풍력 에너지란 무엇인가?
사람들은 수천 년 동안 바람의 힘을 이용해 왔습니다. 바람은 나일 강을 따라 배를 움직이고, 물을 퍼올리고 곡물을 제분하고, 식량 생산을 지원하는 등 다양한 역할을 해왔습니다. 오늘날, 바람이라고 불리는 자연 기류의 운동 에너지와 힘은 대규모로 활용되어 전기를 생산합니다. 현대식 해상 풍력 터빈 하나는 8메가와트(MW) 이상의 에너지를 생산할 수 있으며, 이는 거의 여섯 가구에 1년 동안 깨끗한 전기를 공급할 수 있는 양입니다. 육상 풍력 발전소는 수백 메가와트의 전력을 생산하기 때문에 풍력 에너지는 지구상에서 가장 비용 효율적이고 깨끗하며 쉽게 구할 수 있는 에너지원 중 하나입니다.
풍력 발전은 가장 저렴한 대규모 재생 에너지원이며, 현재 미국에서 가장 큰 재생 에너지원입니다. 현재 약 6만 개의 풍력 터빈이 있으며, 총 발전 용량은 105,583메가와트(MW)에 달합니다. 이는 3,200만 가구 이상에 전력을 공급하기에 충분한 양입니다!
풍력 에너지 솔루션은 에너지 공급에 있어 중요한 역할을 할 뿐만 아니라, 상업 기업이 재생 가능 에너지 목표와 안정적이고 깨끗한 에너지에 대한 의무를 충족하는 데에도 도움이 됩니다.
풍력 에너지의 장점:
- 풍력 터빈은 일반적으로 설치와 관련된 수명 기간 동안 발생하는 탄소 배출량을 1년 이내에 회수하며, 최대 30년간 사실상 탄소 없는 전기를 생산합니다.
- 풍력 에너지는 이산화탄소 배출을 줄이는 데 도움이 됩니다. 2018년에는 2억 100만 톤의 이산화탄소 배출을 줄였습니다.
- 풍력 에너지는 해당 프로젝트를 유치하는 지역 사회에 세수를 제공합니다. 예를 들어, 텍사스의 풍력 프로젝트에서 납부된 주 및 지방세는 총 2억 3,700만 달러였습니다.
- 풍력 산업은 일자리 창출에 기여하며, 특히 건설 분야에서 큰 역할을 합니다. 풍력 산업은 2018년 미국 전역에서 11만 4천 개의 일자리를 창출했습니다.
- 풍력 에너지는 안정적이고 보충적인 수입원을 제공합니다. 풍력 프로젝트는 매년 주, 지방 정부, 개인 토지 소유자에게 10억 달러 이상을 지급합니다.
풍력 발전 프로젝트는 어떤 모습일까?
풍력 발전 프로젝트나 발전소는 여러 대의 풍력 터빈을 가까이 건설하고 발전소처럼 기능하여 전기를 전력망으로 보내는 것을 말합니다.
오클라호마주 케이 카운티에 위치한 프론티어 풍력 발전 I 프로젝트는 2016년부터 운영되고 있으며, 프론티어 풍력 발전 II 프로젝트로 확장되고 있습니다. 완공되면 프론티어 I과 II는 총 550MW의 풍력 에너지를 생산하게 되며, 이는 19만 3천 가구에 전력을 공급할 수 있는 양입니다.
풍력 터빈은 어떻게 작동하나요?
전력은 움직이는 공기의 운동 에너지를 이용하는 회전하는 풍력 터빈을 통해 생성되며, 이 에너지는 전기로 변환됩니다. 풍력 터빈의 기본 원리는 날개를 사용하여 바람의 위치 에너지와 운동 에너지를 수집한다는 것입니다. 바람이 날개를 돌리면 발전기에 연결된 로터가 회전하여 전기 에너지를 생성합니다.
대부분의 풍력 터빈은 4가지 기본 부품으로 구성됩니다.
- 블레이드는 허브에 연결되어 있으며, 블레이드가 회전하면 허브도 함께 회전합니다. 블레이드와 허브가 합쳐져 로터를 구성합니다.
- 나셀에는 기어박스, 발전기 및 전기 구성 요소가 들어 있습니다.
- 타워는 회전 날개와 발전 장비를 땅 위 높은 곳에 고정합니다.
- 기초는 터빈을 땅 위에 고정합니다.
