태양 에너지의 가장 큰 문제 중 하나는 요일과 계절에 따라 에너지 변화가 일정하지 않다는 것입니다. 많은 스타트업이 주간 에너지 공급을 개선하기 위해 노력하고 있습니다. 즉, 낮 동안 에너지를 절약하여 야간이나 사용량이 적은 시간대에 사용할 수 있도록 하는 것입니다.
하지만 비수기 태양 에너지 저장 문제를 다루는 사람은 거의 없습니다. 가정에서 햇볕이 잘 드는 달에 생산되는 막대한 양의 태양 에너지를 저장해 두었다가 겨울철 난방과 전력 공급에 사용할 수 있다면 어떨까요?
지금까지 이 비전은 실현되지 않았습니다. 배터리는 너무 비싸고 수명이 짧으며, 엄청나게 비싸고 비효율적이기 때문에 연소 시 온실가스를 배출하지 않는 수소는 해결책에서 제외되었습니다.
이제 노르웨이의 한 스타트업이 향후 몇 년 안에 고체 수소 솔루션을 시장에 출시할 수 있다고 밝혔습니다. 노르웨이는 추운 겨울철에도 햇빛을 유지하고 싶어 하는 나라입니다.
스타트업 포토톤사이클(Photoncycle)은 오슬로 과학단지 액셀러레이터 지하에 공간을 마련했습니다. 사무실이라기보다는 실험실처럼 보이는 이곳은 바닥에 의자만 한 구리 원통이 두꺼운 폼으로 감싸져 있습니다. 이것이 바로 혁신적인 포토톤사이클 기술입니다.
이 회사는 집에서 몇 야드 떨어진 땅에 약 3세제곱미터 크기의 더 큰 원통형 모델을 설치할 계획입니다. 이 원통에는 배터리나 액체 수소보다 저장 용량이 더 효율적인 특허받은 고체 수소 용액이 들어 있습니다.
인근 건물 옥상의 태양광 패널은 각 유닛에 저장된 에너지를 시스템에 공급합니다. 남은 에너지는 전력망에 판매됩니다.
여름에 생산된 태양열 에너지를 저장할 공간이 부족하면 생산 시간과 소비 시간 사이에 "심각한 불일치"가 발생합니다. Photoncycle의 창립자인 비욘 브란트사에그는 "이것은 재생 에너지 시스템을 제대로 작동시키는 방법에 있어서 큰 과제입니다."라고 말했습니다.
"나머지 50%는 일단 생산되면 사실상 버려지거나 감소하기 때문에 점점 더 쓸모없어집니다. 남는 에너지를 저장했다가 겨울이나 에너지가 필요할 때 사용할 수 있다면, 변화를 만들 수 있는 진정한 기회가 될 것입니다."
브란트재그는 경험이 풍부한 인프라 기업가입니다. 그의 이전 회사 두 곳은 규모가 컸는데, 조지아의 에너지 인프라 회사와 노르웨이의 재생에너지 회사인 클린 에너지 그룹이었습니다. 반면, 포토사이클은 직원 9명에 불과하며 지난 2년간 브란트재그의 사비와 스타트업 랩의 자금으로 운영되어 왔습니다.
이 회사에 대한 아이디어는 브란트재그가 MIT 방문 학자로 재직하던 시절에 떠올랐습니다. 그는 그곳에서 에너지 저장의 미래와 100% 재생 에너지로 구성된 에너지 그리드의 균형을 맞추는 방법을 연구하는 팀의 일원이었습니다. 기술 지식이 없는 한 사업가가 과학자들과 협력하여 변환 과정에서 에너지 손실이 적은 불연성 솔루션을 개발했습니다.
브란트세이그는 분필 같은 물질을 들어올렸습니다. "이것을 사용하면 리튬 배터리보다 20배 더 큰 에너지 밀도를 저장할 수 있습니다."
