성공적인 데이터센터-지역난방 시스템 통합, 정부 노력이 관건(DCD, 2023.12.23.) 

▶ 보조금 및 세금 혜택 지원과 다양한 열 수요처 마련이 시급

● 데이터센터의 폐열을 회수하여 지역난방 시스템에 공급할 경우 ▲데이터 센터 내 별도의 열 회수 전략이 필요하지 않아 관련 인프라 비용을 줄이고, ▲폐열 판매로 인한 부가수익 및 탄소배출 저감 효과를 기대할 수 있음.

­- 데이터센터는 전 세계 전력소비의 약 1-1.5%를 차지하며 이는 대부분 열로 방출됨.

● 그러나 ▲데이터센터 운영자와 지역난방 운영자 간의 경제적인 불일치, ▲폐열발생의 변동성으로 인한 낮은 열 공급 안정성, ▲미흡한 정부 및 지자체의 구체적인 열 네트워크 개발 계획으로 인해 실질적인 통합 사례는 제한적임. 

-­ 데이터센터 운영자는 운영비용 절감효과를 기대할 수 있는 만큼 인프라 초기 투자금액 및 열 판매 요금을 결정함.

-­ 지역난방 운영자는 합리적인 열 요금을 이용자에게 제시하여 가격 경쟁력을 높이고 인프라 비용과 열 판매비용을 충당함.  

● 따라서 정부 및 지자체는 ▲보조금 및 세금 혜택 지원을 통해 데이터센터와 지역난방을 통합하는 유인과 인프라를 마련하고, ▲다양한 열 수요처 네트워크를 마련하여 열 수요를 확대하는 것이 필요함.

출처: Improving the case for waste from data centers - DCD (datacenterdynamics.com)

영국 노팅엄, 지역난방 네트워크 컨설턴트 고용에 ？25만 투입(BBC, 2023.12.29.) 

▶ 지역난방 시스템 운영 재검토 필요

● 영국의 노팅엄 시의회는 Eastcroft 폐기물에너지 열 생산시설을 이용하여 5,000 가구의 주택과 100채 이상의 상업용 건물에 지역난방을 공급중임. 

● 시의회는 구식 계량기 및 요금청구 시스템을 현대화하기 위해 ？400만 이상을 지출한 상황이며 열 네트워크 확대를 위한 파이프라인 건설 등으로 인해 2026년까지 ？1,750만의 투자가 필요하다고 언급함.

● 시의회 감사를 맡은 개선 위원회는 지역난방 시스템의 운영상황에 대해 재검토를 요청했으나 시의회는 내부인력 중 지역난방 관련 전문 인력이 없다고 판단하여 ？25만의 자금을 투자하여 지역난방 네트워크 컨설턴트를 고용할 계획임.

출처: Nottingham City Council to spend ？250k on heating scheme consultants - BBC News

스웨덴, 성공적인 열 부문 탈탄소화 사례(The Energy Mix, 2023.12.28.) 

▶ 지속적인 규제와 인센티브 도입이 중요

● 스웨덴은 1970년대 기준으로 전체 가구의 75%가 석유 보일러를 이용했으나 1990년대부터 열 부문 탈탄소화 전략을 시행하여 현재 대부분의 다세대 주택은 지역난방으로, 단독 주택은 히트펌프로 전환함. 난방 부문의 탄소 배출량을 95%까지 줄임.

● 정부는 1990년부터 난방유에 탄소세를 부과하여 화석연료 기반 난방설비의 경쟁력을 약화시키고 저렴한 잉여전력을 기반으로 이용자들이 히트펌프를 도입할 수 있도록 장려함. 이외에도 신축 건물에 히트펌프를 도입하는 것을 법제화하고 구식 주택을 개조할 수 있는 보조금을 지급함.

● 스웨덴의 난방부문 전문가에 따르면 전기화(electrification)를 달성하려면 초기에 난방산업 관계자 및 주택 소유자가 신규 난방설비를 긍정적으로 고려할 수 있도록 지속적인 규제와 인센티브를 도입하는 것이 중요함.

