는 기술에 적합한 건물이다.

 

마이크로 풍력발전의 효과

마이크로 풍력발전은 2050년까지 5배가 증가해 전 세계 전기 발전량의 1퍼센트를 차지하게 되고, 0.2기가톤의 배출량을 줄일 수 있다. 조력발전과 마찬가지로, 마이크로 풍력 터빈은 전력망에 접근할 수 없는 지역에서 깨끗하고 재생 가능한 전기 생산을 확대할 수 있다.