2025년의 극저온 에너지 저장 시스템: 전력망 복원력 변환 및 새로운 가치 흐름 개방. 고급 극저온 기술이 에너지 저장의 다음 시대를 어떻게 형성하고 있는지 탐구합니다.
- 요약 및 주요 발견
- 시장 규모, 성장률 및 2025-2029년 예측
- 기술 개요: 극저온 에너지 저장 원리
- 주요 업체 및 산업 이니셔티브 (예: Highview Power, Sumitomo Electric)
- 배포 사례 연구 및 글로벌 프로젝트 파이프라인
- 비용 동향, 효율성 및 성능 기준
- 정책, 규제 및 전력망 통합 환경
- 다른 장기 저장 기술에 대한 경쟁적 위치
- 혁신 파이프라인: R&D, 특허 및 차세대 솔루션
- 미래 전망: 기회, 도전 과제 및 전략적 권장 사항
- 출처 및 참고 문헌
요약 및 주요 발견
극저온 에너지 저장 시스템(CESS)은 공기 또는 기타 가스를 극저온에서 액화하여 대규모, 장기 에너지 저장을 제공함으로써 저탄소 에너지 시스템으로의 글로벌 전환에서 중추적인 기술로 부상하고 있습니다. 2025년까지 이 부문은 간헐적인 재생 가능 발전을 균형 있게 유지하고 전력망 복원력을 강화할 필요에 의해 가속화된 상업화를 경험하고 있습니다.
영국과 중국의 주요 프로젝트 및 배포가 업계의 기준을 설정하고 있습니다. 영국에 본사를 둔 선구자인 Highview Power는 맨체스터 근처에 세계 최초의 상업 규모 액체 공기 에너지 저장(LAES) 플랜트를 50 MW/250 MWh의 용량으로 가동했습니다. 이 회사는 카링턴에 300 MWh 시설을 포함한 추가 프로젝트를 추진하고 있으며, 향후 몇 년 내에 다중 GWh 설치 계획을 발표했습니다. Highview Power의 기술은 전력망 규모 저장의 템플릿으로 주목받고 있으며, 이 회사는 유틸리티 및 전력망 운영자와 협력하여 LAES를 국가 에너지 전략에 통합하고 있습니다.
중국에서는 중국 에너지 투자 공사(China Energy)가 장쑤성에서 100 MW/400 MWh의 극저온 에너지 저장 시범 프로젝트를 시작했으며, 이는 세계에서 가장 큰 프로젝트 중 하나입니다. 이 프로젝트는 중국의 야심찬 재생 가능 에너지 목표 및 전력망 현대화 노력을 지원하기 위해 장기 저장 솔루션을 배포하려는 더 큰 추진의 일환입니다.
이 기술의 매력은 확장성, 풍부한 자원의 사용, 에너지 저장뿐만 아니라 주파수 조정 및 예비 전력과 같은 부가적인 전력망 서비스 제공 능력에 있습니다. 배터리 기반 시스템과 달리 CESS는 공급망 우려와 지속 가능성 목표가 점점 더 중요해짐에 따라 중요한 광물에 의존하지 않습니다.
에너지 저장 협회 및 국제 에너지 기구와 같은 산업 단체는 극저온 저장이 재생 가능 에너지 침투가 증가함에 따라 넷 제로 목표를 달성하기 위한 주요 촉진제로 인식하고 있습니다. 향후 몇 년 동안 상업적 배포가 빠르게 확대될 것으로 예상되며, 유럽, 아시아 및 북미 전역에서 수백 MWh 규모의 프로젝트가 계획 또는 건설 단계에 있습니다.
주요 발견은 2025년 이후 극저온 에너지 저장이 시범 운영에서 상업적 실행 가능성으로 전환되고 있으며, 제조 규모가 확대되고 공급망이 성숙함에 따라 비용 절감이 예상된다는 것입니다. 이 부문은 정책 인센티브, 전력망 탈탄소화 의무 및 신뢰할 수 있는 장기 저장 솔루션에 대한 긴급한 필요에 의해 상당한 성장을 할 준비가 되어 있습니다.
