주거용 태양광발전·ESS 연계 경제성 향상… 독일, 그리드 패리티 도달
전력 판매시장 민간기업 진출·신규 비즈니스 모델 도입 수익 창출 가능
독일 ,미국 ,일본 등 에너지 선진국에서는 주거용 태양광발전과 ESS 연계 설치의 경제성이 향상돼 ESS를 활용하는 에너지 프로슈머가 확산되는 추세다.
독일에서는 지난 2012년 주거용 태양광 발전으로 자가소비하는 경우 발전 비용 외에 전기 저장 비용이 EUR 0.4∼0.6/kWh 소요됐으나 ESS 성능이 개선되고 가격이 하락하면서 2014년에는 전기 저장 비용이 EUR 0.16∼0.30/kWh로 줄었다.
이에 따라 주거용 태양광 설비 신규 설치 중 ESS 연계 비중이 2014년 12%에서 2015년 41%로 성장하는 등 시장이 확대되는 추세다. 특히 지난해에는 태양광 연계 ESS가 그리드 패리티에 도달한 것으로 분석됐다.
미국에서 월 18 달러 투자로 ESS를 설치해 하루 4시간의 전력을 저장하는 소비자는 피크 시간대의 높은 전력요금을 피할 수 있고 여름철에는 한 달에 수백 달러까지 요금 절감 가능했다.
미국 주택의 월평균 전력 사용량은 903kWh으로 하루 30kWh 수준이다. 하루 4시간 전력을 저장하는 5kWh 규모 ESS 설치비는 약 3000 달러(2014년 기준)로 이를 4%의 자본비용으로 20년간 대출하면 매월 소요 비용은 약 18 달러다. 평균적으로 여름철 몇 개월 내 설치비용 회수가 가능하며 그 이후부터 소비자는 전기요금을 절약하고 전력회사의 피크전력 수익은 감소하게 된다.
소비자가 일일 사용량의 1/3인 10kWh를 저장하면 매월 36.8 달러의 비용이 소요되며 가장 낮은 가격에 에너지를 구매하고 잉여 에너지를 저장해 전력을 판매할 경우 수익 창출이 가능하다는 얘기다.
미국 캘리포니아의 농장에서는 태양광 연계 ESS를 6만4000 달러에 설치해 연간 2만7000 달러의 디젤 연료비를 절감함으로써 3년 이내에 투자금을 회수했다.
Aquion Energy사는 캘리포니아 주 전력망 외부에 위치한 한 농장의 10.8kW 태양광 설비에 54kWh 규모 수성하이브리드이온 배터리를 설치했다. 기존 전력망을 확장하기에는 비용이 많이 소요돼 소규모 분산전력망을 건설하고 30kW 디젤 비상발전기를 설치했다.
설비 유지관리 비용이 들지 않고 투자 대비 수익성이 확실했기 때문에 정부 보조금 없이 농장주 개인이 투자했다. 비용 분석 결과 태양광 연계 AHI배터리 설치로 디젤 사용량이 대폭 감소했다.
전력 소매 판매시장에 민간기업이 진출하고 신규 비즈니스 모델이 도입되면서 소비자의 ESS 설치 비용은 하락하고 추가 수익 창출까지 가능하다.
미국의 Solar Grid Storage사는 수용가에 ESS를 무상 설치하는 대신 10년간 직접 운영하며 예비력을 제공할 뿐만 아니라 전력업체에 송·배전 보조 서비스까지 제공해 수익을 창출하는 신사업 모델을 도입했다.
Solar Grid Storage사는 메릴랜드 주의 부동산 개발 기업인 Konterra사 사옥에 400kW 태양광패널과 연결한 500kW ESS를 설치했다. 전력계통 정전 시 예비력을 제공할 뿐만 아니라 지역 전력망에 주파수 조정 및 균형 조정 서비스까지 제공해 추가 수익을 창출함으로써 시스템 비용을 절감하고 수용가와 전력계통에 모두 편익을 제공하고 있다. 설비가 지역 전력업체에 연결돼 있어 전력업체와 전력망의 요청 시 전기를 방출함으로써 다양한 보조 서비스를 제공할 수 있는 것이다.
