풍력 발전은 변화의 바람에 직면하다

Nnamdi Anyadike
2022년 6월 16일
4분 분량

원문 링크 : https://www.theearthandi.org/post/wind-power-faces-winds-of-change

©셰링엄 숄 해상 풍력 발전소

기술이 지속적으로 개선되고 진화함에 따라 가까운 미래에 청정 에너지 공급에 크게 기여하는 풍력 발전의 지속적인 상승에 대한 기대가 커지고 있습니다. 탄소를 배출하지 않는 기술인 풍력 발전은 주요 화석 연료 경쟁자에 비해 환경적으로 큰 이점이 있습니다. Energy Industry Review에 따르면 2020년만큼 전 세계에 풍력 터빈이 설치된 적은 없었습니다. Review는 "전체적으로"라고 말하며 "새로운 장비는 약 114,000메가와트(MW)를 생산할 수 있습니다. 팬데믹에도 불구하고 2019년에 비해 두 배 더 많은 풍력 발전소가 설치되었습니다. 이는 지구상에 매시간 13MW의 풍력 발전소가 설치되는 것과 같습니다."

유럽에서 덴마크는 이미 전기의 41%를 풍력에서 얻고 있으며, 아일랜드가 28%, 독일이 27%로 뒤를 따릅니다. 유럽 연합(EU)은 전력의 14%를 풍력에서 확보합니다. 에너지 혼합 비율로 볼 때 미국은 유럽에 크게 뒤처져 있으며, 전기의 6.6%만 풍력에서 생산합니다. 그럼에도 불구하고 순량으로 측정하면 미국은 풍력 발전 용량에서 중국에 이어 2위를 차지합니다. 국제 재생 에너지 기구(IRENA)의 세계 순위에 따르면 중국은 풍력 설비 용량이 342GW, 미국은 139GW, 독일은 64GW, 인도는 42GW, 스페인은 29GW, 영국 은 26GW, 브라질은 19.1GW , 프랑스는 18.7GW , 캐나다는 14.4GW, 이탈리아는 12.7GW입니다.

풍력 발전의 증가하는 과제

그러나 풍력 발전에 대한 이 모든 희망에도 불구하고, 에너지원으로서의 풍력에는 몇 가지 문제가 여전히 남아 있습니다. 대체로 이러한 문제는 두 가지 우려 사항으로 나뉩니다. 환경적 영향과 수익성에 대한 의문입니다. 최근 블룸버그 보고서에 따르면, 터빈 제조업체는 보조금의 변화 속에서 "급등하는 비용으로 인해 비틀거리고 있다"고 합니다. 이 보고서는 터빈 제조업체가 여전히 급증하는 수요를 수익으로 전환하는 데 어려움을 겪고 있다고 시사했습니다. 무역 그룹인 Global Wind Energy Council의 최고경영자인 벤 백웰은 보고서에서 "제가 보고 있는 것은 엄청난 시장 실패입니다. 위험은 우리가 순 제로 [배출]를 향해 나아가지 못하고 있다는 것입니다. 또 다른 위험은 공급망이 확장되는 대신 축소되고 있다는 것입니다."라고 말했습니다.

문제는 2010년대 중반에 정부가 관대한 보조금을 줄이기 시작하면서 시작되었습니다. Credit Suisse 분석가 Mark Freshney에 따르면, 이러한 후퇴는 터빈 가격을 낮추려는 압력을 가중시켜 제조업체의 최종 이익을 압박했습니다.

풍력 발전의 주요 문제는 태양광 발전과 마찬가지로 간헐적 특성입니다. 산업계와 학계의 연구자들은 이제 화석 연료 발전에 의존하지 않아도 되는 더 나은 저장 방법을 모색하고 있습니다. 올해 드레스덴 공과대학(TU Dresden)의 한 팀은 용량이 500킬로와트시(kWh)이고 출력이 500킬로와트(kW)인 실험용 플라이휠 에너지 저장 시스템(FESS)을 개발했다고 발표했습니다.