시장 규모, 성장률 및 2025-2029년 예측
극저온 에너지 저장(CES) 시스템은 공기 또는 질소와 같은 가스를 극저온에서 액화하여 에너지를 저장하는 방법으로, 대규모 장기 에너지 저장 솔루션으로서의 모멘텀을 얻고 있습니다. 2025년까지 글로벌 CES 시장은 초기 상업화 단계에 있지만, 재생 가능 에너지 통합 증가, 전력망 유연성 필요성 및 탈탄소화 목표에 의해 상당한 성장을 할 준비가 되어 있습니다.
2025년까지 극저온 에너지 저장 시장 규모는 전 세계적으로 수백 메가와트에 이를 것으로 예상되며, 총 설치 용량은 500 MWh에 근접할 것입니다. 영국은 여러 시범 및 상업 규모 프로젝트가 있는 주목할 만한 초기 채택국으로, Highview Power가 개발한 250 MWh 카링턴 시설이 포함됩니다. Highview Power는 스페인 및 미국에서 추가 프로젝트를 발표하며, 2020년대 후반까지 여러 기가와트시의 저장 용량을 배포할 계획입니다.
2025년 이후 이 부문은 급격한 성장률을 보일 것으로 예상되며, 2029년까지 연평균 성장률(CAGR)은 30-40% 범위에 이를 것으로 전망됩니다. 이 확장은 영국, 미국 및 유럽 일부와 같은 주요 시장에서 장기 에너지 저장에 대한 정책 지원이 증가함에 따라 뒷받침되고 있습니다. 예를 들어, 영국 정부는 비즈니스, 에너지 및 산업 전략부를 통해 CES 시범 프로젝트에 대한 자금을 지원하고 있으며, 이 기술이 전력망 안정성과 재생 가능 에너지 통합을 지원할 수 있는 잠재력을 인식하고 있습니다.
Siemens Energy와 같은 다른 여러 회사가 CES 시장에 진입하고 있으며, 이 회사는 극저온 및 관련 열 저장 솔루션을 탐색하고 있습니다. Air Products는 극저온 공정에 대한 전문성을 가진 글로벌 산업 가스 공급업체입니다. 이들 기업은 엔지니어링 역량과 글로벌 범위를 활용하여 CES 배포를 확대하는 역할을 할 것으로 기대됩니다.
2029년을 바라보면, 업계 예측에 따르면 글로벌 CES 설치 용량이 2-3 GWh를 초과할 수 있으며, 상업적 배포가 시범 프로젝트를 넘어 유틸리티 규모 설치로 확대될 것으로 보입니다. 이 기술은 8-12시간 이상의 저장 기간을 제공할 수 있어 리튬 이온 배터리 및 양수 수력과 함께 장기 저장 부문에서 강력한 경쟁자로 자리 잡고 있습니다. 비용이 감소하고 프로젝트 경험이 증가함에 따라 CES는 특히 높은 재생 가능 침투율과 전력망 유연성 필요성이 있는 지역에서 에너지 저장 시장의 점유율을 점점 더 확대할 것으로 예상됩니다.
기술 개요: 극저온 에너지 저장 원리
극저온 에너지 저장 시스템(CESS)은 특히 전력망이 간헐적인 재생 가능 에너지의 비율을 높이는 과정에서 대규모 장기 에너지 저장을 위한 유망한 솔루션으로 부상하고 있습니다. CESS의 핵심 원리는 잉여 전기를 사용하여 대기 중의 가스를 액화하는 것입니다. 가장 일반적으로 공기를 극저온(영하 150도 이하)에서 액화합니다. 이 액체 공기는 저압의 단열 탱크에 저장됩니다. 전력 수요가 증가하면 저장된 액체 공기가 증발하여 터빈을 통해 확장되며, 기체 상태로 돌아가면서 전기를 생성합니다. 이 과정은 열역학적이며 액체와 기체 공기 간의 상당한 에너지 밀도 차이에 의존합니다.
이 기술은 기본적으로 세 가지 단계로 구성됩니다: 충전(액화), 저장 및 방전(전력 회수). 충전 과정에서 전기 에너지는 공기를 냉각하고 압축하여 액화할 때까지 산업 규모의 냉장 장치를 구동합니다. 액체 공기는 진공 단열 용기에 저장되며, 최소한의 증발 손실로 극저온 상태를 오랫동안 유지할 수 있습니다. 에너지가 필요할 때 액체 공기는 고압으로 펌프질되고, 주변 또는 폐열을 이용하여 증발되어 터빈을 통해 전기를 생성합니다. 현재 시스템의 왕복 효율성은 일반적으로 50%에서 60% 사이이며, 폐열 또는 냉각원과의 통합을 통해 개선을 목표로 하는 연구가 진행되고 있습니다.