출처: 95% LOWER EMISSIONS: Sweden's Shift to Heat Pumps Holds Lessons for Canada (theenergymix.com)

에스토니아, 원전의 지역난방 공급 잠재력 확인(ERR, 2023.12.30.) 

▶ 기존 지역난방 시설의 운영비용 및 탄소배출 줄일 수 있어 효과적

● 에스토니아는 주요 발전원으로 셰일 오일을 사용 중이나 이산화탄소 배출이 심하여 2050년 기후 목표 달성 방안으로 최초 원전 도입을 고려함. 2021년에 원전 도입 가능성을 평가하기 위해 원자력 실무그룹을 설립함. 

● 원자력 실무그룹의 보고서에 따르면 원전 특히 SMR은 에스토니아의 에너지 시스템에 적합하며 ▲전력생산뿐만 아니라 ▲열에너지 공급 및 ▲수소 생산을 할 수 있는 잠재력이 있음.

-­ 해당 보고서는 2023년 10월에 국제원자력기구(IAEA)에서 파견된 전문가팀의 지원을 받음.

● 원전은 전력 생산 시 발생한 열을 난방시즌동안 지역난방으로 공급할 수 있어 ▲원전 효율을 극대화하고, ▲기존 지역난방 비용을 줄일 수 있고, ▲지역난방 부문의 탈탄소화에 기여할 수 있음.

출처: Report: Nuclear plant in Estonia would start to pay for itself from year six | News | ERR

수소 난방, 열 부문 탈탄소화 대안 중 가장 효율성 낮아(Hydrogen insight ,2023.12.15.) 

▶ 최적화 시나리오에서 시장 점유율 1%로 예상

● Jan Rosenow가 발표한 보고서에 따르면 열 부문 탈탄소화를 위한 비용 최적화 시나리오에서 수소 난방의 시장 점유율은 1%로 탈탄소화 대안(지역난방, 히트펌프 등) 중 가장 효율성이 낮음.

-­ Jan Rosenow는 세계적인 에너지 싱크탱크인 Regulatory Assistance Project의 유럽 프로그램의 디렉터임.

● 수소 난방은 히트펌프 및 지역난방에 비해 에너지 시스템 비용을 24% 증가시키고, 모든 시나리오에서 이용자 요금을 평균 86% 증가시킬 것으로 전망됨.

● 또한, 수소 연료를 수전해 방식으로 생산할 경우 히트펌프에 비해 4-6배의 전기가 필요하며, 메탄개질방식으로 생산할 경우 수소 생산량보다 2-3배 더 많은 천연가스가 필요함.

출처: 'Unambiguous' | A total of 54 independent studies now say there will be no significant role for hydrogen in heating | Hydrogen news and intelligence (hydrogeninsight.com)

지역난방 시스템과 열 저장설비의 시너지 효과(DBDH, 2024.1.3.) 

▶ 열 가격 및 열 수급균형을 안정적으로 유지 가능

● 덴마크 지역난방 전문가에 따르면 미래 에너지 시스템에서 지역난방 시스템과 열 저장설비를 활용하는 것은 히트펌프 및 전기보일러를 운영 중이거나 전기를 판매하는 난방 기업에 유리함.

- 미래 에너지 시스템은 변동성 재생에너지의 점유율이 높아져 수급이 불안정해질 수 있고 전기가격이 높아질 위험이 있음.

● 열 저장설비는 전기가격이 낮을 때 히트펌프 및 전기보일러로 생산한 열을 저장할 수 있어 열 가격과 수급균형을 안정적으로 유지할 수 있음. 

● 저장온도는 전기를 생산할 경우 100℃보다 높아야하며, 지역난방용으로 활용할 경우 100℃미만이 적당함. 저온의 폐열을 저장할 경우, 더 많은 저장 공간이 필요함.  