풍력 터빈의 종류:
대형 터빈과 소형 터빈은 로터의 방향에 따라 수평축 터빈과 수직축 터빈이라는 두 가지 기본 범주로 나뉩니다.
수평축 터빈은 오늘날 가장 널리 사용되는 풍력 터빈 유형입니다. 풍력을 떠올릴 때 비행기 프로펠러처럼 생긴 날개를 가진 이 유형의 터빈이 떠오릅니다. 이러한 터빈은 대부분 세 개의 날개를 가지고 있으며, 터빈이 높고 날개가 길수록 일반적으로 더 많은 전기를 생산합니다.
수직축 터빈은 비행기 프로펠러보다는 계란 교반기에 훨씬 더 가깝습니다. 이 터빈의 날개는 수직 로터의 상단과 하단에 모두 부착되어 있습니다. 수직축 터빈은 수평축 터빈만큼 성능이 좋지 않기 때문에 오늘날에는 훨씬 덜 흔합니다.
터빈은 얼마나 많은 전기를 생산합니까?
상황에 따라 다릅니다. 터빈의 크기와 로터 블레이드를 통과하는 바람의 속도에 따라 생산되는 전기량이 결정됩니다.
지난 10년 동안 풍력 터빈은 더욱 높아졌고, 그 덕분에 날개도 더 길어졌고 더 높은 높이에서 얻을 수 있는 더 나은 풍력 자원을 활용할 수 있게 되었습니다.
상황을 좀 더 쉽게 설명하자면, 약 1메가와트의 풍력 터빈은 매년 약 300가구에 충분한 청정 에너지를 생산할 수 있습니다. 육상 풍력 발전소에 사용되는 풍력 터빈은 일반적으로 1메가와트에서 최대 5메가와트까지 발전합니다. 대부분의 공공 시설용 풍력 터빈이 전기 생산을 시작하려면 일반적으로 풍속이 시속 약 9마일(14km/h) 이상이어야 합니다.
각 유형의 풍력 터빈은 일반적으로 시속 30마일(약 48km)에서 55마일(약 80km/h) 사이의 풍속 범위에서 최대 전력을 생산할 수 있습니다. 그러나 바람이 약해지면 발전량은 완전히 중단되는 대신 기하급수적으로 감소합니다. 예를 들어, 풍속이 절반으로 줄어들면 발전량은 8배로 줄어듭니다.
풍력 에너지 솔루션을 고려해야 할까요?
풍력 발전은 모든 에너지원 중 탄소 발자국이 가장 작은 에너지원 중 하나입니다. 풍력 발전은 국가의 에너지 공급의 미래에 필수적인 역할을 하며, 전 세계의 에너지 전환과 지속 가능한 에너지 자원에 대한 수요 증가를 지원합니다.
풍력 발전은 기업, 대학, 도시, 공공 서비스 기관 및 기타 조직이 대규모 무배출 에너지로 신속하게 전환하는 데 가장 효과적인 방법 중 하나입니다. 가상 전력 구매 계약(VPPA) 하나로 10년에서 25년 동안 수십에서 수백 메가와트의 순제로 전력을 확보할 수 있습니다. 대부분의 계약은 추가성(Additionality)을 충족하는데, 이는 새로운 청정 에너지원이 잠재적으로 오래되고 배출이 많은 에너지원을 대체한다는 것을 의미합니다.
풍력 발전 프로젝트를 위한 가장 적합한 위치는 어디인가요?
풍력 에너지 프로젝트에는 기본적으로 고려해야 할 사항이 6가지 있습니다.
- 바람의 가용성 및 원하는 위치
- 환경 영향
- 지역 사회의 의견과 재생 에너지 생산에 대한 지역적 필요성
- 주 및 연방 차원의 유리한 정책
- 토지 가용성
- 전력망에 연결할 수 있는 능력
상업용 태양광 발전 프로젝트와 마찬가지로 풍력 발전 시설도 착공 전에 허가를 받아야 합니다. 이 중요한 단계는 프로젝트의 재정적 타당성과 유리한 위험 수준을 판단하는 데 도움이 됩니다. 결국, 상업용 풍력 발전 프로젝트의 목표는 향후 수십 년 동안 전력망에 전기를 공급하는 것입니다. 시공사와 프로젝트 모두 재정적으로 건전한 상태를 유지하는 것이 한 세대 이상의 성공을 보장할 것입니다.
게시 시간: 2021년 6월 16일