전기 요금이 상승하면서 사람들은 태양 에너지로 전환하고 있습니다. 그렇죠? 이 재생 에너지는 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)에 저장됩니다. 이 시스템을 통해 우리는 배터리에 에너지를 저장하고 나중에 효율적으로 활용할 수 있습니다. 흥미롭게도 배터리 에너지 저장 시스템(BESS)에는 다양한 유형이 있습니다.
각 BESS 유형은 고유한 가치 제안을 제공합니다. 일부는 저렴하지만 내구성과 전력 저장 기능이 다소 약합니다. 반면에 프리미엄 BESS 유형도 있지만 비용이 매우 높습니다. 이 글에서는 모든 종류의 BESS와 주요 사양에 대해 설명하겠습니다. 올바른 배터리 저장 시스템을 선택하는 데 도움이 될 것입니다.
배터리 스토리지가 필요한 이유는 무엇인가요?
이전 글에서 모든 배터리 에너지 저장 시스템의 기초. 이 시스템에 대한 자세한 이해를 위해 반드시 확인해야 합니다. 이 스토리지 시스템이 왜 필수적인지 간단히 살펴보겠습니다.
- 첫째, 태양이나 바람과 같은 재생 에너지원은 제한적입니다. 태양이 있으면 태양 에너지가 생산됩니다. 밤에는 이 에너지원을 사용할 수 없습니다. 낮에는 태양 에너지를 배터리에 저장할 수 있습니다. 해가 지면 저장된 에너지를 밤에 사용할 수 있습니다.
- 배터리 시스템은 에너지 필요량을 전적으로 그리드 스테이션에 의존하는 경우에도 유용합니다. 피크 시간대에는 (그리드 스테이션의) 전기 요금이 높습니다. 수요가 적은 시간대에 에너지를 저장할 수 있습니다. 그러면 피크 시간대에 그리드 스테이션에서 에너지를 끌어오는 대신 저장된 에너지를 활용할 수 있습니다. 이렇게 하면 전기 요금을 크게 줄일 수 있습니다.
- 정전은 많은 지역에서 심각한 문제입니다. 그리드 스테이션이 전력 수요를 충족하지 못하면 정전이 발생하게 됩니다. 하지만 사람들은 이러한 배터리를 사용하여 에너지를 저장합니다. 정전이 발생하면 사람들은 배터리를 백업 전원으로 사용합니다. 이러한 방식으로 중단 없는 전력 공급을 유지합니다.
- 그리드 스테이션은 또한 갑작스러운 수요 급증을 충족하기 위해 대형 BESS를 사용합니다. 정부도 저렴한 비용으로 인해 재생 에너지로 전환하고 있습니다. 따라서 그리드 스테이션은 이 에너지를 저장하고 고객에게 판매하여 수익을 창출합니다. 기존 에너지원은 비용이 매우 많이 든다는 점을 기억하세요.
배터리 에너지 저장 시스템(BESS)의 유형
BESS가 왜 중요하고 대중화되고 있는지 이해하시나요? 이제 다양한 유형의 스토리지 시스템에 관한 주요 주제로 넘어가 보겠습니다. 이 섹션에서는 모든 종류의 BESS에 대해 자세히 설명하겠습니다. 이를 통해 BESS를 선택할 때 정보에 입각한 결정을 내리는 데 도움이 될 것입니다.
1- 리튬 이온 배터리
리튬 이온 배터리는 시중에서 가장 일반적이고 신뢰할 수 있는 옵션입니다. 리튬 이온 배터리의 작동 원리는 리튬 이온의 움직임에 기반합니다. 이러한 이온은 충전 및 방전 중에 배터리 전극 사이를 이동하거나 흐릅니다.
이 배터리는 재생 에너지와 기존 에너지를 모두 장기적으로 저장하는 데 사용할 수 있습니다. 제가 이 배터리를 좋아하는 이유는 다용도로 사용할 수 있다는 점입니다. 스마트폰과 노트북에 사용할 수 있을 만큼 작습니다. 더 큰 사이즈의 배터리는 전기 자동차 및 기타 고급 애플리케이션에서 표준으로 사용됩니다.
이 배터리의 에너지 밀도는 일반 배터리를 능가합니다. 즉, 크기에 따라 더 많은 에너지를 저장하고 오랜 시간 동안 지속적으로 사용할 수 있습니다. 하지만 이러한 배터리는 적절하게 관리하지 않으면 과열될 수 있습니다.