2025년 현재, CESS의 가장 진보된 상업적 배포는 대규모 액체 공기 에너지 저장(LAES) 플랜트를 개척한 영국의 Highview Power가 주도하고 있습니다. Highview Power의 기술은 모듈화 및 확장 가능하며, 개별 플랜트는 50 MW/250 MWh 이상으로 설계되어 전력망 규모의 응용에 적합합니다. 맨체스터 근처 카링턴에 위치한 그들의 주요 프로젝트는 세계에서 가장 큰 운영 중인 LAES 시설 중 하나로, 에너지 저장뿐만 아니라 주파수 조정 및 예비 용량과 같은 전력망 서비스를 제공합니다.
기타 주요 산업 참가자로는 Siemens Energy가 있으며, 이 회사는 산업 프로세스와의 극저온 저장 통합을 탐색하고 있습니다. Air Products는 산업 가스 및 극저온 기술의 글로벌 리더로, 액화 및 저장 시스템을 위한 주요 구성 요소 및 전문 지식을 제공합니다. 이러한 기업들은 유틸리티 및 전력망 운영자와 협력하여 대규모에서 CESS의 실행 가능성을 입증하고 있습니다.
앞으로 극저온 에너지 저장의 전망은 긍정적이며, 향후 몇 년 동안 유럽, 북미 및 아시아 전역에서 여러 새로운 프로젝트가 발표될 것으로 예상됩니다. 이 기술은 여러 시간에서 며칠까지의 장기 저장을 제공할 수 있으며, 풍부하고 무독성 재료를 사용하고 기존 산업 인프라와 호환성이 있어 탈탄소화되고 복원력 있는 전력 시스템을 위한 중요한 촉진제로 자리 잡고 있습니다. 공정 통합 및 효율성의 지속적인 발전은 CESS의 경쟁력을 더욱 강화할 것으로 예상됩니다.
주요 업체 및 산업 이니셔티브 (예: Highview Power, Sumitomo Electric)
극저온 에너지 저장(CES) 시스템은 공기 또는 기타 가스를 극저온에서 액화하여 에너지를 저장함으로써 대규모 장기 에너지 저장 솔루션으로서의 모멘텀을 얻고 있습니다. 2025년까지 여러 주요 업체가 상업적 배포를 추진하고 프로젝트를 확대하고 있으며, 전력망 안정성, 재생 가능 에너지 통합 및 탈탄소화에 중점을 두고 있습니다.
이 부문의 선두 기업은 영국에 본사를 둔 Highview Power입니다. Highview Power는 액체 공기 에너지 저장(LAES) 기술의 개발 및 상업화를 선도하고 있습니다. 2024년, 이 회사는 맨체스터 근처 카링턴에 50 MW/250 MWh CRYOBattery™ 시설 건설을 시작하였으며, 이는 세계에서 가장 큰 운영 중인 극저온 에너지 저장 플랜트 중 하나가 될 것입니다. Highview Power는 영국 및 국제적으로 기가와트 규모의 프로젝트로 확대할 계획을 발표하였으며, 미국, 스페인 및 호주 시장을 목표로 하고 있습니다. 이 회사의 기술은 장기 저장(몇 시간에서 며칠까지)에 적합하여 간헐적인 재생 가능 발전의 균형을 맞추고 전력망 서비스를 제공하는 데 적합합니다.
일본에서는 Sumitomo Electric Industries, Ltd.가 고급 재료 및 전력 시스템에 대한 전문성을 활용하여 극저온 에너지 저장 솔루션을 적극 개발하고 있습니다. Sumitomo Electric은 유틸리티 및 연구 기관과 협력하여 CES와 재생 가능 에너지 소스의 통합을 입증하고 있으며, 전력망 신뢰성 및 에너지 전환 문제를 해결하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이 회사의 이니셔티브는 2050년까지 탄소 중립을 달성하기 위한 일본의 더 넓은 전략의 일환이며, 향후 몇 년 동안 파일럿 프로젝트가 확대될 것으로 예상됩니다.
