신재생 이것 저것 공부하면서, 최근에 공부한 풍력발전과 관련된 개념들 정리. 전기저널에 최근 올라온 이 글에 풍력발전과 관련해 아주 알찬 내용들이 풍부해 많이 참고했다.
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해상풍력발전, 에너지 대전환 시대를 이끄는 원동력 - 전기저널
2015년 파리 협정(Paris Agreement)이 체결된 이후 세계 각국은 온실가스 감축 목표 달성을 위해 에너지 전환(Energy transition; 전기에너지 생산을 화석 및 핵발전 위주에서 재생발전원으로 바꾸는 것) 정
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(1) LCOE: 균등화발전원가
LCOE는 발전설비의 전 수명주기에 걸친 비용원가 평가 방법(총 비용 ÷ 총 발전량, 현가화). 그러니까 발전 기간 동안 발생하는 모든 비용의 현가를 가져와서, 이를 발전량으로 나눠 계산하는 것. [자료출처]
비용에는 자본비용과 연료비용, 운용비용이 다 들어간다. 그리고 이것 저것 다양한 사회적 비용 등이 들어가는데, 중요한건 자본비용이라고 생각한다. 프로젝트 차입금으로 인한 자본비용과 이자비용 또한 들어간다. 즉 금리가 높아지면 LCOE는 높아질 수 있다.
(2) 신재생에너지 보조금 제도
신재생에너지 보조금은 발전기에 보조금을 주는게 아니라, 생산한 전기나 프로젝트 단위에 보조금을 지원하는 방식이다. [자료출처] 터빈이 싸지는게 아니다.
(3) 태양광과의 비교
태양광은 최대부하 시 기여도가 높아 전력망 운영에 유리. 그러나 일몰 이후에는 전기에너지를 생산할 수 없는 치명적인 단점. 또한 태양광 발전소를 설치하는데 풍력발전소에 비교해 넓은 면적이 요구됨. 또 의외로 고온에서 효율성이 떨어진다는 단점 또한 있음. (출처: 상단의 전기저널) 가정용으로 설치하는데는 태양광이 더욱 좋아 보인다.
(4) 풍속의 등급
IEC(International Electrotechnical Commission)에서는 풍속의 등급을 평균 풍속에 따라 1등급(10m/s), 2등급(8.5m/s), 3등급(7.5m/s)으로 나누었다. 우리나라 육상의 경우 제주도는 2등급에 해당하지만 육지는 3등급에 해당한다. (출처: 상단의 전기저널) 그리고 고도가 크게 올라간다고 바람의 세기가 비례해서 세지지는 않는다고 한다.
(5) 풍력발전기의 출력
풍력발전기의 출력은 풍속의 세제곱에 비례하고 블레이드 길이의 제곱에 비례한다. 풍속이 높은 지역에 설치된 풍력발전기는 블레이드 길이가 짧음에도 높은 출력을 생산할 수 있다. 하지만 풍속이 낮은 지역에서는 블레이드 길이를 약간 증가시키면 풍속이 높은 지역과 같이 높은 출력을 얻을 수 있으며 이런 풍력발전기를 저풍속용풍력발전기라 한다. (출처: 상단의 전기저널)
(6) 풍력발전기의 출력 변동
풍력발전기의 회전체는 무거우므로 풍속의 순간적인 변동이 순간적인 풍력발전기의 출력 변동으로 이어지지 않는다. 또한, 개별적인 풍력발전기의 출력의 변동이 있으나, 다수의 풍력발전기 출력은 그 변동성이 크게 감소한다고 한다. [출처는 역시 전기저널]
(7) 풍력발전기의 크기
현재로서 가장 크고 출력이 높은 풍력발전기는 Halidad-X 12MW급 터빈이다. 크기는 블레이드가 107미터, 총 높이는 260미터에 달한다. 진짜 존나 높다. 그렇지만 또 남산타워랑 비교하면 지을만해 보이기도 한다.
조금 쓸만하다 싶은 크기의 풍력발전기는 그냥 100미터를 넘어간다고 보면 된다.
(8) 풍력발전기는 강풍에 어떻게 작동할까?
멈춘다.
news.joins.com/article/22910872
태풍 오면 풍력 발전 잘 될까… 초속 25m 넘으면 작동 멈춰
강원도 경제진흥국 정종춘 신재생에너지 담당은 "평창 대관령 등에 설치된 풍력발전기는 초속 4m 바람에 가동을 시작해 초속 25m가 넘어가면 자동으로 정지되도록 설정돼 있다"고 설명했다. 풍력
news.joins.com
좀 더 자세히 보면, 아래와 같은 글이 있다. Rated Speed라는 지점까지 바람 속도가 올라가고 나면, 더이상 발전기 출력이 증가하지 않는다. 그리고 Cut Out Speed를 넘어가는 경우, 풍력발전기는 브레이크를 걸고 작동을 멈춘다. 로터 및 날개에 지나친 부하를 막기 위해서이다.
As wind speeds increase, more electricity is generated until it reaches a limit, known as the rated speed. This is the point that the turbine produces its maximum, or rated power. As the wind speed continues to increase, the power generated by the turbine remains constant until it eventually hits a cut-out speed (varies by turbine) and shuts down to prevent unnecessary strain on the rotor.
www.energy.gov/eere/articles/how-do-wind-turbines-survive-severe-storms
How Do Wind Turbines Survive Severe Storms?
How Do Wind Turbines Survive Severe Storms?
www.energy.gov
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