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핀란드 Kuopio시, 2030년부터 지역난방용 SMR 도입(NUCNET, 2023.12.4.)
▶ Steady Energy와 SMR 공급 계약 체결
● 핀란드의 원전 기업 Steady Energy는 Kuopio시가 소유한 유틸리티 기업인 Kuopion Energia와 2030년부터 최대 5개의 지역난방용 SMR을 공급하는 옵션이 포함된 의향서를 체결함.
※ 핀란드 북부에 위치한 Kuopio는 2023년 기준 약 12만 명의 인구를 보유하고 있으며 핀란드에서 8번째로 큰 규모의 도시임.
● Steady Energy는 핀란드 지역난방 부문의 탄소배출 문제점을 제기하며 지역난방용 SMR의 장점으로 ▲안정적인 열 공급, ▲저탄소 배출, ▲합리적인 운영비용을 언급함.
- 핀란드는 난방부문의 50% 이상을 지역난방으로 공급 중이며 열 생산 연료로 대부분 화석연료와 바이오매스를 이용하고 있어 유틸리티 기업들은 탄소 배출을 줄일 수 있는 대안을 모색 중임.
● Steady Energy가 개발 중인 지역난방용 SMR인 LDR-50 모델은 경수로(LWR)방식이며 열 출력이 50MW임. 피동안전(Passive Safety)계통을 사용하고 낮은 온도(약 150℃) 및 낮은 압력(10bar 미만)에서 작동되므로 원자력 산업의 높은 안전 기준을 통과할 수 있음.
출처: Finland / SMR Startup Steady Energy Now Has Option To Built 15 Nuclear Reactors :: NucNet | The Independent Nuclear News Agency
지역난방 디지털화는 탈탄소화의 필수 조치(SMART ENERGY INTERNATIONAL, 2023.11.21.)
▶ 에너지 효율성, 열 공급 안정성, 유연성 등을 개선할 수 있어 효과적
● IEA DHC가 11월에 발간한 보고서에 따르면 지역난방 부문의 디지털화는 열 부문 탈탄소화를 위해 취해야 할 필수 조치임. 화석연료 기반 대형 열 공급시설이 재생에너지 기반 소규모 열 공급시설로 전환되면서 에너지 시스템이 복잡해지기 때문임.
● 또한, 향후 저탄소 지역난방 시스템은 ▲열원으로 변동성이 심한 재생에너지를 활용하므로 안정적인 열 공급을 위한 기술이 필요하고, ▲P2H 기술 등을 활용하여 전력 밸런싱 시장에 참여할 수 있도록 유연성을 높여야 함.
● 센서기술, IoT 연결, AI 알고리즘 기술 등을 도입하여 열 부문의 ▲생산, ▲분배, ▲소비 패러다임을 변화시켜 ▲에너지효율성 및 열 공급 안정성을 개선하고, ▲유연성을 높일 수 있으며, ▲더 많은 재생에너지 열원을 통합할 수 있음.
● 효과적인 디지털화를 위해서는 표준화 및 벤치마크가 필요함. 따라서 ▲열 관련 데이터 라벨링, ▲지역난방 시스템 구성요소 정의, ▲지역 냉난방 네트워크 도식화 등의 표준화 조치가 필요함.
※ 데이터 라벨링이란 인공지능 알고리즘 고도화를 위해 AI가 스스로 학습할 수 있는 형태로 데이터를 가공하는 작업을 말함.
● 추가적으로 데이터 보호 및 데이터 보안과 관련된 법적 요구사항 및 의무도 고려해야 함. 관련 예시로 EU는 2018년에 도입한 일반 개인정보 보호 규정(EU General Data Protection Regulation) 내에 지역난방 공급에 사용되는 데이터와 관련된 규제를 포함하고 있음.
출처: Digitalisation of district heating and cooling an essential technology (smart-energy.com)
미국 국제개발처, 우크라이나 지역난방 부문 개혁 지원(USAID, 2023.12.4.)
▶ 지역난방 촉진 위해 관련 규제 프레임워크 보완
● 우크라이나 지역난방 부문의 ▲회복력, ▲효율성, ▲경쟁력을 개선하기 위해 미국 국제개발처(USAID)의 에너지 안보 프로젝트(ESP)는 우크라이나의 지역공동체·영토개발부(Ministry of Communities and Territories Development)와 MOU를 체결함.
● ESP의 목표는 ▲지역난방 프로그램의 탄력성, 지속 가능성, 열 생산 효율을 높이고, ▲열병합 발전 개발을 촉진하여 전력 및 열에너지 공급을 안정화 하는 것임.
● 특히 ▲지역난방 부문의 열병합 발전에 대한 규정을 마련하고, ▲지역난방 부문의 재정 지원이 지속적으로 이루어질 수 있도록 관련 규제 프레임워크를 보완할 계획임.