기타 주요 산업 참가자로는 Siemens Energy가 있으며, 이 회사는 전력망 규모의 에너지 저장 기술 포트폴리오의 일환으로 극저온 저장을 탐색하고 있습니다. Siemens Energy는 유럽 및 북미에서 CES의 상업적 실행 가능성을 평가하기 위한 파트너십 및 타당성 연구에 참여하고 있으며, 피크 절감, 주파수 조정 및 백업 전력과 같은 응용 프로그램에 중점을 두고 있습니다.
산업 이니셔티브는 또한 영국의 에너지 네트워크 협회와 같은 조직의 지원을 받고 있으며, 이들은 이해관계자와 협력하여 극저온 시스템을 포함한 장기 저장 기술의 통합을 촉진하고 있습니다. 이러한 노력은 특히 야심찬 재생 가능 에너지 목표가 있는 지역에서 정부 자금 지원 및 규제 지원에 의해 보완되고 있습니다.
앞으로 2025년 이후 극저온 에너지 저장 시스템의 전망은 유망하며, 주요 업체들이 상업화를 가속화하고 프로젝트 파이프라인을 확장하며 전략적 파트너십을 형성하고 있습니다. 장기 저장에 대한 수요가 증가함에 따라 CES는 전 세계적으로 신뢰할 수 있는 저탄소 전력 시스템을 가능하게 하는 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.
배포 사례 연구 및 글로벌 프로젝트 파이프라인
극저온 에너지 저장(CES) 시스템은 공기 또는 기타 가스를 극저온에서 액화하여 에너지를 저장함으로써 대규모 장기 에너지 저장 솔루션으로서의 모멘텀을 얻고 있습니다. 2025년까지 여러 고프로파일 배포와 증가하는 글로벌 프로젝트 파이프라인이 기술의 시범 운영에서 상업적 응용으로의 전환을 강조하고 있습니다.
이 부문의 이정표 프로젝트는 Highview Power가 개발한 영국 맨체스터 근처 카링턴에 위치한 250 MWh CRYOBattery™ 플랜트입니다. 2024년에 가동된 이 시설은 현재 세계에서 가장 큰 운영 중인 액체 공기 에너지 저장(LAES) 플랜트로, 영국의 국가 전력망에 전력 균형, 예비 및 주파수 응답 서비스를 제공합니다. 이 프로젝트의 성공은 CES에 대한 추가 관심을 촉발했으며, Highview Power는 전력망 규모 및 산업 응용을 목표로 하는 2.5 GWh 규모의 추가 프로젝트를 발표했습니다.
미국에서는 Highview Power가 테네시 밸리 공사(TVA)와 파트너십을 맺고 동남부 미국에서 CES 기술 배포를 탐색하고 있으며, TVA의 탈탄소화 및 전력망 신뢰성 목표를 지원하는 것을 목표로 하고 있습니다. 2023년에 발표된 이 협력은 2026년까지 파일럿 프로젝트 및 잠재적으로 더 큰 상업적 설치로 이어질 것으로 예상됩니다.
다른 곳에서는 Siemens Energy가 산업 가스 처리 및 전력 시스템에 대한 전문성을 활용하여 극저온 저장 이니셔티브를 발전시키고 있습니다. 이 회사는 독일 및 EU에서 CES와 재생 가능 에너지 및 수소 생산 통합에 중점을 두고 연구 컨소시엄 및 파일럿 프로젝트에 참여하고 있습니다.
중국에서는 국유 기업인 국가 전력 투자 공사(SPIC)가 전력망 규모 저장을 위해 CES를 적극 평가하고 있으며, 재생 가능 에너지가 높은 지역에서 파일럿 프로젝트가 진행 중입니다. 이러한 이니셔티브는 에너지 저장 혁신 및 전력망 현대화를 촉진하는 국가 정책에 의해 지원되고 있습니다.
앞으로 글로벌 CES 프로젝트 파이프라인은 2025년 이후 빠르게 확장될 것으로 예상되며, 가변 재생 가능 에너지를 보완하기 위한 장기 저장의 필요성에 의해 추진되고 있습니다. 산업 분석가들은 CES 배포가 파일럿 규모를 넘어 유럽, 북미 및 아시아에서 수백 MWh 및 GWh 규모의 프로젝트가 개발되고 있을 것으로 예상합니다. 이 부문의 성장은 정부 자금 지원, 규제 인센티브 및 주요 유틸리티 및 산업 플레이어의 참여 증가에 의해 더욱 지원받고 있습니다.