"저희는 수소 분자를 고체에 고정시켜 본질적으로 고정합니다. 가역 고온 연료 전지를 사용하므로, 동일한 전지에서 수소와 전기를 생산할 수 있는 연료 전지 개발에 기여하고 있습니다."라고 그는 말했습니다.
즉, 수소는 냉각할 필요가 없으므로 리튬 이온 배터리보다 가연성이 낮고 밀도가 높습니다.
"연료 전지에 수소를 넣고 뺄 때 손실이 발생한다는 것은 누구나 알고 있습니다. 하지만 저희 시스템에서는 그 손실이 실제로 열입니다."라고 브랜재그는 말했습니다.
그는 "실제로 폐열을 이용해 집에 효율적으로 전력을 공급할 수 있습니다. 집에서 필요한 에너지의 70%는 난방에 사용됩니다."라고 말했습니다.
이 시스템에는 기존 인프라에 직접 연결되는 태양광 패널이 포함되어 있으며, 이를 통해 열병합 발전 시스템에서 천연가스를 재생에너지로 대체할 수 있습니다. 브란트세그는 설치에 약 하루가 걸린다고 밝혔습니다.
노르웨이 회사가 먼저 노르웨이에서 제품을 테스트할 것으로 예상됩니다. 하지만 노르웨이는 유럽에서 가장 저렴한 에너지 가격을 자랑하는 나라 중 하나이기 때문에 사용자에게는 동일한 비용 절감 효과가 없을 것입니다.
대신 Brandsag는 유럽에서 에너지 가격이 가장 높은 국가 중 하나인 이웃 덴마크를 선택하여 이 기술을 가장 먼저 출시하기로 했습니다.
그는 "덴마크는 가스와 석유로 난방을 하는 가구가 약 40만 가구에 달해 이번 출시에 적합한 시장입니다."라고 말했습니다.
덴마크는 2030년까지 가스 난방을 단계적으로 폐지하기로 결정했는데, 이는 사람들이 새로운 열원을 찾도록 장려할 것이라고 브란트제그는 말했다.
소비자는 구독 모델을 통해 완전히 통합된 발전소를 이용하게 되며, kWh당 0.10유로 미만의 에너지 비용에 해당하는 고정 월 사용료를 지불하게 됩니다. Photoncycle은 온라인으로 생산 및 판매되는 에너지에 대해 소비자에게 판매 수익의 절반을 배당하는 수익 배분 제도를 운영하고 있습니다.
브란트사에그는 충분한 단위를 설치하고 연결하면 유럽 에너지 시장에서 에너지 거래를 시작할 수 있는 가상 발전소가 될 수 있다고 말했습니다.
"이를 통해 고객에게 에너지를 서비스로 판매할 수 있을 뿐만 아니라 에너지 시장에서 매우 큰 에너지 플레이어가 될 수도 있습니다."
창립자들은 팀 규모를 세 배로 늘리고 2025년까지 덴마크에서 10,000대를 판매하고 2027년까지 설치할 계획입니다.
브란트사에그는 고체 수소를 에너지 저장에 사용한다는 아이디어가 수년 전에 나왔지만, 기업들은 아직 이를 국내에서 사용하지 않았다고 말했습니다.
"저희가 사용하는 고체 산화물 연료 전지는 곧 상용화될 예정입니다. 그래서 사람들은 주로 대규모 산업 분야에 이 전지를 사용합니다."
EU 태양광 전략 시행으로 이 지역의 옥상 태양광 패널 설치가 더욱 증가할 것으로 예상됩니다. 2027년까지 250제곱미터 이상의 모든 기존 공공 및 상업용 건물에, 그리고 2029년까지 모든 신축 주거용 건물에 태양광 패널 설치를 의무화하는 계획은 포토사이클(Photoncycle) 운동에 큰 활력을 불어넣을 것입니다.
"일론 머스크의 통찰력은 가솔린 자동차를 이기려면 사람들에게 더 매력적인 대안을 제공해야 한다는 것입니다. 재생 에너지와 관련해서도 이 점을 근본적으로 고려해야 한다고 생각합니다."라고 그는 말했습니다.
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