회사는 매우 낮은 비용에 설비를 제공하고 시스템을 10년간 소유하고 운영하는 대신 설치비용을 대납해주는데 회사는 전력망에 보조 서비스를 제공함으로써 송배전 업체로부터 받는 대금으로 설치비용을 회수하고 추가적인 수익까지 창출하는 것이다.
이러한 비즈니스 모델은 보조 서비스 제공 시 정산금 지급 기준을 제시한 새로운 제도 때문에 가능하게 된 서비스로 설치비용을 절감할 뿐 아니라 수용가와 전력망의 탄력성을 제고할 수 있다.
일본에서는 ESS를 포함한 스마트 마이크로그리드 시스템을 구축해 피크 시간대에 전기요금을 절감하고 비상전원으로도 이용하는 차세대 상점 모델이 도입됐다.
산요사는 교토시의 한 편의점에 10kW 태양광 발전과 연계한 리튬이온 배터리를 설치하고 스마트 마이크로그리드 시스템을 구축했다. 시스템은 연중 24시간 발전하고 잉여 전력을 저장함으로써 피크 수요 시간대에 저장전력을 이용할 뿐만 아니라 정전 시에도 계산대, LED 조명, 매대 등 상점 운영에 필수적 기능들을 작동할 수 있게 됐다.
ESS를 도입한 선진국에서는 ESS의 법적 지위 확보와 보조금 지급, 금융 지원, 의무화 제도 등 다양한 지원 정책을 시행해 초기 수요를 확보하고 있다.
미국은 송·배전 단계와 수용가를 중심으로 의무화제도와 세제 혜택, 차별적 요금제도 등 지원정책을 도입하고 ESS의 법적 지위 보장하고 있다.
독일은 재생에너지 발전과 연계한 주거용 ESS 위주로 보조금을 지급하고 세금 및 전력계통 접속 수수료 등을 면제해 에너지 프로슈머 환경을 구축하고 있다. 보조금 지원 조건이 계통 운영자가 접근 가능한 오픈 인터페이스를 유지하는 것으로 주거용 ESS를 자가소비용으로만 활용하지 않고 송·배전망 서비스 제공까지 활용하도록 장려하고 있다.
일본은 원전 가동 전면 중단에 따라 전력부족 위험성을 해소하기 위해 가정 내 비상발전용 ESS에 대한 보조금 제도를 재개하고 공공사업 활성화 등 ESS 보급 확대를 지원하고 있다.
에너지 프로슈머 활성화의 전제조건인 전력산업 구조개혁은 어떻게 됐을까. 독일에서는 전력시장 민영화로 자유로운 시장 진입이 가능하고 민간 전력기업에서 자율적으로 요금을 책정함에 따라 에너지 프로슈머 확산을 위한 기반이 일찌감치 마련됐다.
유럽에서 지난 1997년 전력소매의 자유화와 발전시장의 신규진입 개방 등에 대한 의무화가 시작되면서 1998년 시장을 전면 개방하고 독점 기업의 발전·송전·소매 사업을 분리하기 시작했고 발전과 판매 사업에 신규 진입을 허용하는 동시에 탈원전과 재생에너지 확대 정책을 추진했다.
기존에 약 970여개의 전력회사가 존재했지만 실제로는 대규모 발전소를 보유한 소수의 전력 회사가 대규모 권역을 나눠 시장을 지배하는 독점구조를 띄고 있었으나 현재 발전과 판매 분야에서 다수의 사업자가 경쟁하고 있다. E.ON, RWE, Vattenfall, EnBW 등 대규모 전력 기업과 각 지역별 소규모 전력 배급회사가 존재하고 있다.
배전회사만 950개, 판매면허를 보유한 사업자는 1000여개를 상회하고 있고 시장점유율 5% 이상을 점유하는 3개 사업자의 총 시장점유율이 50%로 낮은 시장집중도를 보이고 있다. 대부분의 배전회사가 판매사업을 겸하고 있으나 경쟁부분에 미치는 영향을 차단하기 위한 독립성 확보 조치로서 회계적으로 분리하도록 하고 있다.