비용 동향, 효율성 및 성능 기준
극저온 에너지 저장 시스템(CESS), 특히 액체 공기 에너지 저장(LAES)은 대규모 장기 에너지 저장 솔루션으로서의 모멘텀을 얻고 있습니다. 2025년까지 이 부문은 지속적인 비용 절감, 점진적인 효율성 개선 및 상업적 규모 기준의 출현이 특징입니다.
극저온 에너지 저장의 자본 비용은 역사적으로 리튬 이온 배터리보다 높았지만, 최근 프로젝트들은 하향 추세를 나타내고 있습니다. 예를 들어, LAES 플랜트의 주요 개발자이자 운영자인 Highview Power는 최신 상업 프로젝트에서 대규모 설치의 경우 kWh당 500-800달러의 자본 비용을 목표로 하고 있다고 보고했습니다. 이는 종종 kWh당 1,000달러를 초과했던 초기 파일럿 프로젝트에 비해 주목할 만한 감소입니다. 비용 개선은 모듈화 플랜트 설계, 규모의 경제 및 열 통합 및 공기 액화 기술의 발전에 기인합니다.
효율성은 CESS의 주요 도전 과제로 남아 있습니다. 상업 LAES 시스템의 왕복 효율성은 일반적으로 50%에서 60% 사이이며, 이는 폐열 및 냉각 회수 통합에 따라 달라집니다. Highview Power의 최신 플랜트인 영국 카링턴 프로젝트는 산업 폐열 흐름 및 고급 열 관리 기술을 활용하여 이 범위의 상단에서 효율성을 달성하도록 설계되었습니다. 이는 리튬 이온 배터리의 80-90% 왕복 효율성보다 낮지만, CESS가 전력망 규모에서 수 시간에서 며칠까지 저장을 제공할 수 있는 능력은 재생 가능 에너지 통합 및 전력망 안정성에 중요한 이점입니다.
상업적 규모 프로젝트가 온라인으로 진행됨에 따라 성능 기준이 설정되고 있습니다. 예를 들어, 카링턴 LAES 시설은 50 MW/250 MWh 용량으로 설계되었으며, 예상 운영 수명은 30년을 초과하고 시간이 지남에 따라 성능 저하가 최소화됩니다. 이 긴 자산 수명과 풍부하고 무독성 재료(주로 공기와 강철)의 사용은 유리한 생애 주기 비용 및 지속 가능성 프로필에 기여합니다.
앞으로 몇 년 동안 Highview Power 및 Siemens Energy와 같은 산업 플레이어는 더 큰 배포 및 기술 최적화를 통해 비용을 더욱 낮출 것으로 예상됩니다. 이 부문은 또한 장기 저장을 위한 화학 배터리의 대안을 찾고 있는 유틸리티 및 전력망 운영자들의 관심을 받고 있습니다. 더 많은 프로젝트가 상업 운영에 도달함에 따라 실제 성능 데이터는 비용 및 효율성 기대치를 정제하여 극저온 에너지 저장 시스템의 광범위한 채택을 지원할 것입니다.
정책, 규제 및 전력망 통합 환경
극저온 에너지 저장 시스템(CESS), 특히 액체 공기 에너지 저장(LAES) 기반 시스템은 대규모 장기 에너지 저장 가능성으로 인해 글로벌 에너지 전환에서 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다. 2025년까지 정책 및 규제 환경은 이러한 기술의 배치를 촉진하고 가속화하기 위해 진화하고 있으며, 전력망 통합, 시장 참여 및 탈탄소화 목표에 중점을 두고 있습니다.
유럽 연합에서 정책 프레임워크는 유럽 위원회의 Fit for 55 패키지 및 Clean Energy for All Europeans 패키지에 의해 형성되며, 유연하고 저탄소 에너지 저장 솔루션의 필요성을 강조합니다. 극저온 저장은 주파수 조정, 예비 용량 및 재생 가능 에너지의 시간 이동과 같은 전력망 서비스를 제공하는 유망한 기술로 인식되고 있습니다. EU의 혁신 기금 및 Horizon Europe 프로그램은 시범 프로젝트에 대한 자금을 지원하고 있으며, 여러 회원국이 비배터리 저장 기술의 참여를 촉진하기 위해 전력망 코드를 업데이트하고 있습니다.