­- 열은 낮은 온도로 저장할수록 더 큰 저장 공간이 필요하므로 저장효율이 떨어짐.

● 덴마크는 지역난방 네트워크가 발달된 국가로 에너지저장센터(DaCES)를 설립하여 에너지 저장 기술 개발에 집중하고 있음. 현재 덴마크의 지역난방기업인 Aalborg Forsyning이 운영 중인 Heatcube 시설은 18MWh의 열을 저장할 수 있고 연간 최대 5,000MWh의 열을 공급할 수 있음.

출처: Energy Storage Should be a Danish Stronghold. - DBDH

캐나다, 하수 폐열의 잠재력(BBC, 2024.1.3.)

▶  폐열 활용을 위한 정부의 노력이 중요

● 캐나다 False Creek 지역은 하수 폐열을 회수하여 아파트 건물 약 6,210채에 난방을 공급함. 설치된 히트펌프 용량을 3MW에서 9MW로 증가시켜 시스템을 확장 중임.

● 하수 폐열은 일정 온도로 유지되므로 히트펌프를 지속적으로 가동할 수 있음. 따라서 열 수요가 높은 난방시즌에도 안정적인 열 공급이 가능하고 이용자는 연료 가격 변동으로부터 보호받을 수 있음.

● 그러나 하수 폐열을 활용하기 위해서는 정부의 노력이 중요함. 예시로 스웨덴의 Stockholm은 지역난방 인프라가 구축되어 있고, 탄소세를 도입하여 폐열 사용 시 인센티브를 제공하고 있음.

출처: The neglected clean heat we flush down the drains - BBC Future

중국, 난방부문 탈탄소화 정책 강화(People’s Daily Online, 2024.1.8.) Clean heating drives China's green development

▶ 전기화, 지열 히트펌프, 원자력 지역난방에 집중

● 난방부문 탈탄소화를 위해 ▲풍력 및 태양광 발전에 기반한 전기화(electrification), ▲지열 히트펌프 프로젝트, ▲원자력 지역난방 프로젝트를 진행 중임. 국가에너지국(National Energy Administration)의 데이터에 따르면 2022년 기준 청정에너지 난방비율은 약 76%임.

● 내몽골 자치구는 2022년부터 청정난방 프로젝트를 위해 특별기금 $2,260만을 투자함. 태양광 자원을 적극적으로 개발하고 PV 발전소를 건설하여 석탄난방에서 전기난방으로 전환함.  

● 베이징은 청정 난방을 사용하는 신에너지 지구를 설정하고 다수의 지열 히트펌프 프로젝트를 통해 히트펌프 도입을 장려함. 신에너지 지구는 2022년 기준으로 가스 사용량을 8억m3 줄이고, 연간 이산화탄소 배출량을 170만 톤 줄임.

­- 베이징은 2030년까지 전체 난방면적 중 신에너지 지구 면적을 15%까지 확대할 계획임.

● Haiyang시는 국가전력투자공사(SPIC)의 주도하에 원자력 지역난방 프로젝트를 수행 중이며2023년 난방기간 동안 약 640,000GJ의 열을 공급하고 이산화탄소 배출량을 106,000톤 줄임.

툴처: Clean heating drives China's green development - People's Daily Online

영국, 열 네트워크 구역화 최종 협의 진행(H&V news, 2024.1.3.) 

▶ 세부 조항 협의 후 2023 에너지법의 보조법안으로 도입

● 영국은 열 네트워크 구역화(Heat Network Zoning) 제안에 대해 필요한 추가 조치를 협의 중임. 구역화 계획은 최종협의를 거쳐 ‘2023 에너지법’이 통과된 이후 보조 법안으로 도입될 예정임.

● 주요 협의 내용은 열 네트워크 연결이 필요한 ▲건물 유형 식별, ▲인센티브 도입, ▲열 네트워크 구역화 담당조직 창설임. 열 네트워크 구역화 담당조직은 에너지 보안 및 넷제로 부의 산하에서 운영될 계획임. 