전 세계적으로 새로운 프로젝트를 위한 다양하고 번거롭고 때로는 중복되는 계획 시스템도 잘못입니다. 이러한 역학은 터빈 제조업체가 더 많은 바람을 포착할 수 있는 더 큰 터빈을 출시하기 위해 많은 투자를 한 것처럼 이익 마진에 압력을 가했습니다. 오늘날 평균적인 풍력 터빈은 1990년대 초반에 건설된 터빈보다 거의 3배 더 높고 2.5~3MW 범위의 더 많은 전력을 생산합니다. 이는 1990년대 초반에 건설된 터빈의 경우 1MW 미만과 비교됩니다.

이러한 더 강력한 기계는 풍력으로부터 전기 비용을 낮추는 데 도움이 되었지만, 제조업체가 도입하는 데는 비용이 많이 들었습니다. "위험은 공급업체가 가동되지 않을 것이고, 그러면 글로벌 수요를 충족시키기 위해 공급 측면에서 부족할 것입니다." 세계 최대의 해상 풍력 발전소 개발업체인 Ørsted A/S의 최고 상업 책임자인 Martin Neubert가 Bloomberg 보고서에서 말했습니다.

환경적 장애물

한편, 풍력 발전을 확대하는 데 대한 환경적 장애물은 여전히 상당합니다. 추정치는 다양하지만 미국에서만 매년 수십만 마리의 새가 풍력 터빈에 의해 죽는 것으로 생각됩니다. 이 수치는 풍력 발전 사용이 전 세계적으로 확대됨에 따라 증가할 것으로 예상됩니다.

"바람 소음"에도 문제가 있습니다. 이 소음은 주로 최대 250km/h의 속도로 공기를 가르는 블레이드 팁 때문입니다. 그리고 시각적 오염의 영향이 있습니다. 잠재적으로 수백 개의 돛대가 풍경을 망칩니다. 일부 프랑스 마을에서 European Industry Review 보고서는 일부 주민들이 "풍력 터빈에 둘러싸여 있고, 때로는 한 마을 주변에 최대 200개의 돛대가 보인다"고 고백했다고 언급했습니다.

풍력 터빈의 탄소 발자국과 관련된 문제도 있습니다. 풍력 터빈의 CO2 배출량은 핵 발전 보다 낮지만 , 풍력 발전 배출량은 수력 발전과 같은 다른 형태의 재생 에너지보다 높습니다.

리뷰에 따르면, 풍력 발전이 환경에 미치는 영향의 대부분은 "선행 부하"이며 필요한 모든 원자재 추출을 포함한 풍력 터빈의 실제 건설과 관련이 있습니다. 해당 조립에는 콘크리트, 구리, 알루미늄 및 기타 복합 재료가 필요하지만 전자 부품(로터용)과 10% 미만의 경우 특정 유형의 자석에 대한 희귀 금속도 필요합니다. Forbes에서 인용한 National Renewable Energy Laboratory, Vestas, Siemens Gamesa Renewable Energy 및 Bernstein의 합산 추정치에 따르면 풍력 터빈은 생성된 전기 킬로와트시당 평균 11그램의 CO2를 배출합니다.

수명이 다한 풍력 터빈은 20~30년 사용한 후 해체됩니다. 날개를 구성하는 복합 재료를 재활용하고 로터에서 금속을 회수하는 과정은 유망하지만 아직 초기 단계에 있습니다. 이러한 문제로 인해 유럽 내에서 풍력 발전, 특히 육상 풍력 발전의 미래 실행 가능성에 대한 논쟁이 촉발되었습니다.

수익성에 대한 의문

하지만 이러한 모든 고려 사항 위에는 수익성이라는 가장 중요한 문제가 있습니다. 컨설팅 회사인 Wood Mackenzie에 따르면, 서구의 터빈 제조업체는 현재 최종 이익을 늘리기 위해 구조조정을 하고 있습니다. 앞으로는 더 적은 시장에서 더 적은 프로젝트를 놓고 경쟁하고, 가격을 인상하고, 제품 라인업을 간소화하고, 제조 비용을 절감할 것입니다. Wood Mackenzie의 육상 풍력 터빈 글로벌 책임자인 Aaron Barr는 "탈탄소화 목표를 달성하려면 이러한 이익 그림 중 일부가 반드시 반전되어야 합니다."라고 말했습니다.