영국은 CESS 배포의 최전선에 있으며, 에너지 안보 및 넷 제로 부서의 지원 정책이 있습니다. 영국 정부의 차액 계약(CfD) 제도와 용량 시장은 장기 저장을 포함하도록 조정되고 있으며, Highview Power와 같은 극저온 저장의 선도 기업들이 수익원을 확보할 수 있도록 하고 있습니다. 맨체스터 근처 카링턴의 Highview Power 프로젝트는 2025년 운영을 목표로 하며, 50 MW/250 MWh의 저장 및 전력망 서비스를 제공하도록 설계되었습니다. 영국의 국가 전력망 ESO는 이러한 자산을 균형 및 보조 서비스 시장에 통합하기 위해 노력하고 있습니다.
미국에서는 에너지부(DOE)가 2030년까지 전력망 규모 저장 비용을 90% 줄이는 것을 목표로 하는 Long Duration Storage Shot 이니셔티브를 시작했습니다. 극저온 저장은 연방 자금 지원 및 시범 지원의 대상이며, 연방 에너지 규제 위원회(FERC)는 모든 저장 기술에 대한 공정한 접근을 보장하기 위해 시장 규칙을 검토하고 있습니다. 캘리포니아 및 뉴욕과 같은 주에서는 CESS를 포함한 장기 저장을 수용하기 위해 자원 적합성 및 연결 규칙을 업데이트하고 있습니다.
전력망 통합은 기술적 및 규제적 도전 과제로 남아 있으며, 극저온 시스템은 배터리와 비교하여 고유한 운영 특성을 가지고 있습니다. 업계 단체인 미국 에너지 저장 협회 및 ENTSO-E (유럽 전력망 운영자 네트워크)는 연결 요구 사항 및 시장 참여 규칙의 표준화를 위한 지침 및 옹호를 제공하고 있습니다.
앞으로 몇 년 동안 극저온 저장의 역할을 인식하는 정책 정제가 더욱 이루어질 것으로 예상되며, 재생 가능 에너지 통합, 전력망 신뢰성 및 탈탄소화를 지원하는 데 있어 극저온 저장의 중요성이 증가할 것입니다. 규제 프레임워크가 성숙해지고 더 많은 시범 프로젝트가 기술의 가치를 입증함에 따라 CESS는 글로벌 에너지 저장 환경의 핵심 요소가 될 준비가 되어 있습니다.
다른 장기 저장 기술에 대한 경쟁적 위치
극저온 에너지 저장 시스템(CESS), 또는 액체 공기 에너지 저장(LAES)으로 알려진 이 시스템은 전력망 운영자와 유틸리티가 증가하는 가변 재생 가능 에너지를 균형 있게 유지하기 위해 확장 가능하고 유연하며 저탄소 옵션을 찾으면서 장기 에너지 저장(LDES) 분야에서 경쟁 솔루션으로 자리잡고 있습니다. 2025년까지 CESS는 양수 수력 저장(PHS), 흐름 배터리 및 압축 공기 에너지 저장(CAES)과 같은 다른 LDES 기술과 나란히 위치하고 있으며, 각각 고유한 장점과 한계를 가지고 있습니다.
극저온 시스템의 주요 차별화 요소는 PHS 또는 CAES의 지리적 제약 없이 전력망 규모에서 수 시간에서 수일까지 저장할 수 있는 능력입니다. PHS는 특정 지형적 특성을 요구하고, CAES는 적절한 지하 동굴에 의존하는 반면, CESS는 수요 중심이나 재생 가능 발전 사이트 근처에 유연하게 설치할 수 있습니다. 이 유연성은 Highview Power의 프로젝트에서 잘 나타나며, 이 회사는 영국과 국제적으로 여러 대규모 LAES 플랜트를 가동 및 개발하고 있습니다. 그들의 50 MW/250 MWh CRYOBattery™ 프로젝트는 세계에서 가장 큰 비수력 LDES 시설 중 하나로, 상업적 실행 가능성과 확장성을 보여주고 있습니다.