● 협의에 따르면 네트워크 연결 의무에서 제외되는 건물은 개별 난방시스템의 주거용 건물, 지역난방 시스템과 연결하기 어려운 건물 등임. 인센티브는 건물운영자가 자발적으로 열 네트워크에 연결하도록 장려할 수 있는 방향으로 설정함.

● 이외에도 열 생산 시 발생하는 이산화탄소 배출량을 기반으로 구역 당 배출 제한을 도입할 수 있는지에 대해 검토하고 구역 크기에 한계를 두지 않기로 함.

출처: Government publishes heat network zoning consultation response - Heating and Ventilation News (hvnplus.co.uk)

코펜하겐, 히트펌프로 화석연료 난방설비 의존도 줄여(DBDH ,2024.1.10.)

▶ 지속적인 청정 전력 생산이 중요

● 덴마크 코펜하겐은 바이오매스 및 화석연료 기반 난방설비에 대한 의존도가 높음. 이를 타파하기 위해 풍력발전을 기반으로 폐열, 수열, 하수 폐열을 활용하는 히트펌프를 도입할 예정임. 

● 유틸리티 기업 HOFOR는 2033년까지 최대 10개의 대형 히트펌프를 코펜하겐 전역에 설치하여  최대 300MW의 열을 생산할 계획임. 이미 총 10MW 규모의 소형 히트펌프 프로젝트를 수행함.

● 히트펌프를 도입하면 이용자들에게 안정적인 열 요금을 보장할 수 있으나 전력 수요가 높아지므로 지속적인 청정 전력 생산(풍력, 태양열 등)이 중요함.

출처: HOFOR Plans to Spend Billions on Heat Pumps - DBDH

덴마크, 지역난방 탈탄소화 가속(pv Europe, 2024.1.24.)

▶ 전기화와 대형 히트펌프 도입 집중

● 덴마크는 지역난방이 활성화된 국가 중 하나로 지역난방용 열의 75%를 재생에너지로 생산함. 그러나 재생에너지의 50%는 바이오매스가 차지하고 있음.

­ -덴마크는 현재 약 200만 가구에 지역난방을 공급중임.

● 정부는 2030년까지 지역난방 부문의 완전한 탈탄소화를 위해 전기화 및 대형 히트펌프 도입에 집중함. 지역난방용 열원 중 재생에너지와 미활용 열 비중을 높이고 바이오매스 연료 비중을 35%까지 줄일 계획임.

­ -유틸리티 기업 HOFOR는 2033년까지 최대 10개의 히트펌프를 코펜하겐에 설치할 계획임.

● 또한, 모든 가스 난방 가구를 대상으로 2028년 지역난방 연결 여부에 대해 조사하여 지역난방을 연결하지 않는 가구는 가스 난방 설비 대신 다른 난방 설비를 설치하는 것을 의무화함. 해당 규제에 대한 국민 수용성이 높음.

● 덴마크에서 지역난방이 활성화 된 이유는 유틸리티 규제기관을 통해 지역난방 운영의 투명성을 제고하고, 지방자치단체가 열 계획을 관리하는 등 국가차원에서 엄격한 규제를 통해 관리하기 때문임. 

­ -유틸리티 규제기관이 모든 지역난방 업체의 가격을 1년에 2번씩 모니터링하고 이를 인터넷에 공시함.

출처: pveurope.eu/power2heat/heat-transition-denmark-more-pv-district-heating

EU의회, 지열에너지 확대 결의안 승인(EURACTIV, 2024.1.22.) 

▶  지열에너지의 중요성 인식

● EU의회는 산업·연구·에너지위원회(ITRE)가 발의한 지열에너지 확대를 요구하는 이니셔티브 결의안에 찬성함. 결의안에 따르면 복잡한 국가 규정 및 장기간의 승인절차로 인해 지열에너지 확대가 지연되고 있음.

※ 산업·연구·에너지위원회(ITRE)는 EU 의회 산하기관임.

