배터리 스토리지는 캘리포니아의 청정 에너지 전환의 핵심 요소이지만 화재라는 문제가 남아 있다.

테라젠의 밸리 센터 배터리 저장 프로젝트는 2022년 2월에 개장했다. 9월에 시설에서 화재가 발생하여 잠시 가동이 중단되었다. (Terra-Gen )

캘리포니아가 화석 연료를 사용하는 전기에서 벗어나고자 하는 야심 찬 목표를 달성하려면 상당한 양의 부하를 감당할 수 있는 에너지 저장 장치가 필요합니다.

설치 건수는 증가하고 있지만 배터리 저장 시설에서 화재가 발생하는 등 지속적인 문제가 제기되고 있습니다.

가장 최근에는 9월 18일 밸리 센터 에너지 저장 시설에서 화재가 발생했습니다. 소방 당국은 화재가 약 45분 만에 현장의 내부 화재 예방 시스템에 의해 진압되었다고 밝혔지만, 시설이 위치한 산업단지에서 1/4마일 이내에 있는 기업과 소수의 주택이 대피하고 현장 반 마일 이내에 자택 대기 명령이 발효되었습니다.

주 정책 입안자들은 여전히 배터리 스토리지에 대해 낙관적이지만, 배터리 내부의 과도한 열이 화학반응을 일으켜 다른 배터리로 연쇄적으로 확산되는 '열 폭주' 문제를 해결해야 한다는 점은 인정하고 있습니다.

캘리포니아 에너지 위원회의 의장인 데이비드 호흐차일드는 "위험 부담이 크다"라고 말합니다. "우리는 효과적인 스토리지를 확보해야 합니다. 일반적으로 캘리포니아의 스토리지 성능에 매우 만족하지만 정기적으로 화재가 발생해서는 안 됩니다."

배터리가 중요한 이유

최근 몇 년 동안 캘리포니아 전력망에 더 많은 신재생 에너지가 공급되면서 에너지 저장 장치의 중요성이 더욱 커지고 있습니다.

태양광 발전은 낮에는 풍부하지만 일몰 후나 연기와 구름이 하늘을 가릴 때는 거의 사라집니다. 그리고 바람이 불지 않으면 풍력 발전소의 생산량도 줄어들게 됩니다. 에너지 저장, 특히 배터리를 통한 에너지 저장은 이러한 공백을 메울 수 있는 핵심적인 방법으로 여겨지고 있습니다.

저장 시스템은 낮에 생산된 태양광 전력을 받아 오후 4시부터 9시까지, 특히 캘리포니아 전력망에 가장 많은 스트레스를 받는 시간대에 전기를 방출합니다.

키니 메사에 있는 SDG&E 키니 에너지 스토리지 배터리 저장 시설의 큐브 중 하나의 배터리 내부를 클로즈업한 모습. 이 프로젝트는 캘리포니아 전력망에 20메가와트 및 80메가와트시의 전기를 공급한다.  (Rob Nikolewski/San Diego Union-Tribune)

배터리는 고객이 에어컨을 가동하는 중요한 시간대에 사용되는 천연가스 '피커 플랜트'를 대체하고 순환 정전의 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

또한 배터리 스토리지는 샌디에이고 Gas & Electric과 같은 유틸리티가 바람이 많이 불고 건조한 날씨에 전력선이 넘어져 산불이 발생할 위험을 줄이기 위해 전력 회로의 전원을 차단하는 공공 안전 전원 차단(주로 시골 및 오지 지역에서 시행)이 발생하기 쉬운 지역에 전기를 공급할 수 있습니다.

캘리포니아가 2045년까지 탄소 배출이 없는 에너지원에서 100% 전력을 생산한다는 목표를 달성하려면 에너지 저장 장치를 확대하는 것이 중요합니다.

4년 전까지만 해도 캘리포니아주의 80%와 네바다주 일부의 전력망을 관리하는 캘리포니아 독립 시스템 운영자가 사용할 수 있는 배터리 저장 용량은 250 메가와트에 불과했습니다.

올해 말에는 이 수치가 8,000 메가와트로 늘어날 것으로 예상됩니다. 그리고 그리드에 완전히 연결된 배터리 스토리지의 양은 2035년에는 19,500 메가와트, 2045년에는 52,000 메가와트로 늘어날 것으로 예상됩니다.

증가하는 캘리포니아의 배터리 스토리지 용량

이러한 모든 배터리 저장 인프라 구축은 캘리포니아 주민들이 매월 납부하는 유틸리티 요금에 반영됩니다.

