Hackaday에 문의하세요: 집에서 에너지를 어떻게 저장할 수 있나요?

Nov 20, 2023

그리드 수준 에너지 저장 솔루션에 대한 논의 중에 에너지 저장이 단일 주택이나 건물 수준에서도 수행될 수 있다는 사실을 종종 잊어버리기 쉽습니다. 여기의 장점은 에너지를 사용할 수 있게 되면 저장 장치(전기, 열 등)가 에너지를 흡수하고 요청 시 방전하므로 그리드 관리가 필요하지 않다는 것입니다. 이는 문제의 규모를 단순화시켜 관련 비용을 크게 증가시킵니다.

아마도 그러한 시스템의 가장 일반적인 예는 관련 온수 저장 탱크와 배터리가 있는 태양열 집열기일 것입니다. 최근에는 배터리 전기 자동차(BEV, '전기 자동차')를 가정용 보관 솔루션의 일부로 사용하려는 아이디어도 주목을 받고 있으며, 특히 폭풍이나 이와 유사한 비상 상황으로 인해 전력망 연결이 중단된 비상 상황에서 더욱 그렇습니다. 그러나 전반적으로 가정 수준의 에너지 저장에 대한 옵션은 많지 않습니다.

얼마 전 우리는 현재와 미래의 기술을 포함하여 그리드 레벨 스토리지의 동기를 살펴보았습니다. PV 태양광 및 풍력 터빈을 포함하여 그리드에서 간헐적이고 파견할 수 없는 에너지원의 양이 증가함에 따라 장기 저장에 대한 관심이 증가하고 있습니다. 이는 매우 변동이 심한 에너지 수준을 생성하므로 나중에 사용하기 위해 초과 전력을 저장하는 것이 유용하고 틀림없이 필수적입니다.

불행하게도, 전체 국가 수준에서 그러한 양의 에너지를 저장하고 시간 이동시키기에 충분한 규모의 그리드 수준 저장은 실현 가능하지 않다는 결론이 나왔습니다. 여기서 주목할만한 점은 현재 그리고 미래에 새로 생산되는 배터리 용량이 거의 모두 BEV에 들어갈 것이라는 점입니다. 여기서 Vehicle2Grid(V2G)의 아이디어는 잠재적인 그리드 레벨 스토리지로 제시되었습니다. 이것 역시 살펴보고 발견했습니다. 경제적이고 실용적인 관점에서 원하는 것입니다.

문제의 대부분은 공급되는 에너지의 양이 크게 변동하고 공급과 수요 간의 불일치가 증가하면서 더 간헐적인 소스가 그리드에 추가된다는 점으로 귀결됩니다. 예를 들어 그리드에 전력을 공급하는 지붕 기반 태양광 패널을 사용하면 이 문제가 발생하며, 더 많은 지역에서 공급 관세가 인하되거나 심지어 폐지되는 경우에도 한 지역에 태양이 많이 있을 때마다 지역 전력 급증이 증가합니다. 이로 인해 유틸리티 제공자와 주택 소유자 모두 비용은 증가하고 (재정적) 혜택은 감소하게 됩니다.

물론 이 모든 것은 전력에만 관련됩니다. 가정, 사무실 및 산업 분야에서도 난방, 온수, 예를 들어 산업 공정용 증기가 필요합니다. 예를 들어 지역 난방이 옵션이 아닌 경우에는 지역 옵션이 의미가 있는 것 같습니다. 열 펌프 및 온수 저장 탱크와 같은 기존 솔루션을 사용하면 최소한 간단한 솔루션이 존재하는 것처럼 보입니다.

나중에 소비하기 위해(예: 오프 피크 요금) 로컬 그리드에서 배터리를 충전하고 온수 저장 탱크의 물을 가열하는 것도 가능하지만 쉽게 사용할 수 있는 또 다른 에너지원은 태양입니다. 태양열 온수기 솔루션의 일부로 지붕에 태양열 집열기를 추가하는 것은 태양 복사 조도 수준(단위 면적당 전력)에 따라 비용 효율적일 수 있습니다. 여기에서 효율성은 주로 투자 회수 기간에 따라 결정되며, 그 범위는 4년에서 20년에 가깝습니다.

여기서 중요한 고려 사항은 성에 방지 기능이 필요한지 여부입니다. 따뜻한 기후에서는 순전히 수동적이고 다소 저렴한 시스템이 괜찮겠지만, 겨울 동안 온도가 0°C 아래로 떨어지면 조치를 취하는 것이 필수적입니다. 여기에는 시스템의 물에 부동액을 추가하는 것이 포함될 수 있으며, 이 경우 더 비싼 폐쇄 루프 시스템도 필요합니다.

태양광 조사로 인한 열 외에도 태양 에너지는 광전지(PV) 태양광 패널을 사용하여 전기로 변환될 수 있습니다. 현재 대부분의 지붕 기반 PV 태양광 설치에는 로컬 저장 장치가 없으며 자체 소비는 고려되지 않으며 생산된 전력을 지역 유틸리티에 판매하는 비즈니스 모델이 지배적입니다.