● 결의안은 ▲EU 전역 지열 자원 매핑을 시작으로 지열 데이터베이스 구축, ▲지열에너지 산업 연합 설립, ▲지열 프로젝트의 재정적 위험을 완화하기 위한 자금지원 제도 마련, ▲화석연료 의존도가 높은 지역의 지열에너지 전환 지원 등을 제안함. 

● 관계자에 따르면 회원국 중 독일 북부지역, 네덜란드, 벨기에는 지열 에너지 공급을 확대할 수 있는 주요 지역이며 특히 에너지 수입 의존도가 높은 국가에 유리함.

출처: EU Parliament calls for European strategy on geothermal energy ？ Euractiv

PV-히트펌프 시스템은 가정용 난방설비 중 가장 비용 효율적(pv magazine, 2024.1.24.)

▶ 향후 탄소 배출 가격 상승 시 비용 효율 증가

● 독일 프라운호퍼 태양에너지 연구소(Fraunhofer ISE)에 따르면 PV 히트펌프는 향후 CO2 배출 관련 비용 상승을 고려했을 때 가정용 난방설비 중 가장 비용 효율적인 대안이 될 수 있음.

● EU는 CO2 배출과 관련하여 가격 상한제를 폐지할 확률이 높으며, 2027년부터 탄소 배출권 거래 수요-공급 상황에 따라 탄소가격이 결정될 것으로 전망됨.

● PV 시스템을 히트펌프와 배터리 저장장치와 결합할 경우 히트펌프 효율성을 높일 수 있고, 전력소비를 낮출 수 있음.

출처 : Rising CO2 prices could make PV heat pumps cheap choice for German homes ？ pv magazine International (pv-magazine.com)

영국, 폐탄광의 지열에너지 잠재력 확인(New Civil Engineer, 2024.1.25.) 

▶ 약 600만 가구에 지역난방 공급 가능

● 영국 석탄당국(Coal Authority)에 따르면 폐탄광에 히트펌프를 도입할 경우 폐탄광 인근 지역의  약 600만 가구의 주택 및 기업체에 지역난방을 공급할 수 있음.

● 영국의 국가매핑기관인 Ordnance Survey(OS)는 폐탄광 열원을 사용할 수 있는 지역을 ▲잉글랜드, ▲스코틀랜드, ▲웨일스에 위치한 60개 이상의 지역으로 식별함.

● 예시로 Gateshead시는 폐탄광의 지하수로 지역난방을 공급하는 에너지기업을 운영하며 인근 350 가구에 열을 공급 중임. 히트펌프를 통해 추출된 광산水를 15℃에서 80℃까지 높일 수 있음. 

출처: https://www.newcivilengineer.com/latest/water-in-disused-coal-mines-could-become-low-carbon-heat-source-across-great-britain-25-01-2024/

뉴욕, 가스 공급시설을 지역난방 인프라 시설로 전환(Energy News Network, 2024.1.18.) 

▶ 시범 프로젝트 13개 승인

● 뉴욕의 유틸리티 기업은 천연가스 유틸리티의 기존 가스 공급 파이프라인을 지열 히트펌프-지역난방 시스템의 인프라 시설로 전환하려 함. 이는 기존 인프라를 활용하므로 지역난방 시스템 확장 비용을 줄일 수 있음.

● 뉴욕은 ▲2030년까지 모든 대형 건물의 탄소 배출량을 2019년 대비 40% 줄이는 법안, ▲히트펌프 및 건물 전기화 시 인센티브 제공, ▲신규 건물 가스 사용 제한 규정을 도입함. 

● 가스 유틸리티 기업들은 ▲가스 인프라 유지·보수비용과 유사한 전환 비용, ▲가스 제한 법안 도입 등의 상황을 고려했을 때 지역난방 인프라 전환을 긍정적으로 고려할 것으로 전망됨.

출처: New York will replace gas pipelines to pump clean heat into buildings | Energy News Network