이러한 단점은 안전 위험을 초래하여 사용자의 위험을 증가시킬 수 있습니다. 하지만 최신 고급 리튬 이온은 센서와 전용 BMS가 함께 제공됩니다. 이러한 시스템은 배터리의 발열을 감지하여 사용자에게 업데이트를 제공합니다. 리튬 이온 배터리의 가격은 매우 비싸지만 수천 번의 충전 주기를 고려하면 그만한 가치가 있는 100%입니다.
2- 납축 배터리
앞서 언급했듯이 리튬 이온 배터리는 프리미엄 제품이며 매우 비쌉니다. 높은 가격대는 많은 분들에게 큰 고민거리가 될 수 있습니다. 하지만 걱정하지 마세요! 납축 배터리는 최적의 성능을 제공하는 저렴한 옵션입니다. 전용 납판과 황산이 함께 제공됩니다.
납과 황산 사이에는 화학 반응이 일어납니다. 이 화학 반응은 이러한 배터리의 충전과 방전을 용이하게 합니다. 흥미롭게도 이러한 배터리는 가장 오래되고 가장 오래된 기술 중 하나입니다. 에너지 저장 효율은 약 70-80%로 리튬 이온 배터리보다 낮습니다.
또한 배터리의 크기와 부피가 크다는 것도 큰 문제입니다. 엄청난 크기로 인해 상당한 공간을 차지합니다. 일반적으로 대기업과 상업 은행에서 주로 사용합니다. 다음과 같은 경우 국내 사용리튬 배터리가 이를 대체했습니다. 그 이유는 컴팩트하고 에너지 효율이 뛰어나기 때문입니다.
3- 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 배터리
이 배터리는 내구성과 오래 지속되는 성능으로 유명합니다. 최적의 에너지 효율로 수천 번의 재충전 주기를 제공합니다. 이 배터리의 전극에는 수산화 니켈과 금속 카드뮴이 사용됩니다. 과거에는 이러한 유형의 배터리가 작고 컴팩트한 장치에 사용되었습니다.
이 니켈 카드뮴 배터리의 장점은 견고한 디자인입니다. 제조업체는 고품질 소재를 사용하여 배터리를 만듭니다. 또한 이 배터리는 더 높은 온도에서도 견딜 수 있다는 것도 큰 장점입니다. 고온 조건에서 사용해도 성능에 영향을 미치지 않습니다. 수명이 길지만 '메모리 효과' 문제가 있습니다.
즉, 재충전하기 전에 배터리를 완전히 방전시켜야 합니다. 완전히 방전되지 않은 상태에서 충전하면 에너지 저장 용량이 줄어들게 됩니다. 이러한 문제로 인해 사람들은 리튬 이온 배터리 사용 이 유형의 배터리를 대체할 수 있습니다. 현재는 고온 저항이 필요한 경우에 사용됩니다.
4- 나트륨-황(NaS) 배터리
이러한 나트륨-황 배터리는 일상적인 용도로는 잘 사용되지 않습니다. 많은 사람들이 이러한 유형의 배터리를 보지 못했을 수도 있습니다. 그 이유는 대규모로만 사용되기 때문입니다. 예를 들어, 발전소와 그리드 스테이션에서만 에너지 수요를 저장하고 충족하기 위해 나트륨-황 배터리를 사용합니다. 이러한 유형의 배터리가 왜 덜 보편적인지 궁금하실 수도 있습니다.
나트륨과 황을 사용하여 에너지를 저장합니다. 이러한 물질은 에너지를 저장하기 위해 녹은 상태여야 합니다. 이러한 배터리는 재료를 녹이기 위해 고온(300~350°C)이 필요합니다. 일상적인 사용에서는 이러한 높은 온도를 유지하는 것이 불가능합니다. 따라서 가정용으로 선호되지 않습니다.
또한 이러한 배터리는 정기적인 유지보수와 안전 프로토콜 준수가 필요합니다. 작은 누출이나 화재가 큰 폭발로 이어질 수 있기 때문입니다. 제가 이 배터리를 좋아하는 이유는 에너지 밀도가 뛰어나다는 점입니다. 많은 양의 에너지를 효율적으로 저장할 수 있습니다. 또한 열화 징후 없이 10년 이상 사용할 수 있습니다.
5- 솔리드 스테이트 배터리
아시다시피 기존 배터리는 액체 전극을 사용합니다. 전하가 이 액체를 통해 이동하여 전극에 도달합니다. 그렇죠? 하지만 전고체 배터리는 액체 전해질을 사용하지 않는다는 점에서 다릅니다. 대신 금속과 같은 고체 물질을 전극으로 사용합니다. 이 물질은 양전하와 음전하의 이동을 허용합니다.