2010년대 중반에 정부가 재생 에너지 개발자에 대한 입찰을 보다 경쟁력 있게 만들기 위해 관대한 보조금을 철회하기 시작했을 때, 서방 터빈 제조업체는 압박을 느끼기 시작했습니다. 이를 통해 중국 제조업체는 Xinjiang Goldwind Science & Technology Co., Envision Group, Ming Yang Smart Energy Group Ltd.와 같은 회사가 틈새에 발을 들여놓으면서 풍력 시장의 기회를 활용할 수 있었습니다. 2021년 8월, 제조업체인 Ming Yang은 16메가와트 기계를 공개하면서 이전에 15메가와트의 세계 최대 터빈을 생산했던 Vestas를 추월했습니다. 2024년 분사를 준비하면서 GE의 에너지 관련 사업을 이끌 Scott Strazik은 더 크고 강력한 기계의 빠른 유입으로 터빈 제조업체와 공급망이 어려움을 겪고 있다고 말했습니다.

해상 풍력 - 해결책인가?

육상 풍력 발전이 직면한 어려움 중 일부에도 불구하고 해상 풍력은 이미 여러 유럽 국가에서 발전하고 있으며, 다음 세계적 경계가 될 가능성이 큽니다. 5월에 열린 유럽 해상 풍력 정상회담에서 Ørsted의 CEO인 Mads Nipper는 대표들에게 "해상 풍력은 유럽의 에너지 독립을 확보하고 기후 변화에 맞서는 데 초석이 될 것입니다. ... 2050년까지 300GW 해상 풍력 터빈을 가동한다는 EU의 야망에 따라 미래의 과제는 비용이 아니라 대규모 가변 에너지를 전력 시스템에 통합하는 방법과 구축이 자연과 조화를 이루도록 하는 방법입니다."라고 말했습니다.

©WINDExchange

미국에서도 여러 연방 임대 계약으로 해상 풍력에 광대한 해양 면적이 개방되면서 희망이 다시 생겼습니다. 부유 터빈을 포함한 기술적 진보로 인해 인구가 많은 해안 지역에서 더 멀리 떨어진 더 깊은 바닷물에 풍력 발전소를 배치할 수 있게 되었습니다. 프로젝트 비용이 훨씬 낮아지면서 해상 풍력 발전은 다른 발전원과 현실적인 경쟁자가 되었습니다. 이러한 개선된 비용 프로필은 해상 변형이기는 하지만 더 많은 풍력 발전으로 이어져 마침내 풍력 발전이 에너지 믹스에서 더 높은 비례적 잠재력을 충족할 수 있게 되었습니다.

해상 풍력 터빈의 과제

부표를 사용하는 등 풍력 발전소의 간섭을 완화하기 위한 실용적인 옵션을 추구할 것을 권고합니다.부표를 사용하는 등 풍력 발전소의 간섭을 완화하기 위한 실용적인 옵션을 추구할 것을 권고합니다.해상 풍력 발전소의 잠재적인 문제는 선박과 소형 선박이 충돌을 피하기 위해 사용하는 항해 레이더를 방해할 수 있다는 것입니다. 이는 안전한 해상 항해에 도전이 될 것입니다. 미국 국립 과학, 공학, 의학 아카데미의 새로운 보고서에 따르면, 해운 커뮤니티는 이미 이러한 문제에 대한 우려를 표명했습니다. 이 보고서는 해양 에너지 관리국과 기타 관련 기관이 강화된 훈련을 시행하고 참조 부표를 사용하는 등 풍력 발전소의 간섭을 완화하기 위한 실용적인 옵션을 추구할 것을 권고합니다.

*Nnamdi Anyadike is an industry journalist specializing in metals, oil, gas, and renewable energy for over thirty-five years.