밸리 센터에서 무슨 일이 있었나?

샌디에이고에 본사를 둔 재생 에너지 회사 Terra-Gen은 한 번 충전으로 최대 14만 가구에 4시간 동안 전력을 공급할 수 있는 139 메가와트, 560메가 와트시 규모의 밸리 센터 저장 시설을 소유 및 운영하고 있습니다. 

상업-산업 지역의 7 에이커 부지에 위치한 이 시설은 2022년 2월에 개장하여 인근 SDG&E 변전소로 에너지를 공급합니다.

9월 18일 화재는 현재 조사 중이며, 소방 당국은 약 2개월 후에 최종 결론이 나올 것으로 예상하고 있습니다. 저장 시설은 다음 날 운영을 재개했습니다.

현장에 있는 LG 배터리는 리튬, 니켈, 망간, 코발트로 만들어졌으며 테라젠 관계자는 이 시설이 열 폭주 사건의 이력이 없다고 말했습니다.

이번 화재는 이 시설에서 발생한 두 번째 화재입니다.

2022년 4월 5일, 밸리 센터 소방서의 소방서장 겸 부서장인 빌 데이비슨은 시설에서 멀지 않은 곳에서 발생한 화재로 인한 연기가 배터리를 보관하는 컨테이너 중 하나에서 화재 시스템을 작동시켰다고 말했습니다.

데이비슨은 "기본적으로 오경보였다"고 말했습니다. 그러나 스프링클러 시스템의 공급 라인에 결함이 생겨 많은 배터리에 물이 쏟아져 배터리가 손상되었습니다.

2022년 4월 화재 당시에는 도로 폐쇄, 대피 또는 자택 대기 권고가 필요하지 않았으며 이틀 후 시설이 다시 가동되었습니다.

두 사건에 대한 질문에 대해 Terra-Gen 관계자는 이메일을 통해 밸리 센터 인근 주민들은 "시설의 안전 시스템이 연중무휴로 작동하도록 설계되어 있으며", "작은 사건이 큰 사건으로 번지는 것을 방지"하도록 설계되어 있다는 사실을 알아야 한다고 답했습니다.

"우리 회사는 표준 규제 요건을 뛰어넘어 응급 구조대원들과 함께 정기적으로 비상 대응 훈련을 실시하고 있습니다."라고 Terra-Gen의 공보 책임자인 에이미 로스는 말했습니다.

다른 사고

스마트폰이나 노트북과 같은 전자 기기에 전원을 공급하는 리튬 이온 배터리는 과열되거나 손상되거나 결함이 있는 경우 화재 위험을 초래할 수 있습니다.

전기 자동차의 배터리 결함으로 인해 자동차 제조업체는 리콜을 실시했습니다. 지난 1월에는 수천 개의 차량용 리튬 이온 배터리를 보관하던 프랑스의 한 창고에서 대형 화재가 발생했습니다. 불길을 잡기 위해 약 100명의 소방관이 투입되었습니다.

소방관들이 1 월 17 일 프랑스 루앙 근처에서 화재가 발생한 리튬 배터리가 보관 된 볼로레 로지스틱스 산업 창고에 물을 뿌리고 있다. (LOU BENOIST / AFP via Getty Images)

전기차에 사용되는 것과 동일한 재료가 배터리 에너지 저장소에도 많이 사용됩니다.

2022년 9월, 캘리포니아 북부 모스랜딩에 위치한 퍼시픽 가스 앤 일렉트릭이 운영하는 배터리 저장 시설에서 테슬라 메가팩에 화재가 발생했습니다. 부상자는 보고되지 않았지만 캘리포니아 고속도로 순찰대는 고속도로 1의 한 구간을 폐쇄하고 몇 시간 동안 교통을 우회시켰습니다.

728x90

다른 지역에서도 비슷한 사고가 발생했습니다.

2019년 애리조나주 서프라이즈에 있는 에너지 저장 시설에서 폭발이 발생하여 9명의 응급 구조대원이 부상을 입었습니다. 올여름에는 뉴욕주의 세 곳의 배터리 프로젝트에서 화재가 발생했지만 부상자는 보고되지 않았습니다.

Three Mile Bay Fire Co. 소속 소방관들은 2023년 7월 말 4일간 뉴욕 쇼몽의 컨버전스 에너지 및 전력 현장에서 화마와 사투를 벌였다.  (Three Mile Bay Fire Co.)