신재생에너지 시장이 성숙기에 진입함에 따라 2014년 재생에너지법 시행 후 신재생에너지 발전 보조금 규모를 축소하고 시장자율화를 촉진했다. 2014년부터 10kW를 초과하는 상업용 태양광 발전 설비로부터 생산된 전력을 자가 소비할 경우 EUR 0.0438/kWh의 세금을 부과하고 있다.
최근에는 신재생에너지 발전이 그리드 패리티에 도달함에 따라 신재생 발전 보조금인 FIT를 인하하는 추세로 2014년 8월 기준 EUR 0.1275/kWh 에서 2015.6 EUR 0.124/kWh로 FIT가 하락함에 따라 전기요금이 인상돼 가정용 전기저장, 즉 ESS에 대한 수요를 일부 증가시키는 효과를 가져왔다.
가정용 전기요금이 상승하고 선택권이 부여됨에 따라 신재생 발전원을 이용한 자가발전 수요가 증가하고 ESS 설치가 확대되고 있다. 전기요금은 민영화 초기에는 경쟁촉진으로 인해 인하됐으나 신재생에너지 도입 확대로 인한 발전 단가 상승과 보조금 축소로 인해 상승한 것으로 소비자들은 더 저렴한 요금을 제공하는 사업자로 이동하고 있다.
에너지 프로슈머 확산을 위해 P2P(Peer to Peer)거래를 허용하고 지역별로 활성화 추세에 있다. 커뮤니티 내에서 생산한 전력의 공유가 가능하도록 전력회사를 거치지 않고 개인 간 전력 거래를 허용한 것이다.
각 지역 에너지기업들은 태양광과 ESS를 패키지로 제공 하는 한편, 설비 도입 고객 간 직접 전력거래가 가능한 P2P 커뮤니티 서비스를 제공하고 있다.
▲ 세계는 뛰는데 우리는…
개정안 충돌로 시범사업도 못해
정부는 지난해 6월 ESS 확대와 에너지 프로슈머 육성 등 에너지신산업 확산을 위한 전기사업법 개정안을 발의했으나 여전히 국회에 계류 중이다. 이에 따라 소규모 전력중개 시범사업이 지연되고 있다.
지난해 6월 에너지 프로슈머를 허용하는 전기사업법 개정안을 정부 발의했으나 7월 더불어 민주당 이훈 의원이 대표발의 한 전력 소매판매 민간 진입을 금지하는 개정안과 충돌하면서 여전히 국회 계류 중인 것이다.
정부 발의안은 전기자동차, 신재생 발전, ESS 등 에너지신산업 투자를 촉진하고 전기공급자를 다양화함으로써 전력 소매판매 시장 개방을 추진하려는 목적이다.
전기신사업으로서 전기자동차충전사업, 소규모 전기공급사업, 소규모전력중개사업3을 신설하고 전기신사업자와 전기사업자 간 전력거래 허용, 전기자동차 충전사업자와 소규모 전력중개사업자 간 전력시장에서 직접 거래 허용 등이 주요 내용이다.
한국전력공사가 독점적으로 수행 중인 전력시장 판매 부문에 경쟁체제를 도입하는 첫 단계로서 신재생에너지와 관련된 특정 분야부터 먼저 소규모로 민간에 개방하고 시장 반응과 민간참여 확대의 장단점 등을 파악한 뒤 단계적으로 전력 판매시장의 민간 참여 폭을 넓힐 계획이다.
반면 이훈 의원 등은 대기업 진출로 인한 전기료 인상 가능성을 제기하며 전력 소매판매 한전 독점의 법제화를 주장했다.
이에 따라 지난해 11월 시작될 예정이었던 소규모 전력 중개 시범사업은 사업자만 모집해 놓은 채 무기한 지연되고 있다. 소규모 전력중개 사업은 가정, 상업시설 등에서 신재생에너지로 생산·저장된 소규모 전력을 민간 중개기업이 모아 전력도매시장에서 판매해 수익을 창출하는 모델이다.
지난해 KT, 포스코에너지, 한화에너지, 이든스토리, 벽산파워, 탑솔라 등 6개 기업이 전력거래소와 MOU를 체결하고 사업자로 선정됐으나 전기사업법 개정안끼리 전력 소매시장에 한전 이외 사업자를 허용해야 하는지 여부를 두고 충돌하면서 시범사업 실시에 난항을 겪고 있다.
