크라이오허브 프로젝트, 극저온 재생 에너지 저장장치와 냉장고 결합 계획
(AI타임스=윤광제 기자) 유럽의 CryoHub(이하 크라이오허브) 프로젝트는 극저온 재생 에너지 저장장치와 냉장고를 결합할 계획을 밝혔다.
음식을 차갑게 유지하는 것은 에너지를 절약하려는 노력중 하나이며 냉장 식품창고와 공장은 엄청난 양의 에너지를 소비하고 있다. 지구 온난화의 영향으로 기후가 따뜻해지는 반면 전 세계적인 식재료 수입과 식량 소비는 지속적으로 증가함에 따라 이러한 냉각 수요 또한 지속적으로 증가할 전망이다.
유럽의 연구진과 기업들은 현재 풍력과 태양열을 저장할 수 있는 편리한 방법을 제공하면서 식품 부문의 탄소 배출을 줄일 수 있는 저온 에너지 저장 시스템을 개발하고 있다.
크라이오허브 프로젝트의 목표는 액체 공기의 저장이다. 일단 여분의 바람과 태양열 전기를 사용해 공기를 액체화하며 그 과정에서 부피가 700배 감소하는 극저온으로 얼릴 계획이다. 액체 공기는 액체 질소와 천연 가스에 사용되는 것과 유사한 절연 저압 탱크에 저장된다.
그리드에 전기가 필요할 때, 영하의 액체는 증발기로 펌핑돼 전기를 위해 터빈을 돌릴 수 있는 기체로 다시 팽창한다. 팽창하면서, 이 액체는 또한 주변 공기의 열을 흡수한다. 크라이오허브 프로젝트를 조정하고 있는 런던 사우스뱅크 대학의 냉방 및 냉동공학 교수인 주디스 에반스는 "기본적으로 음식 저장을 위한 무료 냉방을 제공할 수 있다"고 말했다.
크라이오허브는 재생 에너지 저장장치와 저탄소 냉각을 제공함으로써 최소 32%의 에너지를 재생 에너지로부터 얻고 에너지 효율을 최소 32% 향상시키는 두 가지 주요 유럽 기후 목표의 핵심에 해당한다. 이러한 목표들은 지구온난화를 1.5도 이내로 유지함으로써 위험한 기후변화를 막겠다는 EU의 약속 중 하나이다.
영국은 이미 액화공기에너지저장(LAES) 기술의 선두주자다. 런던에 본사를 둔 하이뷰 파워는 지난 여름 처음으로 LAES 시스템을 온라인에 올렸다. 맨체스터 인근에 있는 5MW 시범공장은 약 3시간 동안 5000가구에 전력을 공급할 수 있도록 설계됐다.
쉽게 혼동하기 쉬운 압축 공기 에너지 저장장치와 수력 펌프처럼, LAES는 수십 년 동안 수십만 가구에 전력을 공급할 수 있는 풍력과 태양 에너지를 충분히 저장할 수 있다. 배터리는 너무 크고 비싸서 그 정도 크기로는 사용할 수 없고, 수명 또한 제한적이다. 그러나 액체 공기는 펌핑된 수력과 압축된 공기의 면적의 일부를 차지하며 상승 변화나 큰 지하 동굴을 필요로 하지 않는다.
하이뷰파워나 크라이오허브와 같은 프로젝트들은 그러한 장점들을 활용하기를 희망한다. 그러나 LAES의 문제는 암울한 왕복 효율이다. 에반스는 "한 쪽 끝과 다른 쪽 끝의 에너지의 비율"이라고 말한다. 공기를 액화시키는 것과 팽창시키는 것은 모두 전기를 필요로 하기 때문에 효율을 떨어뜨린다. 예를 들어 하이뷰파워의 파일럿 공장은 17%의 효율성을 가지고 있다고 말한다.
하지만 효율성을 높이는 방법들이 있다.
에반스는 “그들이 전기를 사용하는 동안, 액화 과정과 팽창 과정은 또한 각각 열과 냉의 폐 에너지를 생산한다. 왕복 효율을 높이려면 이 폐 에너지의 모든 부분을 사용해야 한다"면서 "좋은 프로세스는 열 저장소에 냉난방을 저장할 수 있어야 액화 시 발생하는 열과 전기 발생 시 발생하는 냉각을 충분히 활용할 수 있다"고 말했다.
크라이오허브 컨소시엄은 LAES와 산업용 냉장고를 통합함으로써 정확히 그렇게 진행한다는 방침이다. 코디네이터는 폐열을 재활용하고 식품창고에서 폐냉기를 사용함으로써 전반적인 효율을 60~70% 목표로 하고 있다. 에반스와 동료들의 의제는 폐열을 저장할 저비용의 효과적인 재료를 찾는 것이었다. 그들은 그 일을 위해 유리 구슬을 시험하고 있다.
2020년 5개국 협력업체가 포함된 이 팀은 프랑스와 벨기에의 냉방 전문가인 프리고릭스가 소유한 벨기에 롬멜의 냉동식품창고에 100kW 규모의 시범공장을 짓기 시작했다. 에반스는 "이 첫 시범 시연의 목적은 시스템이 실현 가능하다는 것을 보여주기 위해 반드시 최고의 효율을 발휘하는 것은 아니다"라고 설명했다.
크라이오허브 연구원들은 유럽 전역의 냉장 창고를 지도화했다. 그들은 서유럽과 남유럽 국가들이 가장 많은 저온 저장 시설과 가장 큰 재생 가능 전력 점유율을 가지고 있기 때문에 LAES로부터 가장 많은 가치를 얻을 것이라는 것을 발견했다.
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