지난달 호주의 한 대규모 시설에서 '빅 베시'라는 별명을 가진 화재가 발생해 응급 당국은 인근 주민들에게 위험한 연기를 피하기 위해 실내에 머물러 달라고 경고했습니다.

화재의 원인은 무엇인가?

니켈 망간 코발트로 만든 리튬 이온 배터리는 에너지 밀도가 높아 저장 시설에 사용하기에 매력적입니다. 그러나 열 폭주 사고로 인해 더 낮은 온도에서 작동하고 화재가 덜 발생하는 리튬 인산철 배터리로 전환하려는 움직임이 있습니다.

배터리 화학 물질을 변경하거나 조정하는 것도 중요하지만, 배터리 어레이가 제대로 배선되어 있는지, 보관 용기 내부의 화재 예방 시스템이 오작동하지 않는지 확인하는 데에도 중점을 두고 있습니다.

"업계는 에너지 셀, 장치 및 배터리 관리 시스템으로 구성되는 기본 빌딩 블록을 완전한 프로젝트로 구현하는 방법을 배우고 있습니다."라고 캘리포니아 에너지 스토리지 협회의 전무이사 Scott Murtishaw는 말합니다. "실행을 통해 배울 수 있을 것입니다."

그러나 이러한 문제는 배터리 스토리지를 비판하는 사람들의 주장을 더욱 부각시키는데, 이들은 화재 사고를 언급할 뿐만 아니라 기존 전력 공급원에 비해 상대적으로 높은 비용을 지적합니다.

미국 국립재생에너지연구소에서 6월에 발표한 연구에 따르면 2030년 4시간 저장에 드는 비용은 킬로와트시당 245달러에서 403달러로 예상됩니다. 업계의 한계 가격은 일반적으로 킬로와트시당 약 100달러로 간주됩니다.

4시간 저장 리튬 이온 시스템의 배터리 예상 비용.

밸리 센터 소방서장 데이비슨은 배터리 저장이 "본질적으로 위험하다"라고 생각하지 않습니다.

"다른 기술이나 산업과 마찬가지로 항상 무언가 잘못될 가능성이 있다고 생각합니다."라고 그는 말했습니다. "하지만 지난 주말 파아우마 밸리에서 불이 난 멕시칸 레스토랑이 밸리 센터의 배터리 저장 시설에서 발생한 9월 18일 화재보다 훨씬 더 많은 유독성 연기를 대기에 내뿜었다는 사실을 말씀드리고 싶습니다."

"더 낮은 온도에서 작동할 수 있는 더 좋고, 더 안전하고, 더 에너지 밀도가 높은 배터리를 만드는 데 막대한 비용이 투입되고 있습니다."라고 캘리포니아 에너지 위원회의 호흐차일드는 말합니다. "그래서 저는 시간이 우리의 친구라고 생각합니다. 하지만 우리가 관리하고 집중해야 할 주요 위험인 것은 분명합니다."

에콘디도와 샌 마르코스 사이의 비법인 커뮤니티인 에덴 밸리에 거주하는 필리스 래더맨은 이 말이 위로가 되지 않습니다. 그녀는 재생 에너지 회사인 AES가 자신의 동네에 배터리 저장 프로젝트를 건설하는 것에 반대하고 있습니다.

래더만은 밸리 센터 화재 소식을 듣고 "이곳에 계획된 시설에 대해 매우 긴장되고 두려운 마음이 들었습니다."라고 말했습니다. "이 배터리 에너지(프로젝트)는 집이나 사람들이 사는 곳 근처에 있어서는 안 된다는 점을 강조하는 것 같았습니다."

400 메가와트, 1,600메가 와트시 용량의 AES Seguro 스토리지 프로젝트는 몬터레이 카운티의 모스 랜딩 배터리 저장 시설과 함께 캘리포니아 주에서 가장 큰 규모입니다. 이 프로젝트는 약 30만 가구에 4시간 동안 전력을 공급할 수 있는 충분한 저장 에너지를 방출할 것입니다.

"우리는 이러한 시설이 나쁘다고 말하는 것이 아닙니다." 라더만은 "그러나 이러한 시설이 허용되는 위치에 대한 규칙과 규정이 필요합니다."라고 말했습니다.

AES 관계자는 78번 국도와 15번 주간 고속도로 교차로 남서쪽에 위치한 22.5 에이커 부지의 배터리가 안전한지 확인하기 위해 최신 기술을 사용할 계획이라고 밝혔습니다.