출처: USAID will help Ukraine to reform its district heating sector - USAID Energy Security Project (energysecurityua.org)
핀란드, 그린수소 시스템의 열 회수 연구에 €196만 지원(H2 View, 2023.11.28.)
▶ 전해조 열로 지역난방 공급
● 핀란드 노동경제부는 정유기업 Neste가 Porvoo시에 위치한 정유소에서 추진 중인 그린수소 생산 프로젝트에서 열을 회수하기 위해 €196만의 자금을 지원함.
● 그린수소 생산 프로젝트는 20MW급의 전해조 6개를 설치할 계획이며 전해조는 엔지니어링 기업인 thyssenkrupp nucera로부터 제공받음.
● 자금지원 대상은 Neste와 지역 에너지 기업인 Porvoon Energia이며 지역난방 네트워크에서 열 회수 및 활용 연구에 착수함.
● 해당 자금지원은 정부가 온실가스 배출을 줄이고 산업계가 화석연료에서 그린에너지로 전환하도록 장려하는 ‘회복 및 탄력성 계획’에 따른 에너지 투자 지원의 일부임.
출처: Neste granted €1.96m to explore excess electrolysis heat for district heating | Power | H2 View (h2-view.com)
독일 지역공동체, 지열 지역난방 합작투자회사 GEMO 설립(THINK GEOENERGY ,2023.12.1.)
▶ 지역공동체 4곳이 참여하며 총 €50만 투자
● 독일 Bavaria주에 위치한 지역공동체 4곳(Vaterstetten, Grasbrunn, Haar, Zorneding)은 지열난방 프로젝트를 위해 합작투자회사인 Geo Energie M？nchen Ost(GEMO)를 설립함.
● GEMO는 지역공동체 4곳의 통합 지열 지역난방 시스템을 구축할 예정이며 자본금의 45%를 투자한 Vaterstetten시를 주축으로 프로젝트를 진행할 예정임.
- 회사 창업 자본금은 €50만이며, Vaterstetten시가 45%, Grasbrunn시가 25%, Haar시가 20%, Zorneding시가 10%를 투자함.
● Vaterstetten의 지열 프로젝트 타당성 조사에 따르면 지열 온도는 95℃, 열 출력은 약 21MW로 추정되며, 시추 작업을 위해 약 €1,500만의 자금지원이 필요함. EU 전역으로 시추 작업 입찰을 진행할 예정임.
출처: Four communities in Bavaria, Germany establish new geothermal heating company (thinkgeoenergy.com)
독일 DIW, 베를린 열 부문 탈탄소화 방향 제시(CLEAN ENERGY WIRE, 2023.12.7.)
▶ 지역난방 및 히트펌프 통합 시스템 필요
● 독일은 난방용 열의 약 60%를 천연가스로 공급하고 있으며 러시아산 천연가스를 별도의 저장설비 없이 공급받아 2022년 러-우 사태로 인한 에너지 위기를 겪음.
● 2045년까지 기후중립을 달성하기 위해 기존 천연가스 공급 인프라는 새로운 도시 열 계획을 채택하고 늦어도 2026년까지 난방 전환 로드맵을 계획해야 함.
● 경제연구소(DIW)에 따르면 베를린의 열 부문 탈탄소화를 위해서는 수소 시스템보다 지역난방 및 히트펌프를 통합한 시스템으로 전환하는 것이 바람직함.
-자국 내 수소 시스템으로 생산되는 양으로는 열 수요를 만족할 수 없어 에너지 수입 의존도가 높아질 수 있고, 수소 생산 시 전환 손실이 커 경제적이지 못함.
● 베를린의 상황을 고려했을 때 태양열, 지열 히트펌프를 도입하는 것이 바람직하며 다른 열원들은 탄소 중립적이지 못하거나 충분한 열을 공급할 수 있는 여건이 되지 않음.
-바이오매스는 완전히 탄소 중립적이지 못하며, 베를린 주는 2030년까지 폐기물을 20%까지 줄이는 폐기물 제로 전략을 채택하므로 폐기물 에너지도 활용이 어려움.
-수열 히트펌프의 경우 난방시즌 내 수온이 너무 낮아 수온이 높은 계절에만 사용할 수 있고, 산업 및 데이터센터 폐열은 잠재량 조사가 필요함.
-태양열을 이용할 경우, 태양열 설비를 설치할 베를린 외곽 부지와 축열 설비가 필요함. 지열은 지하수 보호 구역을 고려해야 하므로 베를린 전역에 적용하기 어려울 수 있음.
● 지역난방 시스템을 도입하지 못하는 지역에는 전력망을 신속하게 확장하여 히트펌프 등의 신규 전기설비의 빠른 보급이 바람직함.
출처: Heat pumps and district heating instead of hydrogen needed for Berlin’s heating transition ？ analysis | Clean Energy Wire
오스트리아 비엔나, 대용량 히트펌프 운영 착수(BALKAN GREEN ENERGY NEWS, 2023.12.11.)
