[에너지분석㉘] “저수지 10% 태양광으로 교체하면, 화석 연료 발전량과 동일한 효과”

[디지털비즈온 이호선기자] 전 세계 저수지의 10%를 '수상 태양광 패널'로 덮으면 전 세계에서 운영 중인 모든 전력 생산 화석 연료 발전소와 동일한 용량을 설치할 수 있다.

물의 냉각 효과로 인해 육지에 기반을 둔 것보다 더 효율적으로, 소중한 물이 증발하는 것도 방지 할 수 있으며, 사막 생태계에도 효과적이다. 그리고 기존 수력 발전 저수지 위에 패널을 놓으면 물과 태양 동력 에너지원으로 두 배의 역할을 수행하는 데 도움이 될 수 있다는 연구보고서가 나왔다.

과학전문지 ‘nature’에 따르면 에너지 전문가들은 전기를 탈탄소화 하려면 태양 전지판을 전 세계의 광대한 지역에 배치해야 한다고 주장했다. 2050년까지 미국은 최대 61,000평방 킬로미터의 태양광 패널이 필요하며 이는 네덜란드 보다 큰 면적이며, 일본과 한국과 같은 토지 부족 국가는 토지의 5%를 태양광 발전소에 투자해야 한다는 전문가들의 공통된 의견이다.

전문가들은 떠오르는 솔루션 중 하나는 저수지에 떠다니는 태양광 패널('수상발전')을 배치하는 것을 제안했다. 부유식 태양광 발전에 대한 아이디어는 많은 가능성을 갖고 있으며 설치 및 투자가 급격히 증가했다. 그러나 이 기술이 사회적, 기술적, 경제적 차원과 함께 환경에 미치는 영향에 대해서는 아직 알려지지 않은 부분이 많다고 지적했다.

◇태양광 판넬 설치가 적절한 위치는 ?

태양광 발전은 공간 집약적이며 1GW(기가와트)의 전기를 생산하기 위해 기존 화석 연료 발전소보다 최소 20배 더 많은 면적이 필요하며, 각각 장단점이 있는 광범위한 설치 위치로 여러 환경이 주는 영향등을 고려하여 설치해야한다고 전문가들은 제안했다.

사막은 일조량이 풍부하고 사람들이 토지 이용을 위한 경쟁이 많지 않다. 그러나 여기에도 트레이드 오프가 있다. 전문가들은 사하라 사막에서 거대한 태양 전지판의 어두운 색은 아마존의 가뭄, 북극의 해빙 손실 등을 유발할 수 있는 방식으로, 지역 온도와 전지구 기류 패턴을 변경 할 수 있다.

미국 남서부 모하비 사막의 태양 에너지 개발로 인해 아메리카 원주민에게 문화적으로 중요한 선인장의 계체량이 줄어들었다. 또한 물류적으로 외딴 사막 지역에서 필요한 곳으로 에너지를 공급하는 것이 어려울 수 있다.

◇저수지, 태양광 발전의 효율성 입증

농업 분야는 또 다른 유망한 가능성이지만 연구원들은 '농업' 시스템에서 작물과 태양 전지판을 연결하는 것이 식량 생산에 어떻게 영향을 미치는지 이해하기 시작했다. 물론 옥상, 주차장 및 고속도로도 좋은 옵션이지만 규모가 소규모이며 제한적이라 판단했다.

저수지에 태양열 어레이(음렬·행렬배열)를 배치하면 많은 이점이 있다고 내다봤다. 어레이는 계류 라인을 통해 고정된 플로트에 설치된 기존의 태양 전지판이다. 물과의 근접성은 냉각을 유지하는 경향이 있어 부유식 패널을 육상 기반 패널보다 약 5% 더 효율적으로 조사됐다.

어레이는 태양으로부터 표면을 보호하고 증발을 줄여 수력 발전, 식수 및 관개용 물을 보유할 수 있다. 수력발전 저수지는 이미 전력을 소비자에게 전달하기 위한 그리드 인프라를 갖추고 있어 송전 비용도 절감된다.

양수 저장 수력 발전과 태양열을 결합하면 햇빛이 약할 때 에너지를 제공하고 태양광 발전 생산량이 높을 때 저수지에 위치 에너지로 저장하는 두 가지 문제를 해결할 수 있다는 전문가들의 조언이다.

부유 태양광 발전은 또한 일부 수력 발전 운영의 탄소 집약도(생산된 에너지 단위당 배출량)를 줄일 수 있다. 많은 수력 발전소는 다른 재생 가능 에너지만큼 저탄소다.

그러나 일부 프로젝트의 경우 썩어가는 수중 식물 물질에서 메탄(강력한 온실 가스)이 너무 많이 방출되어 화석 연료 발전소 에서와 같은 단위 에너지당 탄소를 방출할 수 있다고 전망했다.

전문가들은 저수지 표면의 2%에 태양 전지판을 설치하면 전기 생산을 두 배로 늘릴 수 있으므로 기후 정책의 중요한 지표인 탄소 집약도를 절반으로 줄일 수 있다고 조언했다.

2020년 현재, 수상 태양광 패널의 전 세계 설치 용량은 3GW(11)에 불과한 반면 육상 기반 태양광 시스템의 경우 700GW 이상 설치되어있으며, 전 세계적으로 방대한 수의 저수지를 고려할 때 확장 가능성은 상당하며 총 면적은 프랑스의 면적과 거의 같다.

부유식 태양 전지 패널로 세계 수력 발전 저장소의 10%를 덮으면 거의 4,000GW의 태양열 용량이 설치 되며 이는 전 세계에서 운영 중인 모든 화석 연료 발전소의 발전 용량과 같다고 전문가들은 밝혔다.