효율성 측면에서 CESS는 일반적으로 50-60%의 왕복 효율성을 달성하며, 이는 리튬 이온 배터리(80-90%)보다 낮지만, CAES와 비교할 때 최적화된 폐열 및 냉각 통합이 이루어질 경우 유사하거나 더 나은 성능을 보입니다. 또한 이 기술은 긴 자산 수명(20-40년), 비가연성 재료 및 중요한 광물 의존성이 없다는 특징이 있으며, 이는 리튬 이온 및 일부 흐름 배터리 화학과 관련된 공급망 및 안전 문제와 대조됩니다. 게다가 CESS는 주파수 조정, 예비 전력 및 블랙 스타트 기능을 포함한 다양한 전력망 서비스를 제공할 수 있어 가치 제안을 강화합니다.
비용 경쟁력은 CESS 개발자에게 중요한 초점입니다. 현재 자본 비용은 성숙한 PHS보다 높지만, 제조 규모가 확대되고 공급망이 성숙함에 따라 하락할 것으로 예상됩니다. Highview Power 및 기타 산업 플레이어는 2020년대 후반까지 8-10시간 이상의 저장 기간에 대해 리튬 이온과 경쟁하거나 그보다 낮은 수준의 저장 비용을 목표로 하고 있습니다. CESS의 모듈화 및 설치 유연성은 PHS 가능성이 제한된 시장 및 높은 재생 가능 침투율을 가진 시장에서의 채택을 촉진할 것으로 기대됩니다.
앞으로 극저온 에너지 저장의 경쟁적 위치는 지속적인 비용 절감, 성공적인 대규모 배포 및 지원 정책 프레임워크에 따라 달라질 것입니다. 전력망 탈탄소화가 가속화됨에 따라 CESS는 다른 기술이 제한되는 지역에서 글로벌 LDES 믹스에서 중요한 역할을 할 준비가 되어 있습니다.
혁신 파이프라인: R&D, 특허 및 차세대 솔루션
극저온 에너지 저장(CES) 시스템, 특히 액체 공기 에너지 저장(LAES) 기반 시스템은 대규모 장기 에너지 저장을 위한 유망한 솔루션으로서의 모멘텀을 얻고 있습니다. 2025년까지 이 부문의 혁신 파이프라인은 효율성, 확장성 및 재생 가능 에너지 소스와의 통합 개선을 목표로 하는 상당한 R&D 투자, 특허 활동 및 차세대 솔루션의 출현으로 특징지어집니다.
이 분야의 선두주자인 Highview Power는 LAES 기술 상업화의 최전선에 있습니다. 이 회사의 특허 프로세스는 공기를 저온에서 액화하고, 단열 탱크에 저장한 후 필요할 때 터빈을 구동하여 전기를 생성하기 위해 재기화하는 데 중점을 두고 있습니다. Highview Power의 R&D 노력은 현재 왕복 효율성 향상, 자본 비용 절감 및 CES와 전력망 서비스 및 산업 폐열 회수 통합을 목표로 하고 있습니다. 그들의 50 MW/250 MWh CRYOBattery™ 플랜트는 2023년부터 운영 중이며, 차세대 시스템 개선 및 디지털 제어를 위한 시험대 역할을 하고 있습니다.
극저온 저장에 대한 특허 활동은 고급 열교환기, 새로운 단열 재료 및 다른 저장 기술과의 하이브리드화 등을 포함하여 활발합니다. Siemens Energy 및 Air Products and Chemicals, Inc.는 극저온 공정 공학 및 산업 가스 처리에 대한 지식 재산 포트폴리오로 주목받고 있으며, 이는 전력망 규모의 에너지 저장 응용을 위해 조정되고 있습니다. 이들 기업은 극저온 분야에서 수십 년의 전문성을 활용하여 모듈화되고 확장 가능한 저장 장치를 개발하고 관련 열역학적 사이클을 최적화하고 있습니다.
혁신 파이프라인에는 협력 R&D 프로젝트도 포함됩니다. 예를 들어, 영국의 National Grid는 기술 제공업체와 협력하여 CES의 전력망 통합 잠재력을 평가하고 있으며, 신속한 응답 및 보조 서비스에 중점을 두고 있습니다. 한편, 미국 에너지부의 이니셔티브는 극저온 탱크를 위한 고급 재료 연구 및 CES의 마이크로그리드 및 원거리 지역에서의 사용을 지원하고 있습니다.