▶ 2027년까지 총 112,000만 가구에 지역난방 공급 계획
● 오스트리아 비엔나의 이산화탄소 배출량 중 약 40%가 난방부문에서 배출됨. 비엔나의 에너지 기업인 Wien Energie는 난방부문 탈탄소화를 목표로 대용량 히트펌프 프로젝트에 착수함.
● 히트펌프는 열원으로 Ebswien의 정수장에서 발생하는 폐열을 활용하고 인근 수력 발전소에서 전기를 공급받아 재생에너지원으로만 운영 가능함.
● 현재 프로젝트 1단계를 완수하여 계획한 6개의 히트펌프 중 3개를 설치했으며 56,000 가구에 지역난방을 공급할 수 있음.
● 1단계에 €7,000만을 투자했으며 2027년까지 나머지 3개의 히트펌프를 설치하여 총 112,000 가구에 지역난방을 공급할 예정임.
출처: Europe's biggest heat pump system put into operation in Vienna (balkangreenenergynews.com)
영국 Sheffield시, 영국 최초로 열 네트워크에 최신 AI 도입(Envirotec Magazine, 2023.11.28.)
▶ 최대 열 부하는 줄이고, 열 수송량은 늘릴 수 있어 합리적
● 에너지 기업 Veolia는 Sheffield시와 협력하여 노후화된 Sheffield의 열 네트워크에 최신 AI 시스템을 도입함.
-Sheffield의 열 네트워크는 1988년부터 폐기물에너지를 활용하여 최소 125개의 건물에 지역난방을 공급함.
● AI 시스템은 데이터 기반 열-유체(thermo-hydraulic) 모델링을 활용하여 실시간으로 열 네트워크와 연결된 건물의 열 계량기로부터 데이터를 수집하고 이를 바탕으로 열 수요 및 날씨 패턴을 예측하여 열 네트워크 성능을 향상시킬 수 있음.
● 이외에도 최적 네트워크 모델링 및 시나리오를 제공하고 잠재적인 열 손실을 계산하여 건물의 에너지 소비를 최적화함.
● 현재 AI 시스템의 목표는 최대 열 부하를 20%까지 줄이고, 열 수송을 25% 늘리는 것임.
출처: AI monitoring and control helps to decarbonize district heating network | Envirotec (envirotecmagazine.com)
핀란드, €2.25억 규모의 히트펌프 열 공급시설 프로젝트 착수(COOLING POST, 2023.12.10.)
▶ 데이터센터 폐열 활용하여 인근 도시 열 수요의 40% 공급
● 핀란드 지역난방 기업 Fortum은 2023년에 약 €2.25억 규모의 Espoo Clean Heat 프로젝트를 제안함. 프로젝트 내용은 히트펌프 열 공급시설을 건설하고 데이터센터 폐열을 회수하여 지역난방을 공급하는 것임.
● 프로젝트의 일환으로 냉난방 설비기업 Swegon은 Fortum에 2025년까지 히트펌프 40대를 제공함. Swegon의 히트펌프는 0℃에서 최대 24MW의 열을 공급할 수 있음.
● 히트펌프 열 공급시설은 2025년 난방시즌부터 운영될 예정이며 도시 3곳(Espoo, Kauniainen, Kirkkonummi)의 열 수요의 약 40%를 공급할 것으로 전망됨.
출처: Swegon to supply heat pumps for Finnish DH network - Cooling Post
미국 Colorado주, 대규모 지열 냉난방 시스템 도입(The Colorado Sun ,2023.12.5.)
▶ DOE로부터 $716,000의 보조금 지원
● Colorado주의 Carbondale시 지열 연합(Carbondale Community Geothermal Coalition)은 미국 에너지부(DOE)로부터 $716,000의 보조금을 지원받아 대규모 지열 냉난방 시스템의 타당성조사 및 모델링 설계 프로젝트에 착수함.
-Carbondale시 지열 연합은 지역청정에너지경제팀(CLEER)이 주도하며 Carbondale 타운, Third Street Center, 국립 재생 에너지 연구소, Garfield주 도서관 지구, Roaring Fork 학교 지구 및 지열 컨설팅 기업인 GreyEdge Group으로 구성됨.
● 지열 냉난방 시스템은 파이프라인 주변에 수십 개의 작은 시추정을 뚫고 각 건물마다 보일러 대신 히트펌프를 설치하여 저온(약 50℃)의 지열을 이용할 수 있음.
● 현재 Third Street Center 동쪽 부지를 시추하는 중이며 해당 프로젝트는 기존 구식 건물에도 경제적인 지열 냉난방 시스템을 도입할 수 있음을 입증하여 의의가 있음.
출처: Colorado town taps heat underground to warm, cool buildings (coloradosun.com)
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