그 결과 누출 문제가 크게 최소화됩니다. 또한 이 배터리는 인화성 전해질이 없기 때문에 불이 붙지 않습니다. 따라서 매우 높은 온도에서도 사용할 수 있습니다. 에너지 용량이 최적이기 때문에 전기차에 사용하기에 이상적인 옵션입니다. 저는 리튬 배터리나 납산 배터리보다 더 우수한 옵션이라고 생각합니다.
빠른 하이라이트: 위에서 언급했듯이 이러한 배터리는 전극으로 고체 물질을 사용합니다. 이러한 고체 소재는 가격이 비싸고 프리미엄입니다. 이 때문에 이러한 유형의 배터리는 가정용으로는 적합하지 않습니다. 그러나 미래가 밝기 때문에 전기 자동차에 사용할 수 있는 것으로 간주됩니다.
6- 아연 공기 배터리
최적의 에너지 저장을 제공하는 가장 저렴한 배터리입니다. 아연 금속과 공기 중의 산소를 기반으로 작동합니다. 재생 가능 에너지와 기존 에너지를 모두 저장할 수 있습니다. 에너지를 저장합니다. 아연은 사용 중에 산소와 반응하여 전기를 생성합니다. 이 산소가 어디에서 오는지 궁금할 수 있습니다.
이 배터리에는 작은 구멍이 있습니다. 이 구멍을 통해 공기가 들어갑니다. 아시다시피 공기는 산소를 함유하고 있으며 아연과 반응합니다. 아연과 산소의 반응의 결과로 전기가 생성됩니다. 이 배터리는 작고 가벼우며 매우 저렴하다는 점을 기억하세요. 또한 아연 소재는 친환경적이기 때문에 환경에도 안전합니다.
모든 유형의 BESS를 선택할 때 고려해야 할 요소
앞서 말씀드렸듯이 배터리 저장 시스템에는 다양한 유형이 있습니다. 옵션이 다양하기 때문에 그중 하나를 선택하기가 혼란스러울 수 있습니다. 아래 섹션에서는 몇 가지 주요 고려 사항에 대해 설명하겠습니다. 이를 따르면 신뢰할 수 있는 BESS를 선택할 수 있습니다.
- 선택한 배터리 유형은 에너지 용량이 더 커야 합니다.
- 배터리의 전력 출력은 또 다른 중요한 매개 변수입니다. 출력이 높은 배터리를 선택하는 것이 좋습니다. 이러한 배터리는 사용 중에 더 많은 전력을 공급할 수 있습니다.
- 더 긴 수명을 제공하는 배터리를 선택하세요. 리튬 이온 배터리가 가장 좋습니다. 다른 어떤 유형보다 수명이 길고 오래 지속됩니다.
- 배터리의 크기와 무게는 또 다른 중요한 매개 변수입니다. 작고 가벼운 배터리를 선택하는 것이 좋습니다. 리튬 이온 배터리는 저장 용량에 영향을 주지 않으면서도 크기가 더 작습니다.
- 구식 배터리는 센서나 BMS가 없는 경우가 많았습니다. 이러한 배터리는 열 문제를 감지할 수 없기 때문에 위험합니다. 최적화된 배터리 관리 시스템(BMS)이 있는 BESS를 선택하는 것이 좋습니다.
- 선택한 배터리는 정기적인 유지보수가 필요하지 않아야 합니다. 이렇게 하면 유지 관리 비용이 절감되고 유지 관리 비용도 저렴해집니다. 리튬 이온 배터리는 최소한의 유지보수가 필요하기 때문에 인기를 얻고 있습니다.
결론
그렇다면 어떤 BESS(배터리 에너지 저장 시스템)를 선택해야 할까요? 이 질문에 대한 답은 사용자의 요구와 예산에 따라 다릅니다. 하지만 저는 리튬 이온 배터리가 가장 좋은 선택이라고 생각합니다. 우선 안전하고 에너지 효율적이며 유지 관리가 쉽기 때문입니다.
또한 크기가 작아 좁은 공간에 이상적이라는 특징이 있습니다. 하지만 일반적으로 가격이 비싸다는 점이 단점이 될 수 있습니다. 이 글에서는 고려할 수 있는 다양한 옵션에 대해 설명했습니다. 어떤 유형의 배터리를 선택하든 결론에서 설명한 기준을 충족하는지 확인하세요.