"이 프로젝트는 지역 에너지 수요를 충족시킬 것입니다."라고 AES의 개발 매니저인 맥스 과니에르가 말했습니다. "동시에 현재 연결되는 재생 가능 자원뿐만 아니라 앞으로 건설되는 재생 가능 자원을 통합하기 시작할 것입니다. 이 배터리 저장 시설은 그 격차를 해소하는 데 도움이 될 것입니다."

Seguro 프로젝트는 곧 환경 검토를 거칠 예정이며, 지역 및 카운티 허가 절차를 거쳐 샌디에이고 카운티 계획위원회에 제출해야 합니다. 승인되면 AES는 2026년 말까지 이 프로젝트를 가동할 계획입니다.

배터리 붐

SDG&E는 배터리 에너지 스토리지 분야의 대표적인 기업입니다. 이 유틸리티는 최근 완공된 임페리얼 카운티의 웨스트사이드 운하 프로젝트를 포함하여 서비스 지역 전체에 걸쳐 11개의 배터리 프로젝트를 소유 및 운영하고 있습니다.

임페리얼 밸리의 웨스트사이드 운하 배터리 저장 프로젝트는 샌디에이고 Gas & Electric의 유틸리티 소유 에너지 저장 포트폴리오에서 가장 큰 자산입니다. 이 시설은 800큐브의 적층형 리튬 이온 배터리로 구성되어 있다. (SDG&E )

관개 운하 옆 사막에 위치한 이 시설은 약 16 에이커에 달하는 800개 이상의 리튬 이온 큐브를 쌓아 올린 구조로 이루어져 있습니다. 4시간 동안 131 메가와트, 524메가 와트시의 용량을 갖춘 웨스트사이드 운하는 SDG&E 변전소를 통해 캘리포니아 전력망에 연결됩니다.

SDG&E의 11개 배터리 프로젝트를 모두 합치면 1,055메가 와트시, 267 메가와트 용량을 자랑하며, 이는 20만 가구 이상에 전력을 공급할 수 있는 양입니다.

이 전력회사는 0.5~20 메가와트 규모의 발전소를 6개 더 건설할 계획입니다.

화재에 대한 우려에 대해 SDG&E 관계자는 시설에 안전장치가 마련되어 있어 연기나 기타 이상 징후가 감지되면 자동으로 가동이 중단된다고 말합니다.

"이것은 업계 관점에서 볼 때 최신 기술이며 모든 화재 규정을 충족합니다."라고 올여름 웨스트사이드 운하 프로젝트가 개장했을 때 SDG&E의 에너지 혁신 담당 부사장 Miguel Romero는 말했습니다. "우리는 이러한 것들이 예상대로 작동할 것이라는 사실에 매우 안심하고 있습니다."

샌디에이고 지역에는 여러 민간 기업도 활발히 활동하고 있습니다.

솔라나 비치에 본사를 둔 에너스마트는 8월에 출라 비스타에 배터리 저장 시설을 공개했습니다. 6개의 컨테이너에 6 메가와트와 12메가 와트시를 저장할 수 있으며, 매 시간 전력망에 전기를 공급할 때마다 약 3,000 가구에 전력을 공급할 수 있습니다.

에너스마트는 출라 비스타 사이트를 포함하여 샌디에이고 카운티에서 다양한 개발 단계에 있는 11개의 저장소 프로젝트, 총 156 메가와트를 보유하고 있습니다.

이스트 오테이 메사에는 250 메가와트 규모의 게이트웨이 에너지 저장 시설이 있으며, 뉴욕시에 본사를 두고 캘리포니아에 사무소를 둔 에너지 회사인 LS Power가 소유 및 운영하고 있습니다. 2020년에 문을 열었을 때 게이트웨이는 세계에서 가장 큰 배터리 저장소 프로젝트였습니다.

하지만 배터리 분야에서 얼마나 빠르게 발전하고 있는지 알 수 있는 사례로, 지난 3년 동안 여러 프로젝트가 게이트웨이를 뛰어넘었습니다. 1,000 메가와트, 2,080메가 와트시를 약간 상회하는 용량을 갖춘 영국의 한 시설은 2025년에 상업 운영을 시작할 것으로 예상됩니다.

https://www.sandiegouniontribune.com/business/story/2023-10-11/battery-storage-is-a-key-piece-of-californias-clean-energy-transition-but-theres-a-problem-with-fires

Battery storage is a key piece of California's clean energy transition. But there's a problem with fires.