앞으로 몇 년 동안 이 부문은 유럽, 북미 및 아시아에서 더 크고 효율적인 CES 플랜트의 배치를 볼 것으로 예상됩니다. 초점은 저장 기간(8-12시간 이상)을 늘리고 시스템 유연성을 개선하며 생애 주기 배출량을 줄이는 것입니다. 재생 가능 침투가 증가함에 따라 CES는 전력망 균형 및 탈탄소화 전략에서 중요한 역할을 할 것으로 예상되며, 지속적인 R&D 및 특허 활동이 기술 발전의 지속적인 흐름을 보장할 것입니다.
미래 전망: 기회, 도전 과제 및 전략적 권장 사항
극저온 에너지 저장(CES) 시스템, 특히 액체 공기 에너지 저장(LAES) 기반 시스템은 2025년 및 이후 몇 년 동안 글로벌 전력망 유연성과 탈탄소화를 위한 추진력에 의해 상당한 발전을 이룰 준비가 되어 있습니다. 재생 가능 에너지 침투가 증가함에 따라 대규모 장기 에너지 저장 솔루션의 필요성이 더욱 절실해지며, CES는 확장성, 설치 유연성 및 풍부한 자재 사용으로 인해 유망한 기술로 자리잡고 있습니다.
주요 산업 플레이어들이 상업적 배포를 추진하고 있습니다. 영국의 선구자인 Highview Power는 LAES 기술로 이 부문을 선도하고 있습니다. 2024년 Highview Power는 영국 카링턴에 300 MWh LAES 시설 건설을 시작했으며, 2026년 운영을 목표로 하고 있습니다. 이 프로젝트는 세계에서 가장 큰 비수력 장기 에너지 저장 플랜트 중 하나가 될 예정이며, CES의 확장성과 상업적 실행 가능성을 보여줍니다. 이 회사는 또한 유럽 및 북미에서 추가 프로젝트를 발표하며, 2020년대 후반까지 기가와트 규모의 저장 용량을 제공할 계획입니다.
주목할 만한 다른 기업으로는 Siemens Energy가 있으며, 이 회사는 산업 프로세스와의 극저온 저장 통합을 탐색하고 있습니다. Air Products는 산업 가스의 글로벌 리더로, 극저온 저장과 수소 인프라 간의 시너지를 조사하고 있습니다. 이러한 협력은 CES가 전력망 균형 및 부문 결합을 지원할 수 있는 잠재력을 강조하며, 특히 수소 및 재생 가능 에너지 시장이 확대됨에 따라 더욱 중요해질 것입니다.
CES의 단기 기회에는 주파수 조정, 피크 절감 및 백업 전력과 같은 전력망 서비스를 제공하는 것이 포함됩니다. 특히 높은 재생 가능 침투율을 가진 지역에서 그렇습니다. CES 시스템의 모듈화 및 설치 유연성은 도시 중심이나 재생 가능 발전 사이트 근처에 배치할 수 있어 전송 제약을 줄입니다. 또한, 작업 유체로서 비독성의 쉽게 구할 수 있는 공기를 사용하는 것은 일부 배터리 화학과 관련된 환경 및 안전 문제를 해결합니다.
그러나 도전 과제가 남아 있습니다. CES 시스템은 현재 리튬 이온 배터리보다 높은 자본 비용과 낮은 왕복 효율성(일반적으로 50-70%)에 직면해 있습니다. 지속적인 R&D는 효율성 개선, 비용 절감 및 폐열 및 수소와 같은 다른 에너지 벡터와의 최적 통합에 중점을 두고 있습니다. 정책 지원, 장기 저장을 위한 시장 메커니즘 및 명확한 수익원은 상업적 채택을 가속화하는 데 중요할 것입니다.
이해관계자에 대한 전략적 권장 사항에는 초기 프로젝트의 위험을 줄이기 위한 공공-민간 파트너십을 촉진하고, 시범 플랜트를 지원하며, 장기 저장의 고유한 가치를 인정하는 규제 프레임워크를 개발하는 것이 포함됩니다. 기술이 성숙해짐에 따라 CES는 2020년대 후반 및 그 이후에 신뢰할 수 있는 저탄소 전력 시스템을 가능하게 하는 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.
출처 및 참고 문헌
